Текст
                    П.Н. Шимукович
ТРИЗ -ПРОТИВОРЕЧИЯ
В ИННОВАЦИОННЫХ
РЕШЕНИЯХ
URSS
PN-метод

П. Н. Шимукович ТРИЗ-противоречия В ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЯХ PN-метод Издание стереотипное URSS МОСКВА
ББК 30.2 30.6 65.050 65.290-2 72.4 87.0 Шимукович Петр Николаевич ТРИЗ-противоречия в инновационных решениях: PN-метод. Изд. стереотип. — М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2014. — 222 с. Инновации — это то, чем живет каждая развивающаяся компания. Одним из средств их создания является теория решения изобретательских задач (ТРИЗ). Она имеет почти полувековую практику успешного применения в различных сферах деятельности человека. PN-метод является дальнейшим развитием ее наиболее известной части, касающейся работы с противоречиями. Предлагаемый метод обеспечивает работу с ТРИЗ-противоречиями на системной основе, чем качест- венно отличается от известных подходов, базирующихся на приемах разрешения технических и физических противоречий. Метод обладает логической строгостью и большим потенциалом решения творческих задач. Работоспособность метода подтверждена многочисленными примерами, в том числе более чем 300 иллюст- рациями. Книга предназначена для практической работы по созданию новых эффек- тивных решений специалистами разных уровней: конструкторами, технологами, менеджерами. Она будет полезна студентам технических и бизнес-специально- стей, а также всем, кто интересуется творчеством. Рецензенты: канд. тех. наук, проф. кафедры «Сопротивление материалов и строительная механика» МИИТ В. С. Соколов; канд. тех. наук, мастер ТРИЗ Н. А. Шпаковский Издательство «Книжный дом “ЛИБРОКОМ”». 117335, Москва, Нахимовский пр-т, 56. Формат 60x90/16. Печ. л. 13,875. Доп. тираж. Зак. № 3H-43. Отпечатано в ООО «ЛЕНАНД». 117312, Москва, пр-т Шестидесятилетия Октября, 11 А, стр. 11. ISBN 978-5-397-04289-5 © Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2012, 2014 НАУЧНАЯ И УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА л E-mail: URSS@URSS.ru икх Каталог изданий в Интернете: http://URSS.ru у Тел./факс (многоканальный): URSS +7(499)724 25 45 Все права защищены. Никакая часть настоящей книги не может быть воспроизведена или передана в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, будь то элек- тронные или механические, включая фотокопирование и запись на магнитный носитель, а также размещение в Интернете, если на то нет письменного разрешения владельца.
Оглавление Вместо предисловия.........................................4 Глава 1. Системные основы метода......................... 12 1. О содержании системно-целевого аспекта........... 14 2. О содержании системно-элементного аспекта........ 17 3. О содержании системно-структурного аспекта....... 27 4. О содержании системно-функционального аспекта..... 35 5. О содержании системно-ресурсного аспекта......... 37 6. О содержании системно-интеграционного аспекта.....42 7. О содержании системно-коммуникационного аспекта...43 8. О содержании системно-исторического аспекта.......46 9. О содержании системно-управленческого аспекта ....49 10. О содержании системно-информационного аспекта.... 54 11. Состав системных действий метода................ 61 Глава 2. Пространство и время в структуре метода......... 65 1. Пространство и время в классической ТРИЗ ........ 65 2. Особенности представления пространства и времени в PN-методе................................71 3. Состав пространственно-временных преобразований метода................................77 Глава 3. Алгоритм метода..................................78 Глава 4. Взаимосвязь классических приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода....................................80 Глава 5. Примеры применения метода ...................... 105 Пример 1 ........................................... 105 Пример 2............................................ 109 Пример 3............................................ 113 Иллюстрации к методу................................ 114 Примеры иллюстраций ................................ 119 Примеры линий развития.............................. 169 Глава 6. Оценка полноты PN-метода........................ 177 Глава 7. Перспективы развития метода .................... 187 Заключение.............................................. 190 Литература.............................................. 192 Приложение 1 ........................................... 197 Приложение! ............................................. 205
Вместо предисловия Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) является эффективным средством создания инноваций. Сегодня она располагает обширным арсеналом рабочих инструментов, позволяющих решать задачи самой разной направленности. Несмотря на заметное развитие ТРИЗ, по-прежнему наиболее известным и широко применяемым остается ее исторически первый инструмент - приемы устранения технических противоречий (ТП). Понятие ТП более полувека назад ввел в обращение автор ТРИЗ Г.С. Альтшуллер. Оно представляет собой ситуацию, в которой попытка улучшить одну характеристику системы приводит к ухудшению другой ее характеристики [53]. Устранение противоречий подразумевает выполнение таких действий, которые обеспечивают исчезновение нежелательного эффекта при преобразовании системы. Источником, из которого «черпались» такие действия, явился патентный фонд. На основе изучения и обобщения огромного массива патентной информации были сформулированы сорок приемов устранения ТП, а для облегчения практической работы с ними - разработана специальная таблица. Эта таблица и ассоциируется у многих пользователей, особенно зарубежных, с собственно ТРИЗ [46], [86]. Дальнейшее углубление в тему ТП привело к выявлению еще десяти дополнительных приемов, они описаны в литературе, но широкого признания практиками не получили. Вследствие последующего ослабевания внимания создателей ТРИЗ к приемам устранения ТП, они не совершенствовались и по этой причине сохранили в себе появившиеся в то далекое время и очевидные сегодня недостатки [75], [83]: - не определены правила выбора приема для устранения конкретного противоречия; - приемы не структурированы; - приемы имеют разный уровень обобщения; - перечень приемов не является достаточным; - перечень приемов не соответствует требованиям сегодняшнего дня. Вследствие наличия отмеченных недостатков приемы разрешения ТП подвергаются справедливой критике, например, в [88]. Здесь же следует добавить следующее. Как сами приемы, так и подкрепляющие их примеры, в целом, базируются на механике, либо носят «механический» оттенок. Кто-то справедливо видит в этом удачный методический ход, делающий приемы доступными для различных групп пользователей. Но есть и другая, не менее правильная, точка зрения, в соответствии с которой приемы не охватывают такие быстро
Вместо предисловия 5 развивающиеся сферы, как компьютерная индустрия, связь, многофункциональная бытовая техника и другие, стоящие намного ближе к тому, что можно обобщенно назвать электроникой. Для работающих в них специалистов механика - область знания, не совпадающая с их профессиональной направленностью. Использование приемов в этой связи возможно на основе лишь достаточно отдаленной аналогии. Подобные рассуждения имеют место относительно био - и нанотехнологий, химической индустрии, в общем, всего того, что не совпадает с механикой. Кроме того, приемы устранения ТП формировались на основе прошлого опыта изобретателей. Это означает, что, как и в любом другом случае обработки статистических данных, анализу подвергается прожитое. Соответственно, можно говорить об обращенности приемов в прошлое. Экстраполяция полученных данных, построение на их основе прогноза будущего развития технических систем носит вероятностный характер: может быть, а может и не быть. Несовершенство приемов устранения ТП признавал и Г.С. Альтшуллер. Поэтому, когда в составе ТРИЗ появилось понятие физического противоречия (ФП) и были разработаны приемы их разрешения, он писал: «Затруднения, возникающие при анализе, и обусловленные нечеткой природой технических противоречий, удалось преодолеть введением понятия о физических противоречиях ... Если нет физического противоречия - нет и изобретательской задачи. ... Работа с приемами (устранения ТП - П.Ш.) продолжалась четверть века, но появление^АРИЗ-71 (АРИЗ - алгоритм решения изобретательских задач - П.Ш) фактически обесценило список и таблицу применения основных приемов: в АРИЗ - 71 анализ ведется глубоко, до выявления физического противоречия; задача чаще всего решается на этом этапе, а если и не решается, то выгоднее повторить и углубить анализ, а не возвращаться «ближе к поверхности» - к техническим противоречиям» [2]. Под ФП при этом понимается ситуация, в которой к объекту или его части условиями задачи предъявляются противоположные (взаимоисключающие) требования. Всего разработано одиннадцать приемов разрешения ФП. С высоты времени всегда проще рассматривать состоявшиеся ранее события, выявлять их достоинства и недостатки. Точно также и в отношении ФП: спустя сорок лет после их появления можно попытаться дать им более-менее справедливую оценку. 1. Очевидно, что сам факт включения противоречия в состав творческого процесса - выдающееся достижение. Лишь спустя годы он получил признание в научных кругах. И теперь, например, в [65], отмечается: «Понимание творческого процесса как процесса разрешения противоречий является сегодня наиболее результативным. Причем, хотя человеческое мышление претерпевает в истории значительные изменения
6 Вместо предисловия по ряду параметров, разрешение противоречий остается базовым принципом творчества с древности до наших дней». Как здесь не вспомнить высказывание великого немецкого философа Г.В.Ф. Гегеля: «Противоречие ... есть корень всякого движения и жизненности; лишь поскольку нечто имеет в самом себе противоречие, оно движется, имеет побуждение и деятельно» [43]. Следует, однако, понимать, что сами по себе противоречия не обеспечивают переход к новому качеству, не обеспечивают развитие. Чтобы быть источником развития, противоречия должны разрешаться. То есть развитие есть там, где есть противоречия и их преодоление. Автор [63] уже в наше время справедливо отмечает, что задача без противоречий возникает только тогда, когда нет ограничений на включение в систему дополнительных элементов, по сути - ничто не мешает использованию дополнительных ресурсов. Появляются исследования, в которых раскрываются психологические механизмы деятельности человека при работе с противоречиями. Интересны в этом отношении результаты исследования [5]. В указанной работе суть противоречия рассматривается на фоне исследования состояний сознания и подсознания субъекта при переработке противоречивой информации. Предполагается, что противоречие репрезентируется как на уровне сознания, так и подсознания. В сознании доминируют рассудочные оценки, рассчитанные выгоды, действует и определяет значимость информации та шкала ценностей, которая согласуется с нормами культурной среды данного индивида. Оценивая эту информацию, индивид склонен отдать предпочтение тем компонентам, которые соответствуют определенным стереотипам, штампам, вписываются в систему ценностей и приоритетов, действующих на уровне сознания. В подсознании же может оказаться принципиально иной субъективная значимость оцениваемых компонентов: то, что в сознании выступало как доминирующее, в подсознании может потерять свою значимость, и наоборот. На уровне подсознания фундаментальную роль играют личностные и эмоциональные компоненты опыта. Поэтому субъективная значимость информации приобретает гораздо больший вес, чем в сознании. Вследствие этого компоненты информации, воспринимавшиеся на уровне сознания как более существенные, - в силу их соответствия разного рода стереотипам, установкам субъекта, его ожиданиям, предпочтениям и т.п. - на уровне подсознания могут восприниматься как менее значимые. И напротив, данные, или не зафиксированные на уровне сознания, или (по тем или иным причинам) оцененные как не заслуживающие серьезного рассмотрения, на уровне подсознания могут стать определяющими.
Вместо предисловия 7 Если субъект признает это несоответствие, то создается мощный очаг внутреннего напряжения, нестабильности, тревоги, устранение которого требует такой реорганизации системы восприятия мира, в рамках которой данное противоречие было бы снято. Уже сама внутренняя готовность субъекта признать противоречие является мощным эвристическим фактором, позволяющим «поднять на поверхность» результаты работы подсознания, уменьшить за счет этого негативное влияние сложившихся стереотипов и найти более эффективное решение. 2. Собственно понятие «физическое противоречие» по своей сути является фундаментальным, а вот приемы его разрешения получились не столь сильными. Они унаследовали недостатки ТП - привязанность к конкретной предметной области; избыточную детализацию; отсутствие системности. Количество приемов ранее также уже критиковалось [32]. Представляется, что ситуацию с приемами можно существенно изменить, если усилить их некоторыми другими фундаментальными понятиями. По результатам проведенного анализа выбор пал на системный подход и философские категории пространства и времени. Так как системный подход - это направление методологии исследования, в основе которого лежит рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то с позиции его аспектов обеспечивается всестороннее и комплексное рассмотрение объекта как системы. Причем результаты такого рассмотрения оказываются упорядоченными почти автоматически. Особо следует сказать о пространстве и времени. Эти философские категории всегда являются исходными при любых физических взаимодействиях (все происходит в пространстве, все процессы протекают во времени). Пространство и время всюду выступают в качестве аргументов и никогда не могут являться функциями чего бы то ни было, в том числе, и друг друга. Другие свойства, параметры, характеристики объектов, процессов, как правило, являются функциями аргументов «пространство» и «время». Следовательно, на основе этих категорий при работе с ФП обеспечивается возможность усмотреть саму его суть, а в ходе разрешения противоречия - концентрироваться на его первопричине, а не внешних проявлениях, изобилующих, как правило, рядом искажений в силу тех или иных причин. Кроме того, такой уровень рассмотрения противоречий позволяет подняться на более высокий уровень обобщения и уйти от избыточной детализации и конкретизации задачи. 3. Термин «физическое противоречие» оказался неудачным, так как по существу в нем ничего физического нет. Применение термина, не соответствующего тому, что он означает, само по себе не правильно,
8 Вместо предисловия кроме того, вызывает непонимание у специалистов. Попытки подобрать новый, более удачный термин предпринимались уже много раз, но ни один из предложенных вариантов не оказался жизнеспособным. В качестве еще одной попытки выносится предложение переименовать физическое противоречие в ТРИЗ-противоречие (ТРИЗ-П). Основное отличие предлагаемого термина состоит в том, что, используя системные понятия, его можно назвать надсистемным по отношению к термину «ФП». Все другие ранее предлагавшиеся варианты были рядоположенными по отношению к нему. Применение термина «ТРИЗ- противоречие» сразу ориентирует решателя задачи на то, что он ищет инновационное решение с помощью инструмента ТРИЗ на основе разрешения в пространстве и (или) во времени противоречивых требований к объекту или его части. В связи с разработкой приемов разрешения ФП в ТРИЗ сложилась двойственная ситуация. С одной стороны, существуют приемы устранения ТП, которые автором ТРИЗ объявлены обесцененными, но в силу ряда причин продолжающих применяться на практике и в обучении, в том числе, и в настоящее время. С другой стороны, введение в обращение понятия ФП - действительно мощного понятия творческого процесса - не вывело его на первые позиции инструментов ТРИЗ: приемы разрешения ФП так и остались где-то там, за ТП, затененные известностью последних. Двойственность ситуации ставит пользователя ТРИЗ-инструментов в затруднительное положение, так как ему не даются рекомендации относительно того, какими инструментами, в какой последовательности и для какой задачи надо пользоваться. Для полноты картины следует упомянуть, что в ТРИЗ еще существует 76 стандартов на решение задач. Часть стандартов по своему содержанию очень близка к приемам. Как поступать с ними? - для реального пользователя ТРИЗ вопрос далеко не праздный. В качестве исключения можно назвать работу [85], в которой представлена одна из немногих рекомендаций по упорядочиванию работы с ТРИЗ-инструментами. По мнению автора этих строк, причина возникновения двойственной ситуации состоит в следующем. 1. ТРИЗ учит бороться со стереотипами - шаблонными, устоявшимися взглядами на природу вещей. Но эта борьба ориентирована на внешние стереотипы, возникающие при решении задач. Борьба же с внутренними стереотипами самой ТРИЗ как-то слабо известна. 2. Момент разработки основ ТРИЗ и момент настоящий - это исторически разные времена. В стране сменился общественный строй, очень сильно возрос динамизм жизни, произошла ротация жизненных
Вместо предисловия 9 ценностей ... Для того далекого советского времени целевая установка на разработку теории (ТРИЗ), очевидно, была правильной. Предусматривалось фундаментальное, обстоятельное и всестороннее исследование проблем изобретательства. Соответственно, при изучении (преподавании) теории требования по ограничению ее объема не устанавливались жестко. Сейчас же все очень сильно изменилось: люди не хотят, а зачастую и не могут уделять много внимания подготовке к генерированию новых идей и решений. Требуется результат сейчас и сразу. В таких условиях видится, что максимально современные специалисты готовы освоить в подготовительный период не больше, чем метод - метод для решения их насущных, конкретных задач. Измененная постановка вопроса требует корректной селекции наработанного в ТРИЗ и выдачи современным пользователям некоторых иных рабочих инструментов, отвечающих их требованиям. 3. Разработка понятий ТП и ФП и приемов на их основе - это было великое творчество. Как известно, творчество сопровождается высоким подъемом духовных сил, инсайтом. В такие мгновения главное - творить. Обработка, упорядочение результатов творчества откладывается на потом. Что-то похожее можно сформулировать и относительно ТРИЗ. Правда, процесс творения здесь не был мгновенным, но это было творчество! Как видится с высоты времени - творчество, не всегда завершавшееся упорядочением полученных результатов. Но эту работу не поздно выполнить и теперь. С учетом изложенного разработан новый метод разрешения ТРИЗ-П с условным наименованием PN- метод (в название метода включены инициалы автора). Разработка метода велась с ориентиром на создание рабочего инструмента ТРИЗ, свободного от отмеченных недостатков и обладающего большой эвристической силой. В основу PN-метода положены следующие исходные предпосылки: - учтено мнение автора ТРИЗ об отсутствии необходимости поддерживать и развивать обесцененный инструмент ТРИЗ - все 40 приемов разрешения ТП, а также связанная с ними таблица (матрица), исключены из рассмотрения; - предложено решаемую творческую задачу всегда доводить до уровня формулирования ТРИЗ-П (уровня формулирования противоречивых требований к одному и тому же объекту или его части) и последующего разрешения этого противоречия. При этом содержащиеся в классической ТРИЗ приемы разрешения ФП подвергнуты критическому анализу: из 11 приемов оставлены только два: разрешение противоречий в пространстве и разрешение противоречий во времени;
10 Вместо предисловия - вместо терминов «ТП» и «ФП» введен новый термин - «ТРИЗ- противоречие»; - алгоритм работы с противоречиями построен на системной основе, позволяющей применить новую схему их структурирования. В качестве оснований структурирования приемов применены аспекты системного подхода. Материал в книге изложен в следующей последовательности. В первом разделе рассматриваются системные основы PN-метода. Представление объекта, находящегося в центре решаемой творческой задачи, в виде системы и ее анализ в известных на сегодня десяти системных аспектах позволили определить перечень того, что может меняться для получения искомого творческого решения. Второй раздел имеет целевую установку на определение того, каким образом надо осуществлять требуемые изменения. Здесь же приведен перечень конкретных действий, позволяющих выполнить преобразования в пространстве и времени для разрешения противоречия. Алгоритм метода приведен в третьем разделе. Далее с помощью PN-метода посредством реинвентинга продемонстрировано решение задач, ранее уже решенных с помощью приемов разрешения противоречий, разработанных в классической ТРИЗ. Этот материал составляет содержание четвертого раздела. Пятый раздел содержит примеры решения задач с помощью PN- метода. Для повышения наглядности примеры представлены в графической форме (фотографии, схемы, рисунки). Кроме того, такая форма предоставления примеров позволяет еще раз подчеркнуть значимость выделенного в составе метода информационного аспекта разрешения противоречий. Шестой раздел содержит сведения, доказывающие полноту PN- метода. Именно системное рассмотрение задачи позволяет подвергнуть анализу все потенциально возможные варианты решений, что выгодно отличает предлагаемый метод от других, ранее разработанных подходов к работе с противоречиями. Седьмой раздел содержит описание перспектив развития метода. В приложениях приведены краткие тексты PN-метода на английском и немецком языках. При построении структуры книги автор исходил из того, что она должна быть удобной для практической работы. В этой связи имеются определенные ограничения в изложении теоретического материала, а представленные примеры во многих случаях содержат повторяющиеся демонстрации одного и того же действия. По замыслу, это должно подталкивать читателя к поиску аналогичных примеров в своей предметной области.
Вместо предисловия И Хочется верить, что книга получилась не сложная для чтения и полезная для практики решения творческих задач. Понимая, что читатели бывают разные, можно дать следующую простую рекомендацию. Для тех, кто хочет понять, что и как делать, а также почему надо поступать так, а не иначе - необходимо полное внимательное прочтение книги и разбор примеров. Автор уверен, что такая работа с книгой обеспечит получение искомого результата. Для другой категории читателей, которой важен результат сейчас и сразу - можно порекомендовать начать работу с изучения алгоритма метода и разделов!, на которые имеются ссылки в алгоритме. То есть, важно освоить перечень системных преобразующих действий и, двигаясь по алгоритму, приложить их к своей практической задаче, понимая, что изменения надо осуществить или в пространстве или во времени. Подкрепленные примерами эти первичные сведения могут помочь в достижении цели. Автор отдает себе отчет, что представленный PN-метод не лишен недостатков. Все замечания и предложения по его улучшения будут с благодарностью приняты по адресу: pnsh2012@mail.ru
Глава 1 Системные основы метода В соответствии с общей схемой метода в любой задаче создаваемый или изменяемый фрагмент действительности представляется в виде сис- темы (рис. 1.1). Система создается для какой-то конкретной цели, что определяется ее входом и выходом. Система содержит разнообразные элементы, соеди- ненные между собой различными связями. Элементы и связи в совокуп- ности образуют структуру системы. Вследствие проявления свойства эмерджентности интегральные свойства системы не являются суммой свойств входящих в нее элементов, проявляются некоторые интеграцион- ные свойства. Для достижения своего устойчивого состояния система стремится к рациональному использованию имеющихся ресурсов. Систе- ма имеет определенные размеры, определяемые ее границей. Через грани- цу осуществляется взаимодействие системы с окружающей средой. Из окружающей среды на систему могут оказываться некоторые управляю- щие воздействия, а ее состояние опять же в окружающей среде можно от- слеживать по формируемой системой информации. Управляющие воздей- ствия могут формироваться также внутри системы. Система определен- ным образом изменяется во времени, что позволяет различать ее прошлое, настоящее и будущее.
Глава 1. Системные основы метода 13 Полное представление о системе, соответствующей приведенному описанию, можно получить в результате ее рассмотрения в десяти аспек- тах, известных в системном подходе [27], [90]: - системно - целевом, означающем необходимость определения це- лей исследования, их взаимной увязки между собой (1 А); - системно - элементном, состоящем в выявлении элементов, со- ставляющих данную систему (2А); - системно - структурном, заключающемся в выявлении внутренних связей и зависимостей между элементами данной системы (ЗА); - системно - функциональном, предполагающем выявление функ- ций, для выполнения которых созданы и существуют соответствующие объекты (4А); - системно - ресурсном, заключающемся в тщательном выявлении ресурсов, необходимых для получения решения (5А); - системно - интеграционном, состоящем в определении совокуп- ности качественных свойств системы, обеспечивающих ее целостность и эффективность (6А); - системно - коммуникационном, определяющем необходимость выявления внешних связей данной системы с другими, то есть, его связей с окружающей средой (7А); - системно - историческом, позволяющем выявить условия возник- новения и становления системы, пройденные ею этапы, современное со- стояние, а также возможные перспективы развития (8А); - системно - управленческом, направленном на изучение системы с точки зрения обеспечения ее целенаправленного функционирования в ус- ловиях внутренних и внешних возмущений (9А); - системно - информационном, направленном на изучение системы с точки зрения передачи, получения, хранения и обработки данных внутри системы и в ее связи со средой (10А). (Вводимая здесь и далее цифро-буквенная нумерация предназначена для облегчения работы с методом. Ее применение будет продемонстриро- вано позднее, при рассмотрении примеров). Соответственно и любой объект или система, содержащие в себе ТРИЗ-противоречие, в рамках PN-метода могут быть рассмотрены в деся- ти аспектах (рис. 1.2).
14 Глава 1. Системные основы метода Рис. 1.2 Системное рассмотрение объекта в PN-методе. Результаты такого рассмотрения позволяют сформулировать ТРИЗ- противоречие, а затем найти искомый результат путем его разрешения в пространстве или во времени. Ниже размещены сведения по аспектам системного подхода, необхо- димые для последующего изложения метода. 1. О содержании системно-целевого аспекта Первопричиной формирования любой системы является потребность. Потребность не зависит от системы. Цель, выбор цели возникает уже как следствие осознания и формулирования потребности. То есть, цель есть конкретное выражение потребности, сформулированное (человеком) на основе имеющегося опыта и определяющее конкретное функционирова- ние создаваемой системы. Следствием функционирования является ре- зультат, как некоторая мера удовлетворения исходной потребности. Мож- но сказать, что цель - это планируемый результат [56]. Соответственно, если ставится или имеется цель, то всегда существует субъект целепола- гания, точка зрения которого, ограниченная конкретными знаниями и по- ниманием ситуации, отражается в этой цели. Окончательное формирова- ние и формулирование всех компонентов цели есть завершение стадии принятия решения [27], [9], [26]. В соответствии с принципами системности признается главенство конечной цели. Эта цель может быть расчленена на составные элементы, называемые подцелями, каждая из которых является средством, направ- лением или этапом достижения основной цели. В свою очередь каждая из подцелей рассматривается как цель и расчленяется на компоненты. Деле-
Глава 1. Системные основы метода 15 ние прекращается, когда компонент цели становится неделимым. В сово- купности основная цель, подцели и компоненты цели формируют дерево целей. В качестве свойств целей принято выделять: - соподчиненность - цели вышестоящего уровня обусловливают цели подсистем нижестоящего уровня; - развертываемость - более общая цель конкретизируется нескольки- ми частными целями; - соотносительную важность. Для достижения соответствия предъявляемым к целям требованиям, они должны быть достижимыми, гибкими, измеримыми, конкретными, совместимыми, приемлемыми. Представление и формулирование цели зависит от стадии познания объекта и времени. Цели могут изменяться как по мере изменения и по- нимания объекта, так и по мере появления и понимания новых средств решения проблемы. Вместе с тем, цель имеет императивное положение относительно других компонентов, так как изменение условий, средств и методов не должно в целом приводить к ее изменению, пока необходи- мость удовлетворения исходной потребности актуальна и если в процессе деятельности не возникает необходимости перехода на другой альтерна- тивный вариант. Рассматривая понятие цели, справедливо поставить вопрос: что де- лать в том случае, если цель не может быть достигнута? Ведь цель фор- мулирует человек и в силу его субъективных особенностей могут быть допущены ошибки. В [53] перечень типовых ошибок в формулировании задач, например, представлен в следующем виде: - глобализм - чрезмерно общая постановка задачи; - избыточная конкретизация - слишком узкая постановка задачи; - «тупик» - постановка задачи направляет поиск в бесперспективном направлении; - прожектерство - вместо решения конкретной задачи пытаются ре- шить проблему неизмеримо более сложную; - «путанка» - ситуация, когда под видом одной задачи прячется клу- бок взаимосвязанных задач; - избыток информации - ситуация, в которой при постановке задачи сообщается столько информации, что действительно необходимые сведе- ния тонут в ней; - недостаток информации - ситуация, в которой при постановке зада- чи упускаются важные сведения; - избыточные ограничения - постановка задачи с требованием «ниче- го не менять», либо решать строго определенным образом;
16 Глава 1. Системные основы метода - «вторичное объяснение» - ситуация, в которой объяснение того или иного эффекта или особенностей конструкции базируется не на реальных причинах, а на ошибочных, но ставших привычными, как бы узаконенны- ми многолетним заблуждением, некритическим подходом; - «ложные» задачи - задачи, случайно попавшие в число требующих решения; - «близорукая» задача - постановка задачи без учета изменения усло- вий, которые могут произойти за время ее решения и внедрения; - неучет масштабов и условий внедрения - постановка задачи без учета будущего состояния системы; - «изобретение велосипеда» - попытка искать новое решение без предварительного ознакомления с уже известными решениями; - ориентация только на известные решения - ситуация, в которой опорой служат пусть и не очень подходящие, но известные решения; - «несистемная задача» - постановка задачи, лежащей на поверхности проблемы; - «исправительная задача» - ситуация, в которой осуществляется по- иск решения проблемы, порожденной предыдущим неверным решением. В качестве типовых ошибок при формулировании задач, направлен- ных на развитие технических систем, могут быть указаны: - технический волюнтаризм - утверждение, что развитие техники можно направлять и форсировать волевыми решениями; - непонимание сути и роли противоречий в развитии техники; - топтание на месте - разработка мелких усовершенствований; - забегание вперед - преждевременное внедрение новых элементов, решений, не обоснованных потребностью. Анализ представленных списков показывает, что вариантов непра- вильной формулировки задач и, соответственно, определения ошибочных целей, достаточно много. Что следует предпринять, если достижение цели оказывается под большим вопросом?: - если задача не решается, то надо изменить условия задачи; - если при измененных условиях задачи цель по-прежнему достичь нельзя, надо преобразовывать объект, находящийся в центре задачи. Один из эффективных приемов такого преобразования - представление объекта в виде модели. Как известно, модель - это представление существующего объекта (системы) в некоторой форме, отличной от формы ее реального существования. Модели представляют собой частичное, неполное, фраг- ментарное представление свойств объекта или процесса, существенных для решения данной конкретной задачи. Такое абстрагирование позволяет получить желаемые результаты намного проще и дешевле, чем при изуче- нии реального объекта;
Глава 1. Системные основы метода 17 - если после всех выполненных преобразований цель по-прежнему не достигнута, то необходимо определить новую цель. Анализируя изложенный выше материал, в рамках системно - целе- вого аспекта можно выделить следующее действия применительно к сис- теме (имея в виду потенциальную способность выполняемого действия разрешить противоречие): - изменить условия задачи (Ц1); - заменить объект на модель (Ц2); - выбрать, сформулировать новую цель (ЦЗ). 2.0 содержании системно-элементного аспекта Под элементом принято понимать простейшую неделимую часть сис- темы. Расчленять систему на элементы можно различными способами в зависимости от формулировки задачи и цели. Другими словами, включать в состав или выделять в составе системы необходимо только те элементы, которые необходимы с точки зрения решения конкретной задачи и удов- летворения исходной потребности. При необходимости можно изменять принцип расчленения, выделять другие элементы и получать за счет этого более адекватное представление об анализируемом объекте или проблем- ной ситуации. В случае, когда между элементами системы нет четких гра- ниц, как это бывает, например, в естественных системах, имеет смысл ру- ководствоваться следующими критериями для выделения элементов [20]: - выделение по однородности - выделение области пространства, свойства в которой более или менее идентичны; - выделение по функциям - выделенный элемент может выполнять самостоятельную функцию; - выделение по величине потока - выделение некоторой области про- странства или совокупности, в которой имеется замкнутый поток ресурса, причем интенсивность этого потока внутри выше, чем на границах. Выделенные элементы представляют собой некоторые материальные образования, реальные или абстрактные, обладающие определенными свойствами и известными функциональными особенностями. Смысл вы- деления элемента заключается, прежде всего, не в его «физической», ма- териальной интерпретации, а именно в определении его отношения ко всей системе, в выяснении той роли, которую он играет в достижении ко- нечного эффекта, но, с другой стороны, именно материальная конкрет- ность элемента позволяет очертить «конструктивные», морфологические контуры системы. Принимая во внимание только внешние связи элементов со средой, можно выделить следующие их типы: источник, полиисточник, провод- ник, полиэлемент (элемент с несколькими входами и несколькими выхо-
18 Глава 1. Системные основы метода дами), преобразователь, делитель, сумматор, отторгатель, потребитель, полипотребитель [26]. Следует отметить, что представленный перечень элементов имеет от- ношение к «системе вообще» и не учитывает особенности функциональ- ного предназначения системы. В целях конкретизации далее принято, что он имеет отношение к материальной (вещественной) системе, основное предназначение которой - создавать вещество, изделия. Проведенный анализ позволил выявить и конкретные реализации пе- речня элементов, учитывающие специфику их применения. Так в классической ТРИЗ [53], принято выделять в качестве обяза- тельно присутствующих в технической системе четыре элемента: двига- тель, преобразующий поступающую извне или вырабатываемую им энер- гию в вид, необходимый конкретной технической системе; трансмиссию, передающую указанную энергию к рабочему органу; рабочий орган, вы- полняющий основную функцию системы и орган управления, осуществ- ляющий управляющие воздействия на составные части системы. В более поздних публикациях, например, в [46], перечисленные четыре элемента дополнены пятым - конфигуратором, обеспечивающим объединение и ра- циональное размещение перечисленных выше четырех элементов. При всей тривиальности такого деления элементов, данный подход бывает по- лезным на творческом этапе решения задач синтеза. В работе [1] предлагается выделять в технических системах следую- щие наиболее часто используемые функциональные элементы: исходные, несущие, связи, передачи, двигатели, управления, гашения скоростей и ускорений, формирования объемов и потоков, движители. Исходные элементы - это элементы, которые первыми непосредст- венно взаимодействуют с объектами, на которые направлено действие или с которыми взаимодействует техническая система при реализации своей функции. Несущие элементы обеспечивают определенную форму технической системы или определенное взаиморасположение или движение элементов в пространстве. Элементы связи обеспечивают определенную степень свободы дви- жения одних элементов технической системы по отношению к другим. Элементы передачи обеспечивают передачу на расстояние механиче- ской энергии, движения или статических сил и моментов с одновремен- ным преобразованием скоростей, моментов, сил и их направлений, вклю- чая замену видов и законов движения и дифференциацию скоростей, мо- ментов и сил.
Глава 1. Системные основы метода 19 Двигатели обеспечивают получение необходимой мощности в ре- зультате преобразования заданного вида энергии в механическую энер- гию. Элементы управления обеспечивают сбор, хранение и обработку ин- формации для выработки информации об управляющем воздействии и передачу ее соответствующим исполнительным органам. Элементы гашения скоростей и ускорений обеспечивают уменьшение скоростей движения и (или) амплитуды колебаний технической системы и (или) твердых тел, газообразных, жидких, пастообразных, сыпучих ве- ществ и их смесей. Элементы формирования объемов и потоков обеспечивают хранение или (и) транспортировку необходимых по величине и форме объемов га- зообразных, жидких, пастообразных, сыпучих веществ и их смесей. Движители обеспечивают преобразование работы двигателя или дру- гого источника энергии в работу на преодоление сопротивления движе- нию технической системы, обрабатываемых твердых тел, газообразных, жидких, пастообразных, сыпучих веществ и их смесей. Очевидно, что в отличие от ранее рассмотренных, представленный перечень элементов является узкоспециализированным и ориентирован на исследование механических систем. В рамках объектно - ориентированного подхода в качестве элементов системы рассматриваются объекты. В работе [48] выделяются активный или воздействующий объект, который воздействует на другие объекты, но сам воздействию не подвергается, и пассивный или исполняющий - объ- ект, подвергающийся воздействию, но сам на другие объекты не воздей- ствующий. Очевидно, что этот перечень элементов является явно заужен- ным. В работе [44] при решении задачи структурного синтеза энергетиче- ской системы, к которой относится ствольное оружие, разработана но- менклатуры базовых элементов, реализующих целевые функции при их обобщенном рассмотрении. Такой перечень типовых элементов, учиты- вающий специфику энергетической системы, включает в себя: - целевой сток энергии (определяет цель рассматриваемой функции); - побочный сток энергии (определяет передачу энергии в окружаю- щую среду); - целевой источник энергии (определяет необходимость подвода энергии ко всем элементам - носителям соответствующего вида энергии в анализируемой цепи - чаще всего от предыдущей функциональной цепи); - побочный источник энергии (определяет подвод энергии к части элементов - одному или нескольким - в анализируемой цепи и чаще всего рассматривается как внутренний источник энергии);
20 Глава 1. Системные основы метода - носитель энергии (элемент, обладающий возможностью переносить и передавать соответствующий вид энергии); - преобразователь энергии (определяет основной поток преобразова- ния энергии в некотором физическом процессе); - разделитель энергии (условный элемент, определяющий передачу энергии от одного к нескольким элементам); - сумматор энергии (условный элемент, определяющий передачу энергии от нескольких элементов к одному); - незамкнутый вход (существует при незавершенности информаци- онной сети, подлежит замыканию в дальнейшем); - незамкнутый выход (аналогично незамкнутому входу); - метка (числовой индекс, используемый для определения связей ме- жду отдельными элементами цепи). Анализ представленного перечня показывает, что принципиально но- вых элементов в сравнении с рассмотренными выше элементами «систе- мы вообще», даже с учетом применения «энергетической» терминологии, не добавилось. Последний из указанных элементов - метка, являющийся дополнительным к приведенному в таблице перечню, имеет предназначе- ние нумеровать элементы, его функция не существенна. В информационных системах элементарный информационный про- цесс может быть представлен следующей схемой: источник - кодер - передатчик - среда - приемник - декодер - потребитель. При учете се- мантической (смысловой) составляющей информации перечень элемен- тов, входящих в состав информационной системы, расширяется и допол- нительно включает [89]: предмет (содержание) информационного сооб- щения, первоначальные знания получателя информации о предмете информационного сообщения, приращенные знания получателя информа- ции в результате приема информационно сообщения, осознанная получа- телем информации степень полезности полученной информации. Расширенный информационный процесс, осуществляемый при пере- даче сообщения, включает в себя следующие операции [78]: формирова- ние (или возникновение) идеи - формализация идеи (создание системы, необходимой для описания идеи, инфологическое описание идеи, форми- рование многоуровневого смыслового значения сообщения) - кодирова- ние или запись сообщения на материальный носитель - передача сообще- ния - прием сообщения - декодирование сообщения - интерпретация со- общения - анализ глубины смысловых значений сообщения - анализ идеи, содержащейся в принятом сообщении. Анализ как элементарного, так и расширенного информационного процесса не позволил выявить какие-либо дополнительные требования, которые невозможно было бы выполнить с помощью уже перечисленных выше элементов. То есть с точки зрения реализации информационных
Глава 1. Системные основы метода 21 процессов информационные системы могут быть полностью описаны с помощью элементов «системы вообще». Вместе с тем, при анализе информационных систем установлено, что хранение информации - важнейший процесс. Устройства, на которых (в которых) хранится информация, могут быть самыми различными, назы- ваться они тоже могут по-разному. Для придания единого стиля названи- ям элементов можно согласиться с наименованием хранилища информа- ции с помощью термина «накопитель». Информация в таком устройстве может накапливаться, находиться (храниться) некоторое (требуемое) вре- мя и при соответствующих условиях использоваться. Термин «накопи- тель» представляется удобным еще и в том смысле, что он достаточно полно соответствует устоявшейся терминологии для материальных и энергетических систем: привычными являются словосочетания «накопи- тель материалов», либо «накопитель энергии», под которым понимают аккумулятор в электрических системах, либо гидроаккумулятор в гидрав- лических системах. Таким образом, анализ информационных систем показал, что пере- чень элементов «системы вообще», надлежит дополнить элементом с на- именованием «накопитель». Этот элемент будет иметь отношение к сис- темам любого функционального назначения: информационным, вещест- венным, энергетическим. В перечень элементов следует добавить еще один вследствие неопре- деленности творческих задач. Таким элементом может быть пустой эле- мент. В виду неопределенности его будущего содержания и назначения ему присвоено имя «Х-элемент». Обобщенный перечень элементов систем представлен в таблице 1.1 [27], [26]. Таблица 1.1 Перечень элементов систем Название Характеристика Изображение Источник Генерирует выход- ное воздействие при отсутствии входного Полиисточник Источник, генери- рующий несколько выходных воздейст- вий —►
22 Глава 1. Системные основы метода Продолжение таблицы 1.1 Проводник Однозначно переда- ет входное воздей- ствие на выход Полиэлемент Элемент с несколь- кими входами и не- сколькими выхода- ми ш > Преобразователь Осуществляет внут- реннее преобразова- ние входа в выход по какому - либо ал- горитму Делитель Элемент с одним входом и несколь- кими выходами > Сумматор Элемент с несколь- кими входами и од- ним выходом > Накопитель Обеспечивает хра- нение материи, энергии, информа- ции Отторгатель Не воспринимает входное воздейст- вие, отклоняет, воз- вращает его Потребитель Воспринимает вход- ное воздействие без образования выход- ного
Глава 1. Системные основы метода 23 Окончание таблицы 1.1 Полипотребитель Потребитель, вос- принимающий воз- действия по не- скольким входам ш — Х-элемент Принимает значе- ние, определяемое в ходе работы с сис- темой X у X При наличии внешних воздействий в поведении отдельно взятого элемента системы (внутреннего элемента системы) можно выделить сле- дующие состояния [26]: - элемент сохраняет свои исходные свойства, его связи нейтральны и изменения интегральных величин векторов действия и противодействия незначительны, внутреннее движение отсутствует, внутренняя подсисте- ма не воспринимает внешние воздействия. Следовательно, существует не- который диапазон воздействий, не способных вызвать активное внутрен- нее движение, не воспринимаемых данной внутренней подсистемой. В рамках этого состояния покой можно рассматривать как частный случай движения при бесконечном уменьшении понуждающих воздействий внешнего; - под" действием внешнего воздействия во внутренней подсистеме движение вызывается значимым изменением нейтральности связей внут- реннего элемента или проявлением его рефлексивных свойств; - под действием внешнего воздействия внутренний элемент изменяет количество и направление своих связей. Это ведет к изменению состояния и функциональных особенностей внутренней подсистемы, она перестает быть сама собой. Условия существования внутреннего элемента также изменяются вплоть до того, что он может приобрести внешнюю связь и перестать быть внутренним по сути. Воздействия, вызывающие указанные изменения, являются разрушающими. Важным для описания поведения внутреннего элемента является по- нятие инерционности. Инерционность - это фундаментальное свойство динамических объектов и их элементов, состоящее в противодействии объекта внешним воздействиям, их попыткам изменить его состояние и поведение. То есть, динамический объект, сопротивляясь воздействию, препятствует изменению своей выходной величины, пытаясь сохранить ее значение и только постепенно, со временем откликается на воздействие изменением реакции. Естественно, что объект при этом противодействует
24 Глава 1. Системные основы метода источнику воздействия, в большей или меньшей мере влияя на его выход- ную величину. Инерционность элементарного динамического объекта, обладающего таким свойством, может быть определена как способность к накоплению и сохранению энергии (материи), получаемой от внешних воздействий, и последующей отдаче энергии (материи). В случае, когда внутренний элемент выступает в качестве источника воздействия, также выделяются три случая: - окружение так противодействует внутреннему, что передача внут- ренних изменений во внешнее невозможна и все внешние связи остаются неизменными; - внутренние изменения передаются во внешнее без изменения на- правления и количества внутренних связей, образуя в некотором диапазо- не внутренних изменений направленный эффект как способность внут- реннего воздействовать на внешний предмет воздействия; - в условиях «ослабления» внешнего противодействия внутренние изменения приводят к разрушению внутренней подсистемы, к ее самораз- рушению. Таким образом, взаимоотношения внутреннего и внешнего в процес- се совместного функционирования есть момент воспроизводства причин- но - следственных отношений, взаимоперехода причины и следствия, мо- мент движения. В целом элемент может быть охарактеризован качественными и ко- личественными свойствами. Известно, что любой объект реальной действительности с позна- вательной точки зрения бесконечен. Человек не может исследовать весь объект целиком и полностью со всеми его гранями, свойствами, признаками. На что человек способен - это овладеть некоторыми его сторонами [55]. В этой связи в каждой конкретной ситуации для чело- века объект предстает в качестве сущности, рассмотренной лишь с не- которой точки зрения, то есть объекта, взятого в некотором аспекте. Поскольку точек зрения на любой объект может быть бесчисленное множество, то и задач его изучения может быть сколько угодно. Акту- альное для некоторого исследовательского акта свойство объекта мо- жет быть обнаружено только в контексте какой-то познавательной си- туации. Каждая познавательная ситуация обусловливает «схватыва- ние» человеком той или иной совокупности свойств (признаков) объекта и пренебрежение другими. Вследствие этого один и тот же объект может выступать в мышлении человека с совершенно разными и даже противоположными признаками, существенными для конкрет- ной ситуации. Автор [74] приводит следующий пример, демонстри- рующий правдивость представленных рассуждений: с секирой, розой,
Глава 1. Системные основы метода 25 бриллиантом, недвижимостью прочно связаны некоторые устойчивые понятия. Взятые в новых исследовательских намерениях они могут приобрести совершенно иное значение: секира - значение куска ржа- веющего металла, роза - значение средства заработка, недвижимость - значение проблемы в наследственных тяжбах. Причин, вследствие которых человек в своем сознании, отражающем действительность, никогда не имеет дела с целым, а только с частями це- лого, несколько: - восприятие явлений человеком ограничено свойствами органов чувств. Наверно, картина мира предстала бы в совершенно ином виде, ес- ли бы человек овладел еще одним или несколькими органами чувств. Не- которые люди ими владеют. А многие - овладевают искусственными ор- ганами чувств: барометрами, термометрами, радарами и т.п.; - между человеком и действительностью находится его (человека) представления, в соответствии с которыми выстраивается картина мира; - природа асимметрична. Соприкосновение с ней в каждый конкрет- ный «срез» времени показывает человеческому сознанию лишь одну ее сторону. Чтобы увидеть другую ее сторону, необходимо выполнить на- блюдения в другое время, либо помыслить эти грани природы [73]. Для некоторого упорядочивания свойств объекта их определенным образом классифицируют. Например, в [39] для оценки качества выделя- ют следующие классы свойств: - физические (например, механические, электрические, химические или биологические); - органолептические (например, связанные с запахом, осязанием, вкусом, зрением, слухом); - этические (например, вежливость, честность, правдивость); - временные (например, пунктуальность, безотказность, доступ- ность); - эргономические (например, физиологические характеристики или связанные с безопасностью человека); - функциональные (например, максимальная скорость самолета). В свою очередь, например, механические свойства могут быть выра- жены через геометрические размеры, массу, прочность, устойчивость, же- сткость, несущую способность, хрупкость, герметичность и т.д. Далее геометрические размеры могут быть охарактеризованы дли- ной, шириной, высотой объекта, его площадью, занимаемой в определен- ной проекции, площадью его сечений, а также объемом, формой. Форма может быть плоской, выпуклой, вогнутой, спиральной, сфери- ческой, симметричной, адаптирующейся и т.д. Свойства могут быть неизменными и изменяющимися. Изменение свойств может происходить дискретно и непрерывно, во времени и в про-
26 Глава 1. Системные основы метода странстве. Так, например, при изменении температуры некоторого объема воды ее свойства меняются по-разному - в одном диапазоне температуры - непрерывно, а в другом - дискретно: при переходе через 0°С вода пре- образуется в лед, а при переходе через 100°С - в пар. Для отображения та- кого характера изменения свойств, то есть перехода из одной фазы в дру- гую, применяют специальный термин - фазовый переход. Фазой вещества при этом называют любое однородное состояние системы [57]. Рассмат- ривая нагрев (охлаждение) воды как процесс, становится очевидным, что свойства воды (вещества) изменяются во времени, в том числе и фазовый переход совершается за определенный промежуток времени. С другой стороны, выделяя некоторую часть воды в виде тела, имеющего опреде- ленные размеры, при понижении (повышении) температуры можно обес- печить разнесение различных по фазовому состоянию частей воды в про- странстве, то есть фазовый переход может быть осуществлен в простран- стве. Совокупность свойств, указывающих на то, что собой представляет объект, чем он является, составляет его качество. В каждом конкретном случае на первый план выступает какое-либо одно качество - совокуп- ность свойств, очевидных в данном аспекте. Многочисленные качества объекта взаимосвязаны и определяются его основным качеством. Ос- новное качество у объекта одно. Это совокупность свойств, характери- зующих объект во всех его связях, отношениях на всем протяжении его существования. Под качественной определенностью понимается множе- ство свойств, обеспечивающих функционирование объекта. Потеряв од- но или несколько из них, объект в функциональном назначении переста- ет существовать, соответственно теряет смысл применение объекта. Где- то здесь, на этом уровне проходит граница между абстрактным и кон- кретным. Как известно, под «абстрактным» и «конкретным» принято понимать мысленные образы предмета, обладающие следующими чертами: абст- рактное есть понятие о предмете, полученное путем отвлечения в нем и исследования какой-либо специфической стороны, одностороннее опре- деление предмета или одностороннее понятие о предмете; конкретное - понятие о предмете, полученное при исследовании предмета с различных сторон, - соединение абстрактных определений (понятий) предмета или многостороннее понятие о предмете (многостороннее - в смысле исследо- вания ряда сторон, в простейшей форме - двух). Для естественных и технических наук качественную определенность объекта можно, в соответствии с [50], представить в виде множества, ко- торое включает: функциональное назначение Nh область применения N2, отличительный признак N3 и принцип действия N4 объекта.
Глава 1. Системные основы метода 27 Совокупность свойств, определяющих параметры Fj свойств объекта, его структуру F2, представляет количество объекта. Качество и количество неразрывно связаны между собой и образуют меру. Мера и есть те количественные границы, в которых может сущест- вовать данное качество. Тогда категорию «свойства объекта» S в общем виде можно записать так: S={Nt,N2,N3,Nt,F„F2,D}. где D - дополнительные сведения. Анализируя изложенный выше материал, в рамках системно - эле- ментного аспекта можно выделить следующие действия применительно к элементу (имея в виду потенциальную способность выполняемого дейст- вия разрешить противоречие): - изменить, принять к рассмотрению новые свойства элемента или его частей (Э1); - изменить параметры свойств (габариты, форму, массу, сим- метрию, однородность, цвет, температуру и т.д.) (Э2); - изменить положение элемента (ЭЗ); - изменить количество входов - выходов элемента (Э4); - заменить элемент на другой, с альтернативными свойствами, с иной физической основой (Э5); - представить элемент в виде системы (Э6). 3. О содержании системно-структурного аспекта Структура отражает внутреннее устройство, компоненты объекта вместе с их взаимосвязями [91]. Любая структура описывается следую- щими основными характеристиками [70], [9]: - общим числом связей, характеризующих сложность системы; - общим числом взаимодействий, которые определяют устойчивость системы; - частотой связей, то есть количеством связей, приходящихся на один элемент, определяющих интенсивность взаимодействия элементов; - числом внутренних связей, которые определяют внутреннее устрой- ство системы; - числом внешних связей, характеризующих взаимодействие системы со средой, ее открытость. Кроме связей, структура системы характеризуется также ее элемен- тами. Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от стадии познания объектов или процессов, от аспекта их
28 Глава 1. Системные основы метода рассмотрения, от цели создания. В процессе исследования или проектиро- вания структура системы может изменяться. Именно структура делает систему некоторым качественно определенным целым, так как структура предполагает взаимодействие элементов друг с другом по-разному, вы- двигая на первый план те или иные стороны, свойства элементов. Струк- тура является важнейшей характеристикой системы, так как при одном и том же составе элементов, но при различном взаимодействии между ними меняется и назначение системы, и ее возможности. Различают два определяющих понятия структуры: материальная структура и формальная структура. Под формальной структурой понима- ется совокупность функциональных элементов и их отношений, необхо- димых и достаточных для достижения системой поставленных целей. Материальная структура является носителем конкретных типов и па- раметров элементов системы и их взаимосвязей. Она, в частности, опре- деляет пространственные размеры системы, пространственное положение элементов, их пространственную согласованность, временную упорядо- ченность существования и функционирования элементов. В самом общем виде временной подход к анализу материальной структуры позволяет вы- делять такие характеристики системы, как длительность (время жизни системы и ее элементов), последовательность (параллельное или последо- вательное существование элементов системы, которые выступают в каче- стве некоторых событий), ритм (чередование каких - либо элементов, происходящее в определенной последовательности, с определенной час- той, синхронное и асинхронное), временная принадлежность (наличие в системе элементов, отражающих ее прошлое, соответствующих требова- ниям настоящего и определяющих возможные варианты будущего), ско- рость движения (наполненность системы происходящими изменениями, динамизм системы). Фиксированной цели соответствует, как правило, одна и только одна формальная структура. Одной формальной структуре может соответство- вать множество материальных структур. Выбор лучшей из них может осуществляться путем решения оптимизационных задач. С функциональной точки зрения выделяют три основных типа струк- тур [26]: - функциональную структуру, отражающую взаимодействие только моноэлементов, каждый из которых преобразует воздействие предыдуще- го и сам может воздействовать на последующий, называют структурой типа «прием - передача»; - функциональную структуру типа дерева. Эта структура соответст- вует типовой иерархической структуре, в которой каждый элемент ниже- лежащего уровня подчинен одному узлу (вершине) вышестоящего уровня.
Глава 1. Системные основы метода 29 Такую совокупность отношений в системе можно назвать структурой распределения - взаимодействие элементов передается сверху вниз; - функциональную структуру типа дерева, в которой взаимодействия от элемента к элементу передаются снизу вверх. Это структура типа «от- чет». Она формирует совокупность отношений, называемую структурой результатов. В настоящее время это наименее изученная структура. Известны различные варианты конкретной реализации структур сис- тем [72]. Первой, самой распространенной формой структуры системы является сеть. Эта структура представляет собой декомпозицию системы во времени. В технике эта структура отражает порядок действия элемен- тов в системе. Иерархическая структура представляет собой одновременно деком- позицию системы в пространстве и во времени. Иерархические структу- ры, в которых каждый элемент нижележащего уровня подчинен одному узлу (вершине) вышележащего, называют иерархическими структурами с сильными связями. Структуры, в которых элемент нижележащего уровня (один или несколько) может быть подчинен двум или более узлам (вер- шинам) вышележащего, называют иерархическими структурами со сла- быми связями. Системы, построенные по иерархическому принципу, обладают оп- ределенными преимуществами перед системами иных структур [80]: - свобода локальных действий нижестоящих подсистем в течение ин- тервалов времени, обусловленных моментами поступления воздействий со стороны подсистем вышестоящих уровней; - возможность целесообразного сочетания различных для подсистем каждого уровня локальных критериев эффективности с глобальным кри- терием эффективности системы в целом; - отсутствие необходимости пропускать большие потоки информации через один центральный пункт управления, так как информация с нижних уровней передается на верхний в обобщенном виде; - повышенная надежность системы и большие возможности введения элементной избыточности на каждом уровне функционирования; - гибкость системы и широкие возможности ее приспособления к из- меняющимся условиям; - возможность поэтапного ввода системы в эксплуатацию (по уров- ням) и ее дальнейшего развития, хорошая сопрягаемость с вышестоящими уровнями иерархии; - универсальность при решении однотипных в целом, но отличаю- щихся в деталях задач; - экономическая целесообразность по сравнению с системами другой структуры.
30 Глава 1. Системные основы метода Кроме иерархических, известны также линейные, кольцевые, звезд- ные, сотовые, многосвязные структуры (рис. 1.3). Рис. 1.3 Типовые схемы структур: а - сетевая; б - иерархиче- ская с сильными связями; в - иерархическая со слабыми связя- ми; г - линейная; д - кольцевая; е - звездная; ж - сотовая; з - многосвязная. Структура системы может быть представлена с различной степенью детализации. Выделяют макроскопический и микроскопический анализ в изучении систем. Макроскопический анализ («черный ящик») заключается в игнориро- вании деталей структуры системы и наблюдении только общего поведе- ния системы как целого. Микроскопический анализ («белый ящик») детально описывает каж- дый из компонентов системы; центральным при этом является понятие элемента; изучаются связи и функции элементов, структура системы и т.д. Между этими крайними подходами к анализу размещаются проме- жуточные, обладающие разными уровнями абстрагирования. Такое пред- ставление системы семейством моделей, каждая из которых описывает поведение системы с точки зрения соответствующего уровня абстрагиро- вания, называется стратификацией [40]. Соответствующие уровни абстра- гирования называются стратами.
Глава 1. Системные основы метода 31 Стратифицированное представление может использоваться как сред- ство последовательного углубления представления о системе, ее детали- зации: чем ниже опускаются по иерархии страт, тем более детальным ста- новится раскрытие системы; чем выше поднимаются, тем яснее становит- ся смысл и значение всей системы. Центральное место в структуре занимает связь. Связью принято на- зывать факт наличия взаимоотношений любого рода между частями сово- купности материальных образований. По - другому связь можно опреде- лить как каждую из степеней свободы данного элемента, действительно осуществленную в виде определенного взаимоотношения, взаимодейст- вия с другими элементами данной системы, а также с его средой. При формальном подходе связи делятся на такие разновидности, как ненаправленные, направленные, прерывистые, односторонние, двусто- ронние, равноправные и неравноправные, внутренние и внешние. Кроме того, они различаются продолжительностью (долговременные и кратко- временные), а также частотой (частые и редкие). Каждая из связей может быть непосредственной, при которой элементы, части системы или систе- мы связываются напрямую, либо опосредованной (косвенной), при кото- рой связь элементов и подсистем происходит через промежуточные эле- менты - посредники. При функциональном подходе связи рассматриваются с точки зрения выполняемой ими функции. Выделяют два вида связей: нейтральные, при которых действие и противодействие равны по величине, изменений не происходит (поэтому эти связи называют нейтральными или статически- ми); функциональные, характеризующиеся тем, что действие и противо- действие не совпадают, и элемент начинает реализовывать в системе не- которую функцию. В свою очередь функциональные можно представить [20], [70] как связи: - порождения, или причинно-следственные связи; - преобразования — реализуются путем непосредственного взаимо- действия двух объектов с переходом их в новое состояние; - строения, или структурные, — обеспечивают строение системы; - функциональные (в узком смысле слова) — обеспечивают функ- ционирование системы; - развития — смена состояний отличается качественными измене- ниями; - управления — обеспечивают процесс управления системой. Кроме того, под функциональный подход подпадают прямые и об- ратные связи, каждая из которых выполняет свое назначение. Обратная связь информирует вход системы о состоянии ее выхода, а прямая — свя- зывает один элемент с другим. Обратным связям принадлежит исключи-
32 Глава 1. Системные основы метода тельно важная роль в управлении, поскольку они несут для субъекта управления необходимую ему информацию об объекте управления. При логическом подходе связи делятся в соответствии с основными типами детерминации: причинно-следственные — одно явление порожда- ет другое. Причинная связь выступает как необходимая связь между со- бытиями, явлениями, одно из которых - причина, а другое - следствие. Под причиной чаще всего понимается совокупность необходимых и дос- таточных условий осуществления события, явления. При этом функция элементов есть одно из отображений причинно - следственной связи: если на входе в элемент появилось нечто, то на выходе появится другое нечто. По сути причинно - следственные связи есть поток процессов, упорядо- ченных во времени; корреляционные — изменение одного явления при- водит к изменению другого, а это другое меняет, приводит к изменению первого; состояний — из одного состояния системы вытекает другое, при этом отношение порождения отсутствует. При содержательном подходе связи подразделяются на: - информационные, обеспечивающие передачу информации между элементами системы; - энергетические, обеспечивающие передачу энергии между элемен- тами системы; материально-вещественные, характеризующие материально- вещественные преобразования; Выделение информационных, энергетических или вещественных свя- зей является достаточно условным: на самом деле все они являются сме- шанными, так как, например, нельзя передать информацию не производя передачу носителя информации - вещества или энергии. Выделение связи по данному признаку означает, что для рассматриваемой связи соответст- вующий вид обмена является преобладающим. Указанная выше причинно - следственная связь является одной из основных при реализации процесса синтеза. Не менее важны в этом от- ношении и структурные связи. Структурная связь - это некая часть пространства между элементами, заполненная энергией, массой или информацией, причем энергия, масса или информация, заполняющая связь, не может перемещаться или видо- изменяться независимо от элементов. Структурные связи бывают статиче- скими (энергия, масса или информация, заполняющая связь, не перемеща- ется от одного элемента к другому) и динамическими (от одного элемента к другому идет поток энергии, массы или информации). Статическая связь может переходить в динамическую и наоборот. Установить факт наличия статической связи можно лишь в случае превращения ее в динамическую, то есть при приведении в движение наполняющих ее энергии, массы или
Глава 1. Системные основы метода 33 информации. Кроме того, образование - разрушение связи всегда сопро- вождается выделением или поглощением энергии. С точки зрения функционирования системы, связь преобразует выход одного элемента во вход другого. Основное ее отличие от элемента за- ключается в том, что это преобразование тривиально. То есть, если эле- мент существенно изменяет поток, то связь его существенно не изменяет. Однако, в зависимости от условий конкретной задачи один и тот же объ- ект можно представлять как элемент, а можно - как связь. Первым шагом на пути формирования системы является создание статических связей. Заполнение связей потоками энергии, массы или ин- формации приводит к их динамизации и началу функционирования сис- темы. Для возникновения статической связи необходимы два условия: - должны быть совместимы выходы одного элемента со входами вто- рого; - элементы должны располагаться определенным образом один отно- сительно другого. Для перевода статической связи в динамическую также необходимо соблюдение двух условий: - необходимо иметь что - то, что может превратиться в поток и пере- мещаться по связи; - необходима разность потенциалов на концах связи, чтобы получить требуемую движущую силу для перемещаемого по связи потока. Как правило, в любой системе есть те или иные потенциальные связи, не задействованные в ее функционировании. Перевод их в динамические связи может очень сильно изменить свойства системы, вплоть до уничто- жения интегративного свойства или возникновения нового. Рассмотренные понятия статических и динамических связей позво- ляют перейти к рассмотрению состояний системы. Известно состояние покоя и состояние движения системы. С философской точки зрения дви- жение - форма существования материи, без движения материя не сущест- вует. Состояние покоя является частным случаем движения. Соответст- венно, любая система всегда находится в движении, но масштаб этого движения может быть разным. В общем случае движение системы не эк- вивалентно ее перемещению в пространстве, оно заключено в самой при- роде материи. Это не только перемещение тел в пространстве относитель- но других тел, как представляется обыденному сознанию, но и всякое из- менение объекта, которое обнаруживает себя благодаря взаимодействию. Изменяться - значит действовать на что-нибудь другое. Существование всех материальных систем реализуется за счет единства их внутренних и внешних взаимодействий. Соответственно принято выделять внутреннее и внешнее движение. Система обладает внутренним движением, если при каком - либо внешнем изменении происходит соответствующее измене-
34 Глава 1. Системные основы метода ние состояния или функциональных особенностей элемента, принадле- жащего системе (внутреннего элемента), или наоборот, если благодаря «инициативе» внутреннего элемента изменения происходят во внешнем, не принадлежащем системе элементе, то есть, если внутренний элемент выступает в качестве источника относительно внешнего и этот внешний, в свою очередь, не противодействует такой его роли. Непосредственно к совокупности понятий, раскрывающих смысл са- мого феномена и понятия движения относятся такие, как существование, изменение, неподвижность, покой, процесс, дление, момент, неравновес- ность и равновесие, устойчивость и неустойчивость, время, цикличность, направленность движения, активность и пассивность, развитие, эволюция и инволюция, форма движения, вид движения, другие понятия общего и более частного, специального, характера, в том числе - прогресс и рег- ресс. Под прогрессом обычно понимается форма изменения системы, свя- занная с повышением уровня организации и расширением ее возможно- стей. Регрессивное развитие характеризуется понижением уровня органи- зации и сокращением множества возможностей и тенденций изменения системы, что выражается процессами упрощения и деградации структуры, возрастанием состояния неупорядочности и хаоса. Анализируя изложенный выше материал, в рамках системно - струк- турного аспекта можно выделить следующие действия применительно к элементу (имея в виду потенциальную способность выполняемого дейст- вия разрешить противоречие): - устранить связи между элементами (СТР1); - добавить связи между элементами, в том числе связи, содер- жащие элементы - посредники (СТР2); - изменить тип связи, в т.ч. по физической основе (СТРЗ); - разорвать связь и поместить в разрыв элемент - посредник (СТР4); - изменить параметры связи (силу, направление и т.д.) (СТР5); - добавить элементы в систему (СТР6); - удалить элементы из системы (СТР7); - оптимизировать размещение элементов в системе, в том числе изменить порядок размещения элементов (СТР8); - представить элемент в виде связи (СТР9); - представить связь в виде элемента (СТР 10); - преобразовать структуру системы в иерархическую (СТР11); - преобразовать структуру системы в однородную, изотропную (СТР12); - преобразовать структуру системы в неоднородную, анизо- тропную (СТР13); - представить систему в виде элемента (СТР 14).
Глава 1. Системные основы метода 35 4. О содержании системно-функционального аспекта Системно - функциональный аспект направлен на рассмотрение сис- темы с точки зрения ее поведения в среде дня достижения целей. Цен- тральным понятием в этом аспекте является функция. Под функцией системы обычно понимают: - действие системы, ее реакцию на среду; - множество состояний выходов системы; - свойство системы, которое развертывается в динамике; - процесс достижения цели системой; - согласованные между элементами действия в аспекте реализации системы как целого; - траекторию движения системы, которая может описываться матема- тической зависимостью, формулой, связывающей зависимые и независи- мые переменные системы. С точки зрения системного подхода функция - это, прежде всего, внешнее проявление свойств системы. Исходя из этого, функцией или по- ведением системы можно назвать все то, что можно узнать о системе, не касаясь ее внутреннего содержания. Функция системы является проявле- нием свойств, качеств системы во взаимодействии с другими объектами системного и несистемного порядка, выражением определенной относи- тельно устойчивой реакции системы на изменение ее внутреннего состоя- ния и ее внешней среды, реакция на возмущающие воздействия изнутри и извне, своеобразным специфическим способом поведения системы, сред- ством разрешения постоянного противоречия между системой и средой, ее окружением [38]. Функции системы как целого определяются функциями, которые вы- полняют в системе входящие в ее состав компоненты. Выделяют следую- щие разновидности функций системы: - по степени воздействия на внешнюю среду и по характеру взаимо- действия с другими системами функции бывают: пассивные, обслужи- вающие, противостояния, поглощения, преобразования, адаптивные; - по составу — простые и сложные; - по характеру проявления — явные и латентные (внешне не прояв- ляющиеся, скрытые); - по содержанию — целевые, ролевые, деятельные; - по характеру временной детерминации — временные, постоянные; - по характеру действия — непрерывные и дискретные; - по последствиям для системы — позитивные, нейтральные и дис- функции; - по траектории реализации — линейные и нелинейные;
36 Глава 1. Системные основы метода - по количеству переменных — с одной переменной и с несколькими переменными. Функции, обеспечивающие внешние результаты системы, могут быть нескольких видов: - функции преобразования свойственны для созидательных систем, которые преобразуют окружающую среду, приводят ее в соответствие со своей сущностью. Это характерно в целом ряде случаев для деятельности человека, который упорядочивает природный хаос, хотя одновременно увеличивает энтропийность некоторых природных систем; - пассивные функции — пассивное существование системы как мате- риала для других систем. Такое существование системы — кратковремен- ный период времени, который чаще всего связан с кризисами системы. Его нельзя считать нефункциональным. Система все равно функциональ- на, поскольку отдает себя хаосу, окружающим системам; - функции потребления свойственны для систем, которые получают из окружающей среды вещество, энергию, информацию. Открытая систе- ма не может существовать без потребления вещества, энергии и информа- ции из окружающей среды, что обеспечивает ее существование и разви- тие; - функции поглощения — выживание, поглощение, экспансия других систем и среды. Эти функции характеризуют систему как очень активное образование, которое не просто находится в состоянии спонтанного взаи- модействия со средой, а активно поглощает из окружения системы и их элементы; - адаптивные функции характерны для широкого спектра адаптивных систем, обладающих способностью приспосабливаться. Они обеспечива- ют согласование системы с ее окружением, взаимное изменение поведе- ния; - обслуживающие функции — обслуживание системы более высокого порядка. Это тот случай, когда система занимает определенное место в иерархии, что и предопределяет ее обслуживающую роль верхних уров- ней иерархии и получение услуг со стороны нижних уровней. Функция системы — это ее свойство в динамике, приводящее к дос- тижению цели, то есть в процессе функционирования система меняет со- стояния. При этом она переходит из одного состояния в другое или сохра- няет какое-либо состояние. Состояния изображаются в виде точек про- странства состояний. Отсюда функционирование системы представляется в виде некоторой траектории в пространстве состояний. Поскольку дос- тижение цели или целевого состояния может быть обеспечено посредст- вом движения по некоторым траекториям, возникает вопрос о предпочти- тельной или оптимальной траектории.
Глава 1. Системные основы метода 37 Оптимальным является функционирование системы, при котором она удовлетворяет: во-первых, ограничениям, накладываемым внешней сре- дой; во-вторых, критериям качества самой траектории. Считается, что оп- тимально функционирующая система реализует наилучшую траекторию из пространства функций, обеспечивающую максимальное или мини- мальное значение функций системы. Анализируя изложенный выше материал, в рамках системно - функ- ционального аспекта можно выделить следующие действия применитель- но к системе (имея в виду потенциальную способность выполняемого действия разрешить противоречие): - повысить идеальность системы, оптимизировать ее функцио- нирование (Ф1); - заменить функцию на альтернативную, противоположную (Ф2); - изменить порядок выполнения функций (ФЗ); - изменить параметры функции (Ф4); - выделить и использовать функции составных частей системы (Ф5); - выделить и использовать вспомогательные, дополнительные, нейтральные функции, сопровождающие реализацию главной функции (Ф6); - преобразовать функцию из дискретной в непрерывную (Ф7); инверсия преобразования (Ф8). 5. О Содержании системно-ресурсного аспекта Системно - ресурсный аспект направлен на изучение обеспеченности системы ресурсами, необходимыми для ее эффективного функционирова- ния. В современных условиях ресурсный аспект получает все возрастаю- щее развитие в разных сферах деятельности человека. Имеется большое количество определений ресурса [53], [20], [25], [35], [76], [31], например: - это запасы, источники чего - нибудь; - это источники и предпосылки получения необходимых людям ма- териальных и духовных благ; - это необходимые средства (материальные и нематериальные) для выполнения какой - либо работы и получения ее результата; - это все, что без особых затрат может быть использовано во благо системы, для ее совершенствования; - это носители определенных функций. В рамках ресурсного подхода принципиальное значение имеют такие понятия, как количество (недостаточный, достаточный, неограниченный),
38 Глава 1. Системные основы метода качество (полезный, нейтральный, вредный), стоимость (дорогой, копееч- ный, бесплатный), источник (элемент, система, надсистема), взаимозаме- няемость, аккумулирование и расходование ресурсов, их значимость, дос- тупность, разделение ресурсов на реальные и потенциальные, имеющиеся и недостающие. При совершенствовании технических систем наиболее часто приме- няются реальные и потенциальные ресурсы вещества, энергии, информа- ции, пространства, времени, функциональные, системные. Под вещественными ресурсами принято понимать все материальные тела, которые есть в системе, надсистеме или внешней среде. Существен- ным для поиска вещественных ресурсов является то, что вещества пред- ставляют собой многоуровневую иерархическую структуру, простираю- щуюся от элементарных частиц до сложных технических систем. Раскрывая содержание ресурса «энергия», следует исходить из того, что энергия - одно из фундаментальных понятий науки. В соответствии с энциклопедическим определением, энергия - это общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Энергия не возни- кает из ничего и не исчезает, она может только переходить из одной фор- мы в другую. Понятие энергии связывает воедино все явления природы. Как сама категория «энергия», так и энергетические ресурсы изучены не до конца. В настоящее время известно 15 видов энергии: - аннигиляционная энергия - полная энергия системы «вещество- антивещество», освобождающаяся при аннигиляции; - ядерная энергия - энергия связи нейтронов и протонов в ядре, осво- бождающаяся при делении и синтезе ядер атомов; - химическая энергия - энергия системы из двух или более реаги- рующих веществ. Эта энергия освобождается в результате перестройки электронных оболочек атомов и молекул при химических реакциях; - гравитационная энергия - потенциальная энергия ультраслабого взаимодействия всех тел, пропорциональная их массам; - электростатическая энергия - потенциальная энергия взаимодейст- вия электрических зарядов, то есть запас энергии электрически заряжен- ного тела, накапливаемый в процессе преодоления им сил электрического поля; - магнитостатическая энергия - потенциальная энергия взаимодейст- вия «магнитных зарядов», или запас энергии, накапливаемой телом при преодолении сил магнитного поля в процессе перемещения против дейст- вия этих сил; - нейтриностатическая энергия - потенциальная энергия слабого взаимодействия «нейтринных зарядов», или запас энергии, накапливае- мый в процессе преодоления сил b-поля - «нейтринного поля». Вследст-
Глава 1. Системные основы метода 39 вие огромной проникающей способности нейтрино накапливать такую энергию практически невозможно; - упругостная энергия - потенциальная энергия механически упруго измененного тела (сжатая пружина, газ), освобождающаяся при снятии нагрузки чаще всего в виде механической энергии; - тепловая энергия - часть энергии теплового движения частиц, кото- рая освобождается при наличии разности температур тела и окружающей среды; - механическая энергия - кинетическая энергия свободнодвижущихся тел и отдельных частиц; - электрическая (электродинамическая) энергия - энергия электриче- ского поля; - мезонная энергия - энергия движения мезонов (пионов) - квантов ядерного поля, путем обмена которыми взаимодействуют нуклоны; - электромагнитная (фотонная) - энергия движения фотонов электро- магнитного поля; - гравидинамическая энергия (гравитонная) - энергия движения ги- потетических квантов гравитационного поля - гравитонов; - нейтринодинамическая энергия - энергия движения нейтрино. Из всех видов энергии практическое использование имеют всего 10 видов: ядерная, химическая, упругостная, гравитационная, тепловая, механическая, электрическая, электромагнитная, электростатическая и магнитостатическая. При этом непосредственно используется всего четы- ре вида: тепловая (70-75%), механическая (около 20-22%), электрическая (около 3-5%) и электромагнитная (световая) - менее 1%. Главным источ- ником непосредственно используемых видов энергии служит пока хими- ческая энергия минеральных органических веществ (уголь, нефть, при- родный газ и т.д.), запасы которых не безграничны, что повышает акту- альность вопроса о новых источниках энергии и новых видах энергии. Часто в особый вид энергии выделяют биологическую энергию, по- вышается внимание специалистов к психической энергии, взаимодейст- вию энергетических потоков Инь и Янь, предполагается существование «вакуумной энергии», которой отводится статус вселенской силы и т.д. Все приведенные сведения показывают, что знания об энергии еще очень не полные и здесь можно ожидать дальнейшего развития. Раскрывая содержание пространственных и временных ресурсов, не- обходимо отметить, что пространство и время - философские категории, основные формы существования материи, положенные в основу работы с противоречиями в PN-методе. В этой связи они требуют отдельного и бо- лее обстоятельного рассмотрения. В рамках же ресурсного аспекта следу- ет отметить, что ресурсы пространства и времени имеются почти всегда. Задача состоит в формировании умений вычленять именно то место, и
40 Глава 1. Системные основы метода именно то время, которые действительно необходимы для получения эф- фективного решения. В ТРИЗ для этих целей введены специальные поня- тия - оперативное место и оперативное время. Функциональные ресурсы предусматривают использование возмож- ностей системы и ее подсистем выполнять не только главную функцию, но и дополнительные, вспомогательные, как близкие к главной, так и имеющие новое самостоятельное значение. Информационные ресурсы представляют собой, как это принято в ТРИЗ, информацию, которая может быть получена с помощью полей рас- сеяния (звукового, теплового, электромагнитного и т.п.) в системе, либо с помощью веществ, проходящих через систему, либо выходящих из нее (продукция, отходы). В общепринятой трактовке информационные ресур- сы - это совокупность данных, организованных для эффективного полу- чения достоверной информации. Основными структурными составляю- щими информационного ресурса системы являются: - информационный ресурс свойств элементов; - информационный ресурс состояний элементов; - информационный ресурс характера действий и задач элементов; - информационный ресурс местоположений элементов; - информационный ресурс управляющих воздействий. Системные ресурсы предусматривают использование новых полез- ных свойств системы или ее новых функций, которые возникают как следствие проявления интеграционного свойства. Под комбинированным ресурсом понимают ресурс, объединяющий в себе в произвольных отношениях любые из указанных выше ресурсов. Работая с ресурсами, необходимо иметь в виду, что: - чем меньше ресурсов потребляет система, тем она эффективнее при функционировании, тем ближе она к идеальной системе; - наиболее важный ресурс - внутренний (для элемента, системы, над- системы соответственно); - прежде, чем подавать какой - либо ресурс в систему, необходимо убедиться, что система нуждается именно в этом ресурсе; - если системе требуются разнородные ресурсы, то достаточно ли- шить ее одного из них и структура системы разрушится; - ресурсы часто имеются в наличии, но не в то время и не в том мес- те, где они нужны; - если обеспечить поступление в систему избыточного ресурса, то это может вызвать разрушение связей; - ресурс, являющийся таковым в одном месте, в другом может быть помехой, препятствием; - неуместным будет тот ресурс, который в принципе нужен системе, но поступает не к тому элементу или связи, к которым необходимо. Он
Глава 1. Системные основы метода 41 либо уничтожает тот элемент или связь, в которых оказался, либо отправ- ляется по какому - то пути, не связанному с функционированием систе- мы; - если системе нужно несколько ресурсов, то их соотношение должно быть таким, чтобы суммарная полезность была максимальной; - затрачивая ресурсы на совершенствование системы, нужно уметь вовремя остановиться, поймав тот момент, когда затраты на эту процеду- ру становятся непомерно велики (когда ресурсы отвлекаются от других, более насущных задач); - психологически при решении задач удобнее считать, что все необ- ходимые ресурсы для достижения цели имеются, либо их можно полу- чить. Касаясь вопросов ресурсного аспекта, нельзя упускать из поля зре- ния человека, который работает с системой. Человек выступает как но- ситель интеллекта высшего уровня и является в экономическом, соци- альном, гуманитарном смысле важнейшим и уникальным ресурсом об- щества, рассматривается как мера разума, интеллекта и целенаправленного действия, мера социального начала, высшей формы отражения материи (сознания). Человек, как носитель информационного ресурса, обладает следующими свойствами: выступает одновременно как носитель, создатель, потребитель и интерпретатор информационного ресурса. Информация, зафиксированная в памяти специалиста, является его уникальным информационным ресурсом, реализуется только им и безвозвратно утрачивается одновременно с прекращением его деятель- ности в той или иной сфере. Чем выше квалификация, профессиональ- ный опыт и навыки специалиста, тем менее вероятно, что он может быть заменен другим специалистом (и даже группой специалистов). Кроме того, человеческое восприятие действительности субъективно, то есть всегда окрашено некоторыми субъективными предпочтениями. В этой связи одна и та же задача разными людьми видится по-разному. Соот- ветственно, вычленяются разные виды противоречий и находятся раз- ные итоговые решения. Включение ресурсов человека в решение задач системы позволяет по-новому взглянуть на существо задач и повысить эффективность их решения. Анализируя изложенный выше материал, в рамках системно - ре- сурсного аспекта можно выделить следующие действия применительно к системе (имея в виду потенциальную способность выполняемого действия разрешить противоречие): - использовать, создать запас реального или потенциального ресурса пространства (Р1); - использовать, создать запас реального или потенциального ресурса времени (Р2);
42 Глава 1. Системные основы метода - использовать, создать запас реального или потенциального ресурса вещества (РЗ); - использовать, создать запас реального или потенциального ресурса энергии (Р4); - использовать, создать запас реального или потенциального информационного ресурса (Р5); - использовать, создать запас реального или потенциального системного ресурса (Р6); - использовать, создать запас реального или потенциального комбинированного ресурса (Р7); - использовать ресурсы человека (Р8); - оптимизировать расход ресурса (Р9). 6. О содержании системно-интеграционного аспекта Системно - интеграционный аспект направлен на изучение системы с точки зрения возникновения в ней новых свойств, не свойственных ее компонентам [9], [20], [70]. Интегративное свойство (целостность, эмерд- жентность, системное свойство, системный эффект, синергия) проявляет- ся в следующем: - свойства системы (целого) не являются простой суммой свойств со- ставляющих ее элементов (частей); - свойства системы (целого) зависят от свойств составляющих ее элементов (частей); - объединенные в систему элементы, как правило, утрачивают часть своих свойств, присущих им вне системы, то есть, система как бы подав- ляет ряд свойств элементов; но с другой стороны, элементы, попав в сис- тему, могут приобрести новые свойства. Важным для проявления целостности является наличие связей меж- ду элементами. С помощью связей устанавливается информационный об- мен, что, собственно, и определяет совокупность элементов как систему. Если же указанный обмен исчезает, то система распадается на независи- мые элементы, интегративное свойство исчезает и появляется свойство аддитивности, при котором итоговые свойства равны сумме свойств от- дельных элементов. В этом случае говорить о системе уже нельзя. Интегративное свойство предъявляет к конфигурации и функциям элементов определенные требования: - элементы должны иметь входы и выходы, совместимые со входами и выходами других элементов; - элементы не должны разрушаться под действием ресурса, поток ко- торого обусловливает интегративное свойство;
Глава 1. Системные основы метода 43 - элементы должны видоизменять поток ресурса в соответствии с требуемыми функциями. В реальной жизни любая развивающаяся система находится, как правило, между состоянием абсолютной целостности и абсолютной ад- дитивности, и выделяемое состояние системы (ее «срез») можно охарак- теризовать степенью проявления одного из этих свойств или тенденций к его нарастанию или уменьшению. Стремление системы к состоянию со все более независимыми элементами называют прогрессирующей фак- торизацией, а стремление системы к уменьшению самостоятельности элементов, то есть, большей целостности - прогрессирующей система- тизацией. Анализируя изложенный выше материал, в рамках системно - инте- грационного аспекта можно выделить следующие действия применитель- но к системе (имея в виду потенциальную способность выполняемого действия разрешить противоречие): - получить системный эффект от комплексирования объектов, веществ (ИНТ1); - получить системный эффект от комплексирования воздейст- вий: от комплексирования в разных сочетаниях потоков вещества, энергии и информации (ИНТ2); - получить системный эффект от разделения потоков вещества, энергии и информации (ИНТЗ); - получить системный эффект от применения ресурсов, от пре- образования вредных ресурсов в полезные (ИНТ4). 7. О содержании системно-коммуникационного аспекта Системно - коммуникационный аспект предусматривает изучение системы с точки зрения ее отношений с другими, внешними по отноше- нию к ней системами. При этом исходят из того, что каждая система все- гда является элементом (подсистемой) другой, более высокого уровня системы, и сама, в свою очередь, образована из подсистем более низкого уровня. Иначе говоря, система связана множеством отношений (коммуни- каций) с самыми разными системными и несистемными образованиями, именуемыми в общем случае средой [26], [20], [70]. При самом упрощенном понимании среда представляет собой то, что выступает некоторым окружением системы, а при более сложном подходе средой данной системы будет система, состоящая из элементов ей не при- надлежащих. Следует подчеркнуть, что среда — это не просто окружение системы, а то из этого окружения, что жизненно важно для системы.
44 Глава 1. Системные основы метода Система и среда органично связаны и не могут быть поняты друг без друга. Воздействие среды на систему может быть первотолчком для ее функционирования. Стремление системы достигнуть предпочтительного состояния заставляет ее воздействовать на среду. Взаимодействие систе- мы со средой определяет проблемную ситуацию для системы, когда ей надо приспособиться, подчиниться среде либо усиленно ее преобразовы- вать. Система начинается там, где идет отграничение от окружающей сре- ды. Граница системы — это совокупность объектов, которые одновре- менно принадлежат и не принадлежат данной системе. Границы системы и среды всегда зыбки и текучи, так как функционирование системы — процесс нарушения и поддержания границ. Для того чтобы воздейство- вать на среду, системе нужно преодолеть свои собственные границы, но ей необходимо их удержать при воздействиях окружающей среды. Из- менчивость границ системы позволяет ей лучше адаптироваться и дости- гать своих целей. Каждая функция системы задает свои границы. Поэтому система отделена от окружающей среды не четкой линией, а пограничным пространством, которое соткано из границ системы, образуемых при реа- лизации ею той или иной функции. Существует несколько концепций природы среды. Согласно первой концепции, среда представляет собой окружающий систему хаос, шумы, которые постоянно мешают системе жить, но вместе с тем выступают для нее источниками вещества, энергии и информации. Система в этом случае — очаг организованности в хаосе событий. Глав- ная задача, которая стоит перед системой, сохранить себя перед хаосом. В соответствии со второй концепцией, среда выступает как фактори- зованное окружение, то есть в ней содержатся не просто хаотические яв- ления, а некоторые их активные результирующие, отличающиеся органи- зованностью. При этом окружающие систему факторы выступают актив- ными причинами, которые оказывают на систему воздействия, заставляют ее приспосабливаться к себе. Сама система по отношению к другим сис- темам также представляется таким фактором, либо входит в обойму неко- торого интегрального фактора. Третья концепция видит окружающую среду в виде совокупности равнозначных систем, которые конкурируют с данной, обмениваются с ней ресурсами, стараясь выжить в этой борьбе посредством разрешения противоречий в свою пользу. Наконец, по четвертой концепции среда видится некоторой надсис- темой, то есть такой, в которую входит данная система. В этом случае взаимоотношения между ними строятся по принципам структурно- организационных отношений надсистемы и определяются противоречия- ми между ними. Надсистема стремится привести систему-элемент в орга- низационное и функциональное соответствие своей природе, а та, в свою
Глава 1. Системные основы метода 45 очередь, пытается сохранить независимость, увеличить число степеней свободы. Каждая из этих концепций отражает определенную долю истины. От- сюда следует, что среда системы представляет собой некоторое единство неупорядоченных процессов, организованных факторов и систем, а также включений данной системы в надсистемы. Исходя из этого, по отношению к среде можно выделить несколько важнейших тезисов. Первый — среда далеко не всегда неорганизованное образование. Чаще всего она представляет собой некоторую совокупность систем раз- личного уровня, имеющих свои стратегии поведения. Виды среды много- образны: природная, экологическая, хозяйственная, техническая, соци- альная, политическая, культурная, информационная и т.п. Второй — среда отличается различным характером воздействия на систему — может быть нейтральной, пассивной или активной, агрессив- ной, благоприятной и неблагоприятной, управляемой и неуправляемой, гомогенной и гетерогенной, ресурсной, конфликтогенной и т.д. Третий — среда связана с системой сложными обменными процесса- ми, она является необходимым условием существования, прежде всего, открытых систем. Вещество, энергия и информация попадает в систему из среды. Необходимо особо отметить, что среда - это не совокупность ма- териальных образований, окружающих систему и взаимодействующих с ней, а множество их функциональных эквивалентов относительно кон- кретных элементов системы. Поэтому существенной является именно со- вокупность отношений окружения с системой, а не конкретизация его ма- териального состава. Четвертый — среда вездесуща, находится не только за пределами системы, но и внутри нее. К среде относится и та часть компонентов объ- екта, которая не вошла в состав системы при ее функционировании. При- чем такие компоненты могут оказаться и граничными, и внутренними, создавая видимость участия в системе наряду с действительными элемен- тами, то есть, являться ложными элементами, способными ввести в за- блуждение относительно элементарного состава системы. Внешняя среда выступает средой обитания системы, а внутренняя — ее жизни. Это озна- чает, что из внешней среды система черпает жизненные ресурсы, а внут- ренняя выступает организмом системы. Внутренняя и внешняя среда сис- темы находятся во взаимной зависимости и взаимной обусловленности. С точки зрения теории множеств внутренняя среда охватывает со- ставляющие, которые содержатся в данном множестве, а внешняя сре- да — это те элементы, которые не содержатся в данном множестве. Если с внешней средой все относительно ясно, ибо она не входит в множество элементов системы, то с внутренней средой сложнее: она
46 Глава 1. Системные основы метода входит в систему и определяет ее строение. В принципе в любой сис- теме внутренняя среда включает в себя две составляющие. В качестве первой выступают элементы, отношения, связи, воздействующие на систему и на ее составляющие, второй — внутренняя среда элементов, которая определяет их поведение. Резких граней между внутренней и внешней средами нет. Важнейшая проблема выживания системы в среде — адаптация. Ча- ще всего под этим термином понимается приспособление самооргани- зующихся систем к изменяющимся условиям среды. Если же в процессе адаптации происходит полная перестройка системы под воздействием среды, то это означает потерю ее самобытности и растворение в среде. Взаимодействие системы со средой также может быть представлено как взаимодействие данной системы с другими системами. Оно далеко не всегда сводится к агрессии или адаптации. Довольно часто при бла- гоприятных условиях происходит сближение систем. Процесс получил название конвергенции (в переводе с латинского — сближаться, скло- няться, сходиться в одной точке). По всей видимости, конвергенция яв- ляется общесистемным процессом, важной составляющей эволюции. Она возникает: - при наличии общей среды обитания для двух систем; - при открытости обеих систем, что позволяет факторам среды воз- действовать на внутренние структуры систем; - при отсутствии противостояния и борьбы систем одна с другой; - в случае взаимного влияния систем, что ускоряет процесс взаимного обмена сходством. Анализируя изложенный выше материал, в рамках системно - ком- муникационного аспекта можно выделить следующие действия примени- тельно к системе (имея в виду потенциальную способность выполняемого действия разрешить противоречие): - изменить тип связи системы со средой (К1); - изменить количество связей системы со средой (К2); - изменить параметры связей системы со средой (КЗ); - изменить границы системы (К4). 8. О содержании системно-исторического аспекта Любая система не является неизменной, раз и навсегда заданной. Она не абсолютна, не вечна главным образом потому, что ей присущи внут- ренние противоречия. Каждая система не только функционирует, но и движется, развивается; она имеет свое начало, переживает время своего зарождения и становления, развития и расцвета, упадка и гибели [27], [28].
Глава 1. Системные основы метода 47 Системно - исторический аспект предусматривает изучение системы с точки зрения ее развития во времени и базируется на историко - генети- ческом, историко - сравнительном и историко - типологическом методах исследования. Суть историко - генетического метода состоит в последовательном раскрытии свойств, функций и изменений изучаемой реальности в про- цессе ее развития. В основе историко - сравнительного метода лежит сравнение. С его помощью обеспечивается возможность вскрыть сущность изучаемых яв- лений по сходству или по различию присущих им свойств, а также прово- дить сравнение в пространстве и времени. Логической основой для установления сходства является аналогия, при которой на основе сходства одних признаков сравниваемых объектов делается заключение о сходстве других признаков. Историко - сравнительный метод обладает следующими познава- тельными возможностями: - он позволяет раскрывать сущность исследуемых явлений в тех слу- чаях, когда она не очевидна на основе имеющихся фактов; выявлять об- щее и повторяющееся, необходимое и закономерное, с одной стороны, и качественно отличное - с другой; - он дает возможность выходить за пределы изучаемых явлений и на основе аналогий приходить к широким обобщениям; - он допускает применение всех других методов исследования. Применение историко - сравнительного метода предусматривает со- блюдение следующих методологических требований: - сравнение должно основываться на конкретных фактах, которые от- ражают существенные признаки явлений, а не их формальное сходство; - сравнивать можно объекты и явления и однотипные и разнотипные, находящиеся на одних и тех же и на разных стадиях развития. Но в одном случае сущность будет раскрываться на основе выявления сходств, а в другом - различий. Объективная основа историко - типологического метода состоит в том, что в историческом развитии, с одной стороны, различаются, а с дру- гой стороны тесно взаимосвязаны единичное, особенное, общее и всеоб- щее. Поэтому в познании исторических явлений, раскрытии их сущности важной задачей становится выявление того единого, которое было при- суще многообразию тех или иных сочетаний индивидуального (единично- го). Развитие системы во времени - непрерывный динамический процесс. Он представляет собой не простое последовательное течение событий, а смену одних качественных состояний другими, имеет свои отличительные стадии. Выявление этих стадий также является важной задачей в позна- нии развития системы.
48 Глава 1. Системные основы метода Историко - типологический метод базируется на типологизации - методе познания, который имеет своей целью разбиение (упорядочение) совокупности объектов или явлений на качественно определенные типы (классы) на основе присущих им существенных признаков. Для выполне- ния типологизации объектов и явлений необходимо соблюдение следую- щих методологических принципов: - в основу выделения типов необходимо помещать сущностные свой- ства объекта изучения. Каждое такое свойство (признак) должно быть яс- ным, точным, весомым; - необходимо определение качественной природы как всей совокуп- ности объектов, содержащей определенные их типы, так и самих этих ти- пов. Вся совокупность объектов выступает при этом как родовое явление, а входящие в нее типы - как виды этого рода. Связь рода и видов может иметь как вертикальное, так и горизонтальное выражение. При верти- кальном выражении существенно отличные виды характеризуют разные стадии развития единого в родовом отношении явления или процесса. Го- ризонтальная связь разных типов выражается в их пространственном со- седстве и взаимодействии. Для системно-исторического аспекта характерно выделение трех со- стояний системы: - система в прошлом; - система в настоящем; - система в будущем. Представленные методы исследования ориентированы, в первую очередь, на изучение прошлых состояний системы. Настоящий этап суще- ствования системы позволяет накапливать новые данные для последую- щего анализа. Определение будущего состояния системы возможно на ос- нове прогнозирования. Основу прогнозирования составляют либо причинно - следствен- ные связи между прогнозируемым показателем и факторами на него влияющими, либо инерционные свойства объекта. Инерционность здесь можно рассматривать не только временную, но и функциональную. На основе прогнозирования обеспечивается возможность предсказания бу- дущего результата при действии на систему внешних (возмущающих переменных, управляющих переменных, неконтролируемых перемен- ных) и внутренних (динамичность системы, ее инерционность, неста- ционарность) причин. Существует большое разнообразие методов про- гнозирования, отличающихся по эффективности, сложности, точности получаемого результата. Правильный выбор метода прогнозирования для решения той или иной задачи может быть отдельной самостоятель- ной задачей.
Глава 1. Системные основы метода 49 Следует особо подчеркнуть роль S-образной кривой в качественном прогнозировании состояния и развития технических систем. Она позво- ляет выделить рождение, детство, период интенсивного развития, старе- ние и смерть системы [53]. Если, например, текущее состояние системы соответствует периоду ее детства, то есть смысл систему всячески раз- вивать. Инвестиции в развитие системы будут оправданными. Если же система вступила в период своей старости, то исследования должны быть устремлены на новую систему - потенциальную сменщицу отми- рающей. В [84] предложено представлять развитие определенного техническо- го направления последовательно сменяемыми системами в виде их линии развития. Всего выделено десять линий развития: - переход от моносистемы к би- и полисистеме; - свертывание состава системы; - развертывание - свертывание состава системы; - дробление объектов и веществ; - геометрическая эволюция объектов; - эволюция структуры объектов; - эволюция микрорельефа поверхности объектов; - динамизация; - повышение управляемости компонентами системы; - повышение согласования действий компонентов системы. Подробно ознакомиться с содержанием линий развития можно в ука- занной работе. Здесь же следует отметить, что такие линии развития дос- таточно подно раскрывают содержание системно-исторического аспекта и являются эффективным средством определения будущих состояний сис- тем. Некоторые конкретные линии развития будут проанализированы позже, при рассмотрении примеров. Анализируя изложенный выше материал, в рамках системно - исто- рического аспекта можно выделить следующие действия применительно к системе (имея в виду потенциальную способность выполняемого действия разрешить противоречие): - определить состояние системы на основе S - кривой (ИСТ1); - построить прогноз линий развития системы (ИСТ2). 9. О содержании системно-управленческого аспекта С точки зрения кибернетики всякое управление представляет собой вид определенной деятельности, заключающийся в выявлении способа действия системы в условиях внешних и внутренних возмущений, обес- печивающего достижение поставленной цели [80], [49], [68], [33].
50 Глава 1. Системные основы метода Оно (управление) осуществляется в рамках системы управления, со- стоящей из управляемой и управляющей подсистем. Последняя включает- ся в цепь обратной связи и образует замкнутый контур управления. На входе системы действуют переменные управления, а на ее выходе - пере- менные состояния. С помощью обратной связи достигается воздействие результатов функционирования управляемой подсистемы на это функ- ционирование. Простейшие контуры обратной связи устроены одинаково. Они со- стоят из трех компонентов: - компонента, проводящего поток базового ресурса и/или содержаще- го базовый ресурс (базовый компонент); - компонента, реагирующего на поток через базовый компонент или количество ресурса в базовом компоненте; - компонента, регулирующего поток. Все эти компоненты должны быть связаны следующими связями: - связью, подводящей поток к базовому компоненту; - связью, позволяющей считывать информацию с потока через базо- вый компонент и передавать ее реагирующему компоненту; - связью, передающей информацию от реагирующего компонента на регулирующий; - связью, переводящей поток от базового компонента к регулирую- щему; - связью, отводящей поток от регулирующего компонента; - связями, передающими энергию реагирующему компоненту и регу- лирующему компоненту. В качестве цели управления часто рассматривают управляемость. Управляемость, как качественная характеристика управления, зависит от ряда условий: критерия качества, множества возможных значений вход- ных параметров, множества возможных возмущений. Так как критерии качества устанавливает человек, а реакция системы на входные сигналы и возмущения является ее характеристикой как объекта управления, то управляемость отражает как бы взаимную адаптацию субъекта, объекта и среды управления, что вполне оправдано по отношению к техническим системам. Аналогичная трактовка управляемости применительно к социальным системам не правомерна. В управлении социальными объектами часто существенной стороной управленческого отношения является социальная составляющая. В этом смысле человеку бывает легче, преодолев себя, адаптироваться к технике, чем адаптироваться к носителям субъективно- сти: человек проще признает частичное неповиновение машины, чем дру- гого человека или группы людей, поскольку последним приписывается во многом не функциональный, а политический аспект, связанный с наличи-
Глава 1. Системные основы метода 51 ем воли, с претензией на собственную субъективность. Это же различие в управляемости, очевидно, определяет не очень высокую эффективность попыток применить «техническую» ТРИЗ к организационным и социаль- ным системам. Следует заметить, что если бы отражение системой внешней среды и самой себя было бы абсолютно истинно, принимаемые решения безуко- ризненны, а их выполнение безупречно, то управление исчерпало бы себя в одном цикле выполнения перечисленных этапов. (С точки зрения ТРИЗ - это очень близкое приближение к идеальной системе - П.Ш.). Однако в виду эволюции среды и самой системы под воздействием внешних и внутренних возмущений, вследствие самосовершенствования и корректи- ровки целевых функций приходится многократно повторять циклы управ- ления. Следовательно, реальная система управления фактически должна работать непрерывно. В принципиальном плане сущность управления можно определить как целерациональное управление. В нем могут быть выделены четыре основных типа (способа) управления. Эти способы различаются в зависи- мости от характера траектории, приводящей систему к цели, и возможно- сти управляющей системы удерживать управляемую систему на этой тра- ектории. Первый простейший случай имеет место тогда, когда нужная траек- тория известна точно, а, следовательно, априори известно и правильное управление. В таком случае управление не требует обратной связи и его можно осуществлять, не обращая внимания на развитие событий - ведь и так известцр, как они должны и будут развиваться. Чаще оказывается, что процессы на неуправляемых входах отлича- ются от ранее предполагаемых, либо существенным оказывается действие не учитываемых входов и система сходит с нужной траектории. В этом случае способ управления, называемый регулированием, позволяет на- блюдать текущую траекторию, находить разность между текущей и за- данной траекторией и определять дополнительное к программному управление, которое в ближайшем будущем возвратит выходы системы на нужную траекторию. Следующие способы управления, называемые управлением по пара- метрам, и соответствующие им типы систем возникают в связи с необхо- димостью управления в условиях, когда либо невозможно задать опорную программную траекторию на весь период времени, либо уклонение от нее столь велико, что невозможно вернуться на нее. В этом случае необходи- мо спрогнозировать текущую траекторию на будущее и определить, пере- сечет ли она целевую область. Управление состоит в подстройке парамет- ров системы до тех пор, пока такое пересечение не будет обеспечено.
52 Глава 1. Системные основы метода Иногда может оказаться, что среди всех возможных комбинаций зна- чений управляющих параметров системы не найдется такой, при которой ее траектория пересечет целевую область. Это означает, что цель для дан- ной системы недостижима. Тогда путем перебора разных систем, имею- щих одинаковые входы и создаваемых в соответствии с наличными сред- ствами, формируется система с новой структурой, которая обеспечивает возможность попадания в целевую область. Такое управление называется структурной адаптацией. В соответствии с приведенными типами управления в системах управления решаются задачи следующих четырех типов: стабилизации, выполнения программы, слежения и оптимизации. У . Р. Эшби сформулировал фундаментальный кибернетический закон необходимого разнообразия систем, согласно которому разнообразие сложной системы требует управления, которое само должно обладать не- которым разнообразием. В соответствии с этим законом успешное управ- ление может быть обеспечено, когда управляющая подсистема обладает разнообразием, не меньшим, чем управляемая подсистема. Выделенные выше четыре типа (способа) управления ориентированы на достижение такого разнообразия. Можно назвать еще несколько приемов, увеличивающих разнообра- зие управления: - поведение системы может измениться, если воздействовать на ко- ординаты системы или на ее параметры; - управление системой может осуществляться при помощи одного или нескольких управляющих воздействий (соответственно, при наличии одного или нескольких контуров управления). В литературе отсутствует строгое определение понятия «воздействие», в том числе управляющего воздействия. Его можно определить, лишь указав его существенные при- знаки: воздействие всегда проявляется в передаче энергии, вещества или информации от одного элемента к другому элементу системы; интенсив- ность процесса этой передачи характеризуется одной или несколькими физическими переменными (величинами). Соответственно, изменяя пере- численные признаки, разнообразие вариантов управления также будет увеличиваться; - управляющие сигналы могут формироваться дискретно или непре- рывно; - управляющее воздействие может определяться реакцией управ- ляющей системы на отклонение управляемой системы, на величину воз- мущающего воздействия, на комбинированный учет отклонения и вели- чины возмущения; - управляющая система в управляемой может изменять одну или не- сколько регулируемых величин;
Глава 1. Системные основы метода 53 - для выполнения операций управления могут применяться механи- ческие, пневматические, гидравлические, электрические, электронные и другие системы; - для питания управляющей системы может применяться внешний источник энергии, либо энергия управляемой системы; - система управления может проявлять свои статические и динамиче- ские характеристики. Анализируя изложенный выше материал, в рамках системно - управ- ленческого аспекта можно выделить следующие действия применительно к системе (имея в виду потенциальную способность выполняемого дейст- вия разрешить противоречие): - создать управляющую подсистему и включить ее в цепь об- ратной связи (УПР1); - изменить состояние управляемой подсистемы переменными управления (УПР2); - изменить предназначение управляющей подсистемы (наце- лить на решение задач стабилизации, выполнения программы, сле- жения, оптимизации) (УПРЗ); - изменить управляющую подсистему (по физической основе, способу питания, составу компонентов, внутренним связям, инер- ционности и т.д.) для оптимизации функционирования управляе- мой подсистемы (УПР4); - преобразовать управляющее воздействие на основе комплек- сирования потоков вещества, энергии, информации; инверсия пре- образования (УПР5); - преобразовать управляющее воздействие из дискретного в непрерывное (УПР6); инверсия преобразования (УПР7); - преобразовать управляющее воздействие из статического в динамическое (УПР8); инверсия преобразования (УПР9); - изменить количество управляющих воздействий, направлен- ных на одну управляемую подсистему (УПР10); - изменить количество управляемых подсистем, управляемых одной управляющей подсистемой (УПР11); - усилить управляющее воздействие развитием обратной связи (УПР12).
54 Глава 1. Системные основы метода 10. О содержании системно-информационного аспекта Системно-информационный аспект - это, наверное, наиболее объем- ный и сложный вопрос из всех, относящихся к системному подходу. На- чать можно с того, что к настоящему времени нет единого общего опре- деления информации, которое устраивало бы философов, естествоиспыта- телей, математиков, инженеров. Ситуация еще больше осложнилась в последнее время в связи с нарушением жесткой привязки разнонаправ- ленных исследований к диалектическому материализму. Достаточно ука- зать, например, на попытки придания информации статуса первоосновы. Для человека привычен симметричный обмен, который наблюдается в материальном мире и энергетических преобразованиях. Информацион- ный обмен обладает свойством несимметричности, которая хорошо де- монстрируется, например, известным высказыванием Б. Шоу: «Если у ка- ждого из нас есть яблоко, и мы ими обменяемся, то останемся при своих - у каждого вновь будет по яблоку. Но если у каждого из нас по одной идее и мы обменяемся ими, каждый сразу же станет вдвое богаче» [19]. Особый статус информации можно подкрепить еще и таким приме- ром [17]: система «ключ - замок» - это типичное информационное взаи- модействие, не связанное с энергетическим проявлением. Если конфигу- рация ключа не соответствует конфигурации внутреннего устройства зам- ка, никакие усилия не помогут его открыть. Авторы [82], углубляясь в анализ взаимоотношений материи, энергии и информации, пришли к заключению о вполне самостоятельной роли по- следней: «Хорошо известно, что максимальная мощность на валу паровой машины может быть получена лишь в том случае, когда положение зо- лотника в любой момент времени строго согласовано с положениями ша- тунов и кривошипа. Наоборот, если положения золотника случайны и не- зависимы от положений кривошипа, то мощность, реализуемая на валу, оказывается равной нулю независимо от разности температур нагревателя и холодильника, то есть, от теоретического значения коэффициента по- лезного действия. Изложенное непосредственно наводит на мысль о необходимости введения самостоятельной физической величины, оценивающей степень соответствия между положениями золотника и кривошипа. С одной сто- роны, уже из первоначальных соображений следует, что подобная вели- чина не может быть выведена из известных физических величин, таких как энергия, энтропия, температура. С другой стороны, можно предполо- жить, что мощность на валу теплового двигателя при прочих равных ус- ловиях оказывается пропорциональной этой величине. Есть все основания называть эту величину информацией, поскольку она оценивает именно
Глава 1. Системные основы метода 55 степень информированности одной части системы (золотника) о состоя- ниях другой части системы (кривошипа)». В рамках данной публикации, очевидно, нет необходимости решать задачу установления абсолютной истины в отношении информации. Это- му должны быть посвящено отдельное исследование. Здесь же имеет смысл отразить те сведения, которые могут быть полезны при решении задач технического творчества через разрешение противоречий. В настоящее время термин «информация» имеет разные смысловые наполнения в разных отраслях человеческой деятельности [79]: - в философском аспекте под информацией понимается отраженное разнообразие, возникающее в результате взаимодействия объектов; - в житейском аспекте под информацией понимаются сведения об ок- ружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые чело- веком или специальными устройствами; - в теории информации важны не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую неопределенность, то есть, информация - это снятая неопределенность; - в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов; - в кибернетике понимается под информацией только та часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управле- ния, то есть, в целях сохранения, совершенствования, развития системы; - в теории связи под информацией принято понимать любую после- довательность сигналов, которая хранится, передается или обрабатывает- ся с помощыр технических средств, не учитывая их смысл; - в документалистике информация - это все то, что так или иначе зафиксировано в знаковой форме в виде документов. Информация проявляется через присущие ей свойства [15]: - во-первых, информация интроспективно принадлежит любому объ- екту - потенциальному источнику информации (материальному или иде- альному); - во-вторых, она частично проявляется в актах отображения объекта субъектом (потребителем информации). Это значит, что информация мо- жет быть внутренней (хранимой источником, связанной с ним) и внешней (передаваемой источником потребителю, свободной от источника). Внешняя информация, востребованная субъектом, после преобразования может стать фрагментом его внутренней информации. По отношению к объекту (источнику) такая информация является выходной, а по отноше- нию к субъекту - входной. Внешняя информация возможна только при информационном взаи- модействии источника с потребителями информации. Вне этого взаимо-
56 Глава 1. Системные основы метода действия внутренняя информация имеет потенциальное значение, недос- таточное для ее использования и накопления; - в-третьих, количественная мера внутренней и внешней информации зависит от того, каким множеством (разнообразием) возможностей обла- дает источник информации. Если эта возможность единственная и она ап- риори известна, то ее отражение в потребителе неинформативно (нуль информации). При двух возможностях появляется значимый минимум информации, так как заранее неизвестно, какую из возможностей в каж- дый момент времени реализует источник. Чем больше возможностей у ис- точника, тем он потенциально информативней. Следовательно, внутрен- няя информация системы количественно связана с разнообразием ее воз- можностей - чем больше это разнообразие, тем больше эта внутренняя (потенциальная) информация системы или, другими словами, тем больше ее информативность. Соответственно, богатая возможностями система может передать взаимодействующим с ней системам больше внешней информации, чем менее «эрудированная» система; - в-четвертых, понятия информации и информационного взаимодей- ствия инвариантны к природе источников и потребителей. В частности, это могут быть материальные и идеальные, рациональные и иррациональ- ные источники и потребители информации в актах познания, (са- моорганизации, экстраполяции. Наиболее общей мерой внутренней информации источника вне свя- зи со средой принято считать безусловную информационную энтропию источника. По мере роста зависимости системы от среды ее условная энтропия уменьшается от максимального значения до нуля. Действительно, при полной независимости от среды реакции системы на возмущения среды неадекватны, случайны, равновероятны. По мере адаптации к среде реак- ции системы все более неслучайны, предсказуемы, адекватны. Система поведенчески все более коррелируется со средой и ее условная энтропия становится меньше. Наконец, при полной адаптации системы среда стано- вится настолько родной, что любое ее состояние вызывает предсказуемую реакцию системы. Наступает этап жесткой зависимости от среды и энтро- пия становится равной нулю. Возрастание адаптационной способности системы можно рассматри- вать как результат ее развития. Следовательно, развитие системы обяза- тельно сопровождается уменьшением ее условной энтропии относительно среды. При полной адаптации, когда эта энтропия исчезает, дальнейшее развитие системы в данной среде прекращается. Если изменить среду обитания, возможно, развитие системы получит новый импульс, так как может измениться множество состояний сложного источника (под кото-
Глава 1. Системные основы метода 57 рым понимается источник + новая среда) и энтропия снова станет ненуле- вой. Из изложенного следует, что энтропия развивающейся системы, уменьшаясь, не исчезает, а превращается в информацию. Соответственно, при деградации системы приобретенная информация уменьшается, но не исчезает, а трансформируется в энтропию. Информационную энтропию сложного источника (собственно источ- ника и конкретной внешней среды) можно рассматривать в виде внутрен- ней информации сложного закрытого источника, в котором среда и сис- тема - простые источники, открытые по отношению друг к другу. Следо- вательно, внутренняя информация закрытого источника есть величина постоянная, не зависящая от информационных процессов. Внутренняя информация существует постоянно, непрерывно. Внешняя информация есть не что иное, как дискретная выборка от- счетов внутренней информации. В каждую выделяемую точку простран- ства вокруг источника эта внешняя информация доставляется любыми из- вестными полями, причем каждому свойству объекта может соответство- вать свое поле. Сущность внутренней и внешней информации может быть проиллю- стрирована примером, заимствованным из [29]. Пусть некоторый путешественник отправился в путь для того, чтобы осмотреть развалины старинного замка. Процесс его информационного взаимодействия с объектом наблюдения в тот момент, когда за очередным поворотом дороги взору открылся, наконец, вид замка, освещенного лу- чами солнца, происходит следующим образом. Внутренняя информация об объекте наблюдения содержится в виде его структурной формы, и носителем этой информации являются камен- ные стены и башни замка, то есть структура некоторой физической при- родной среды. Для характеристики информации данного вида вполне могло бы подойти, например, такое определение: «Информация - это ор- ганизованное по определенным правилам пространственное размещение материи». Процесс, в результате которого наблюдатель получает визуаль- ную информацию об объекте наблюдения, протекает следующим образом. Солнечные лучи отражаются от поверхности замка и попадают в глаза на- блюдателя. При этом происходит кодирование внутренней информации, так как световые волны изменяют свою первоначальную структуру, по-разному отражаясь от различных точек поверхности замка. Таким образом, именно неоднородность распределения материи в пространственной структуре замка (внутренняя информация) и является той главной причиной, которая определяет появление и характер «отра-
58 Глава 1. Системные основы метода женного образа» этого замка в структуре отраженной световой волны, по- падающей затем к наблюдателю. Так возникает внешняя информация, для определения сущности ко- торой в данном случае больше подходит термин «отраженное разнообра- зие», который является одним из наиболее известных определений поня- тия информации. На заключительной стадии рассматриваемого процесса информаци- онного взаимодействия в сознании наблюдателя формируется третичная информация, которая представляет собой некоторый образ наблюдаемого им объекта. По сути эта информация становится внутренней информацией наблюдателя. Информация формируется в сознании наблюдателя на осно- ве воспринимаемой им внешней информации, которая сначала декодиру- ется, а затем сопоставляется с той информацией о данном объекте, кото- рая уже была ранее в памяти путешественника. Происходит это путем осуществления достаточно сложной и еще не- достаточно изученной процедуры восприятия информации человеком. Именно так в памяти наблюдателя и возникает та новая информация, ко- торая и является результирующим итогом рассмотренного процесса его информационного взаимодействия с объектом наблюдения. Для определения сущности этой информации в наибольшей степени подходит термин «снятая неопределенность», который также является од- ним из распространенных определений понятия информации. Получение внешней информации человеком осуществляется через его органы чувств. У человека пять органов чувств: зрение, слух, обоня- ние, вкус, осязание. С их помощью он получает информацию о внешнем мире. Органы чувств с видами информации соотносятся следующим обра- зом: зрение - визуальная; слух - аудиальная; обоняние - обонятельная; вкус - вкусовая; осязание - тактильная. Известны также ощущения боли, равновесия, движения, органические ощущения, передающие информа- цию о положении тела в пространстве и о положении опорно- двигательного аппарата [37], также формирующие определенные наборы информации. По разным оценкам от 75 до 90% информации человек по- лучает при помощи органов зрения. Специалисты, утверждающие, что 90% информации человек получает через органы зрения, примерно 9% относят к информации, получаемой с помощью органов слуха и 1% -при помощи остальных органов чувств (обоняния, вкуса, осязания). Информация воспринимается органами чувств человека как путем прямого взаимодействия с окружающей средой, так и в процессе обмена информацией через технические средства. При этом информация, воспри- нимаемая человеком, может быть представлена в следующих видах: гра- фическая или изобразительная; звуковая; текстовая; числовая; видеоин-
Глава 1. Системные основы метода 59 формация; тактильная (передаваемая ощущениями); органолептическая (передаваемая запахами, вкусами); жестовая; комбинированная; другая. Информация обладает рядом свойств, основные из них следующие: объективность, достоверность, полнота, точность, актуальность, полез- ность, ценность, своевременность, понятность, доступность, краткость, значимость, ясность, адекватность, избирательность, адресность, конфи- денциальность, кодируемость, экономичность, защищенность, помехо- устойчивость и другие. Работа с информацией подразумевает выполнение некоторых дейст- вий, составляющих существо информационных процессов. Наиболее из- вестным определением информационных процессов является их пред- ставление в качестве процессов сбора, обработки, накопления, хранения, поиска и распространения информации. Однако такой перечень действий с информацией не является полным. Информацию можно: создавать, пе- редавать, воспринимать, использовать, запоминать, принимать, копиро- вать, формализовать, преобразовывать, комбинировать, делить на части, упрощать, измерять, разрушать, искажать, уничтожать, блокировать, за- писывать, проверять, воспринимать, уточнять, добывать, удалять, шифро- вать, распределять, изменять, стандартизировать, переводить, изымать, записывать, показывать, прятать, редактировать, перенаправлять, сопос- тавлять, изучать, обновлять, стабилизировать, упрощать, считывать, ана- лизировать, аккумулировать, активировать, интерпретировать, формати- ровать, сжимать, воспроизводить, группировать, игнорировать, обмени- вать, упрощать, сокращать, дополнять, перехватывать, оценивать, кодировать; оцифровывать, дейтировать (децифровывать) и т.д. Следует заметить, что, например, звуковая информация может быть доступна в одном месте и недоступна - в другом, или может быть доступ- на в одно время и не доступна - в другое. Кроме того, объем доступной информации может быть неизменным во времени, а может и меняться по определенным правилам: хаотично, периодически, ритмично или в соот- ветствии с программой. То есть, информация всегда имеет строго опреде- ленную привязки к конкретному пространству и к вполне определенному времени. Приведенные перечни видов информации, основных ее свойств и ин- формационных процессов, а также возможный характер их изменений по- казывают, что возможности в работе с информацией очень большие. Это определяет хорошие перспективы разрешения противоречий на основе информационного аспекта. Анализируя изложенный выше материал, в рамках системно - ин- формационного аспекта можно выделить следующие действия примени- тельно к системе (имея в виду потенциальную способность выполняемого действия разрешить противоречие):
60 Глава 1. Системные основы метода - увеличить количество внутренней информации системы (ИНФ1); - внешнюю информацию системы передавать в измененную внешнюю среду (ИНФ2); - изменить информацию по виду (ИНФЗ); - изменить носитель информации (ИНФ4); - изменить свойства информации (ИНФ5); - изменить вид информационного процесса (ИНФ6); - изменить параметры информации (ИНФ7). Учитывая возрастающее значение информации в жизни человека, имеет смысл обратить внимание на формирование своей, информацион- ной линии развития систем. Представляется, что такая линия развития в самых общих чертах может быть описана так: системы с отсутствующей (игнорируемой, не принимаемой во внимание) информационной состав- ляющей - системы с непосредственно воспринимаемой человеком ин- формационной составляющей - системы с опосредованно воспринимае- мой информационной составляющей. Качественное различие выделенных этапов состоит в следующем. Первый этап является информационно примитивным. Косвенным под- тверждением тому является отсутствие в русском языке до второй поло- вины двадцатого века термина и понятия «информация». Не встречается этот термин в произведениях А. С. Пушкина, Л. Н. Толстого, А. П. Чехо- ва. Нет его в толковом словаре В. Даля (1866 г.), в энциклопедии Брокгау- за и Ефрона (1894 г.) и в первом издании Большой советской энциклопе- дии (1935 г.). Соответственно, авторы систем, создаваемых на том вре- менном отрезке, информацию, как составную часть возможностей решения творческих задач, во внимание не принимали. Современное интенсивное использование понятия и термина «ин- формация» начинается после публикации работ Н. Винера и К. Шеннона в 1948 году, знаменуя собой начало второго этапа линии развития инфор- мационных систем. На этом этапе речь идет о внешней информации сис- темы, воспринимаемой человеком с помощью органов чувств, в том чис- ле, и внешней информации, преобразованной с помощью приборов. Этот этап человечество переживает в настоящее время. Третий этап характеризуется осмысливанием внутренней информа- ции системы, то есть предусматривает опосредованную работу с инфор- мацией. Как показано выше, внутренняя информация многократно больше и содержательнее внешней. Соответственно, переход к работе с внутрен- ней информацией будет означать качественно иное взаимодействие чело- века с внешним миром. Этот этап еще впереди.
Глава 1. Системные основы метода 61 В частных случаях информационная линия развития может рассмат- риваться не в историческом аспекте, а применительно к актуальной ре- шаемой задаче. Информационная линия развития может считаться одиннадцатой в дополнение к представленным выше десяти линиям развития. На этом рассмотрение системных основ PN-метода может быть за- вершено. При их изложении приходилось исходить из некоторых устояв- шихся в ТРИЗ представлений. Рассматривая вопрос с системных позиций, можно по - другому перегруппировать выделенные системный, функцио- нальный и информационный ресурсы - соответственно отнести их к структурному, функциональному и информационным аспектам. Вместе с тем, сохраняя преемственность, можно согласиться с предложенными списками действий и их привязкой к соответствующим системным аспек- там. 11. Состав системных действий метода В обобщенном виде перечень действий по системному преобразова- нию объекта, содержащего в себе противоречие, выглядит следующим образом: - в составе системно-целевого аспекта: - изменить условия задачи (Ц1); - заменить объект на модель (Ц2); - выбрать, сформулировать новую цель (ЦЗ); - в составе системно-элементного аспекта: - изменить, принять к рассмотрению новые свойства элемента или его частей (Э1); - изменить параметры свойств (габариты, форму, массу, сим- метрию, однородность, цвет, температуру и т.д.) (Э2); - изменить положение элемента (ЭЗ); - изменить количество входов - выходов элемента (Э4); - заменить элемент на другой, с альтернативными свойствами, с иной физической основой (Э5); - представить элемент в виде системы (Э6); - в составе системно-структурного аспекта: - устранить связи между элементами (СТР1); - добавить связи между элементами, в том числе связи, содер- жащие элементы - посредники (СТР2); - изменить тип связи, в т.ч. по физической основе (СТРЗ); - разорвать связь и поместить в разрыв элемент - посредник (СТР4); - изменить параметры связи (силу, направление и т.д.) (СТР5);
62 Глава 1. Системные основы метода - добавить элементы в систему (СТР6); - удалить элементы из системы (СТР7); - оптимизировать размещение элементов в системе, в том числе изменить порядок размещения элементов (СТР8); - представить элемент в виде связи (СТР9); - представить связь в виде элемента (СТР 10); - преобразовать структуру системы в иерархическую (СТР11); - преобразовать структуру системы в однородную, изотропную (СТР12); - преобразовать структуру системы в неоднородную, анизо- тропную (СТР 13); - представить систему в виде элемента (СТР 14); - в составе системно-функционального аспекта: - повысить идеальность системы, оптимизировать ее функцио- нирование (Ф1); - заменить функцию на альтернативную, противоположную (Ф2); - изменить порядок выполнения функций (ФЗ); - изменить параметры функции (Ф4); - выделить и использовать функции составных частей системы (Ф5); - использовать вспомогательные, дополнительные, нейтральные функции, сопровождающие реализацию ' главной функции (Ф6); - преобразовать функцию из дискретной в непрерывную (Ф7); инверсия преобразования (Ф8); - в составе системно-ресурсного аспекта: - использовать, создать запас реального или потенциального ресурса пространства (Р1); - использовать, создать запас реального или потенциального ресурса времени (Р2); - использовать, создать запас реального или потенциального ресурса вещества (РЗ); - использовать, создать запас реального или потенциального ресурса энергии (Р4); - использовать, создать запас реального или потенциального информационного ресурса (Р5); - использовать, создать запас реального или потенциального системного ресурса (Р6); - использовать, создать запас реального или потенциального комбинированного ресурса (Р7); - использовать ресурсы человека (Р8);
Глава 1. Системные основы метода 63 - оптимизировать расход ресурса (Р9); - в составе системно-интеграционного аспекта: - получить системный эффект от комплексирования объектов, веществ (ИНТ1); - получить системный эффект от комплексирования воздейст- вий: от комплексирования в разных сочетаниях потоков ве- щества, энергии и информации (ИНТ2); - получить системный эффект от разделения потоков вещества, энергии и информации (ИНТЗ); - получить системный эффект от применения ресурсов, от пре- образования вредных ресурсов в полезные (ИНТ4); - в составе системно-коммуникационного аспекта: - изменить тип связи системы со средой (К1); - изменить количество связей системы со средой (К2); - изменить параметры связей системы со средой (КЗ); - изменить границы системы (К4); - в составе системно-исторического аспекта: - определить состояние системы на основе S - кривой (ИСТ1); - построить прогноз линий развития системы (ИСТ2); - в составе системно-управленческого аспекта: - создать управляющую подсистему и включить ее в цепь об- ратной связи (УПР1); - изменить состояние управляемой подсистемы переменными управления (УПР2); ’ ч изменить предназначение управляющей подсистемы (наце- лить на решение задач стабилизации, выполнения програм- мы, слежения, оптимизации) (УПРЗ); - изменить управляющую подсистему (по физической основе, способу питания, составу компонентов, внутренним связям, инерционности и т.д.) для оптимизации функционирования управляемой подсистемы (УПР4); - преобразовать управляющее воздействие на основе комплек- сирования потоков вещества, энергии, информации; инверсия преобразования (УПР5); - преобразовать управляющее воздействие из дискретного в не- прерывное (УПР6); инверсия преобразования (УПР7); - преобразовать управляющее воздействие из статического в динамическое (УПР8); инверсия преобразования (УПР9); - изменить количество управляющих воздействий, направлен- ных на одну управляемую подсистему (УПР10); - изменить количество управляемых подсистем, управляемых одной управляющей подсистемой (УПР11);
64 Глава 1. Системные основы метода - усилить управляющее воздействие развитием обратной связи (УПР12); - в составе системно-информационного аспекта: - увеличить количество внутренней информации системы (ИНФ1); - внешнюю информацию системы передавать в измененную внешнюю среду (ИНФ2); - изменить информацию по виду (ИНФЗ); - изменить носитель информации (ИНФ4); - изменить свойства информации (ИНФ5); - изменить вид информационного процесса (ИНФ6); - изменить параметры информации (ИНФ7). Таким образом, в составе аспектов системного подхода выявлен об- ширный перечень действий, возможных к реализации при решении твор- ческих задач. Исходная совокупность самих аспектов, уже сложившаяся и упорядоченная в составе системной науки, и иерархическое соподчинение им выявленных действий формируют стройную систему всестороннего анализа объекта, подлежащего преобразованию. Вместе с тем, из изложенного материала не очевидно, как конкретно следует осуществлять преобразования? Ответ на этот вопрос - далее.
Глава 2 Пространство и время в структуре метода 1. Пространство и время в классической ТРИЗ Автор [65] справедливо отмечает, что общий недостаток многих ме- тодологических подходов к творчеству - их неспособность прямо воздей- ствовать на эффективность важнейшего звена творческого процесса - творческого акта. Это связано с тем, что лежащие в основе таких подхо- дов концепции творчества не раскрывают механизм творческого акта, не дают возможности исследовать его внутренние закономерности. А без знания механизма творчества воздействовать на него можно лишь кос- венно. Обращаясь к исследованию ядра творческой деятельности - творче- ского акта, его механизма, исследователи обнаруживают препятствие, но- сящее принципиальный характер - его ненаблюдаемость, ситуацию «чер- ного ящика», когда можно наблюдать исходные предпосылки и итоговые результаты, но из поля зрения ускользает именно момент их связи, преоб- разования исходного в итоговое. В связи с этим в настоящее время большая часть исследований ядра творческой деятельности - творческого акта оказалась в методологиче- ском тупике, когда количественный рост информации не приводит к каче- ственным сдвигам. Такая ситуация связана с описательно-субъективным подходом, когда закономерности творческого процесса ищут путем про- стого обобщения данных о наличной, стихийной творческой деятельно- сти, причем исключительно на уровне сознания исследователя. Этот под- ход замыкает его в рамках явления, закрывает пути к сущности творчест- ва. Появляется «псевдопроблема» поиска закономерностей «озарения», «инсайта» и т.п., обстоятельства которых принципиально случайны, по- скольку через них в единичных, уникальных условиях реализуются су- щественные и необходимые процессы. Выход из создавшегося положения может быть найден через более широкое и результативное включение в состав творческого процесса по- нятия противоречия, причем противоречия диалектического. Как известно, диалектическим противоречием предусматривается на- личие в объекте противоположных, взаимоисключающих сторон, свойств, моментов, тенденций, которые в то же время предполагают друг друга и в составе данного объекта существуют лишь во взаимной связи, в единстве [93]. В составе ТРИЗ это же противоречие в свое время было поименовано техническим и определялось как единство положительного и нежелатель-
66 Глава 2. Пространство и время в структуре метода ного эффектов. Философски обобщая ТРИЗ-подход к творчеству, в [65] сделан вывод, что творчество в целом есть процесс разрешения объектив- ных противоречий в деятельности человека. Для разрешения противоречий разработаны специальные приемы. В одной из последних книг, выпущенных с участием автора ТРИЗ Г.С, Альтшуллера [53], приведен следующий перечень приемов разрешения ФП: 1. Разделение противоречивых свойств в пространстве. 2. Разделение противоречивых свойств во времени. 3. Системный переход 1а: объединение однородных или неоднородных систем в надсистему. 4. Системный переход 16: от системы к антисистеме или сочетанию системы с антисистемой. 5. Системный переход 1в: вся система наделяется свойством А, а ее части свойством не А. 6. Системный переход 2: переход к системе, работающей на микроуровне. 7. Фазовый переход 1: замена фазового состояния части системы или внешней среды. 8. Фазовый переход 2: «двойственное» фазовое состояние одной час- ти системы (переход этой части из одного состояния в другое в зависимо- сти от условий работы). 9. Фазовый переход 3: использование явлений, сопутствующих фазо- вому переходу. 10. Фазовый переход 4: замена однофазового вещества двухфазовым. 11. Физико - химический переход: возникновение - исчезновение вещества за счет разложения - соединения, ионизации - рекомбинации. В последующем осуществлена трансформация указанных приемов. В настоящее время они представлены, например, в [94], следующим спи- ском: 1. Разрешение противоречий во времени - в интервал времени ti из- меняемый объект (система, действие) обладает свойством А, а в интервал времени Г2 - свойством не А. 2. Разрешение противоречий в пространстве - в месте Mj изменяемый объект (система, действие) обладает свойством А, а в месте М2 - свойст- вом - не А. 3. Разрешение противоречий в системе (системный переход 1) - объ- единение объектов (систем, действий), обладающих свойством А в над- систему, обладающую свойством не А. 4. Разрешение противоречий в системе (системный переход 2) - соче- тание изменяемого объекта (системы, действия), обладающего свойством А с объектом (системой, действием), обладающим свойством не А.
Глава 2. Пространство и время в структуре метода 67 5. Разрешение противоречий в системе (системный переход 3) - весь изменяемый объект (система, действие) наделяется свойством А, а его части - свойством не А. 6. Разрешение противоречий в структуре - одна часть изменяемого объекта (системы, действия) обладает свойством А, а другие части - свой- ством не А. 7. Разрешение противоречий в фазовом состоянии (фазовый переход 1) - замена фазового состояния части изменяемого объекта (системы, дей- ствия) или внешней среды (надсистемы). 8. Разрешение противоречий в фазовом состоянии (фазовый переход 2) - «двойственное» фазовое состояние одной части изменяемого объекта (системы, действия) - переход этой части из одного состояния в другое в зависимости от условий работы. 9. Разрешение противоречий в фазовом состоянии (фазовый переход 3) - использование явлений, сопутствующих фазовому переходу. 10. Разрешение противоречий в отношениях - по отношению к эта- лону Э7 изменяемый объект (система, действие) обладает свойством А, а по отношению к эталону Э2 - свойством не А. 11. Разрешение противоречий в воздействиях - при воздействии Bi изменяемый объект (система, действие) обладает свойством А, а при воз- действии В2 (отсутствии воздействия) - свойством не А. Сопоставление приведенных списков показывает, что они измени- лись не только по форме, но и по содержанию. Например, приемы 6, 10 и 11 имеют в этих списках мало что общего. Этот факт можно интерпрети- ровать по-разному, наиболее правдоподобное объяснение - поиск оконча- тельной формы приемов разрешения противоречий продолжается. Последний из представленных списков также не является общепри- знанным. Например, автор [32] подвергает критике количество приемов. По его мнению количество приемов должно быть меньшим. В [46] отме- чается, что противоречия разрешаются в пространстве, во времени, в структуре и в веществе. Автор [51] пишет, что разрешение противоречий осуществляется использованием законов увеличения степени динамично- сти системы и переходом системы в надсистему. В публикации [13] в ка- честве философского обобщения принципов разрешения ФП предлагается единое основание: все противоречия разрешаются в разных отношениях. В [42] указывается, что при решении задачи никто не запрещает состав- лять целую систему противоречий, например, по веществу, свойству, дей- ствию (или в другой терминологии - по существительному, прилагатель- ному или глаголу), так как во время составления противоречий и при их разрешении может появиться момент истины. Автор [7], излагая свою точку зрения, приходит к выводу о том, что все противоречия разрешают- ся в пространстве и во времени.
68 Глава 2. Пространство и время в структуре метода Изложение различных точек зрения на разрешение противоречий в ходе творческого акта можно продолжать, однако представляются доста- точными и представленные сведения. Их анализ показывает сложность вопроса самого по себе и отсутствие во всех подходах некоторой общей идеи, замысла, которые бы служили основой, фундаментом для выстраи- ваемой системы работы с противоречиями. Критикуя представленные подходы, естественным является вопрос: что в них является подтвержде- нием, доказательством полноты списка предлагаемых приемов? Если это авторские разработки, то, по аналогии с математикой, хотелось бы видеть доказательства необходимости и достаточности приводимых приемов. Обнаружить таковые не удалось. Если же в основе перечня приемов нахо- дятся заимствованные идеи, то тогда хотелось бы наблюдать их соответ- ствие друг другу. Этого также не обнаружено. Кроме того, в них имеются очевидные изъяны. Например, в приведенных списках приемов отсутст- вует категория «качество». Если же вернуться к философии вопроса, то, например, автором [30] отстаивается позиция о необходимости рассмот- рения такого вида движения материи, как движение в качестве. Если ка- честву придается такой высокий философский статус, то как можно его игнорировать при работе с противоречиями в технических системах? Или еще вариант: известными [92] являются категории Аристотеля: субстан- ция, количество, качество, отношение, пространство, время, состояние, обладание, действие, претерпевание. При их сопоставлении со списками приемов также обнаруживаются различия. Представляется, что все приведенные разночтения возникли из-за то- го, что в одном и том же списке приемов совмещены не связанные между собой понятия. Правомерность сформулированного предположения на- глядно демонстрируют результаты анализа приемов разрешения противо- речий, проведенного с помощью типовых вопросов «что?», «где?», «ко- гда?», «как?», «почему?», традиционно применяемых в ТРИЗ при уясне- нии исходных условий задачи [22], [46], [66]. Полученные при этом результаты представлены в таблице 2.1. Таблица 2.1 Приемы в аспекте вопросов «что-где-когда-как-почему?» № п/п Содержа- ние приема Вопросы Что? Где? Когда? Как? Почему? 1. Разделение противоре- чивых свойств в простран- стве. Свой- ство В про- стран- стве
Глава 2. Пространство и время в структуре метода 69 Продолжение таблицы 2.1 2. Разделение противоречи- вых свойств во времени. Свой- ство Во време- ни 3. Системный переход 1а: объединение однородных или неодно- родных сис- тем в надсис- тему. Систе- мы Объе- дине- ние в надсис- тему 4. Системный переход 16: от системы к антисистеме или сочета- нию системы с антисисте- мой. Систе- ма Пере- ход к анти- системе 5. Системный переход 1в: вся система наделяется свойством А, а ее части свойством не А. Систе- ма и ее части Наде- ление различ- ными свойст- вами 6. Системный переход 2: переход к системе, ра- ботающей на микроуровне. Систе- ма Пере- ход на микро- уровень 7. Фазовый пе- реход 1: заме- на фазового состояния части системы или внешней среды. Систе- ма или внеш- няя среда Замена фазово- го со- стояния
70 Глава 2. Пространство и время в структуре метода Окончание таблицы 2.1 8. Фазовый пе- реход 2: «двойствен- ное» фазовое состояние од- ной части системы (пе- реход этой части из од- ного состоя- ния в другое в зависимости от условий работы). Части систе- мы В зависи- мости от условий работы 9. Фазовый пе- реход 3: ис- пользование явлений, со- путствующих фазовому пе- реходу. Явле- ния, не отно- сящие- ся к системе Имеются в наличии 10. Фазовый пе- реход 4: за- мена однофа- зового веще- ства двух- фазовым. Одно- фазовое веще- ство Замена на двух- фазовое веще- ство 11. Физико - хи- мический пе- реход: воз- никновение - исчезновение вещества за счет разложе- ния - соеди- нения, иони- зации - ре- комбинации. Веще- ство Физи- ко- хими- ческий пере- ход
Глава 2. Пространство и время в структуре метода 71 Если для аналогичного анализа взять усовершенствованный список приемов, представленный выше, то картина принципиально не изменяет- ся: разные приемы позволяют получить ответы на разные вопросы. Заполненные клетки таблицы дополнительных комментариев не тре- буют - все очевидно. Пустые же клетки демонстрируют разную направ- ленность классических приемов разрешения физических противоречий. Далее, с этой точки анализа, возможно движение в разных направле- ниях. Можно, соглашаясь с автором [13], встать на позицию, в соответст- вии с которой все противоречия разрешаются в отношениях, то есть отве- чают на вопрос «как?». Можно, например, пойти по альтернативному пу- ти, обозначенному в работе [7]: противоречия разрешаются только в пространстве и (или) во времени. В этом случае осуществляется поиск от- ветов на вопросы «где?» и «когда?». И в том, и в другом случае, оставаясь внутри списка приемов разрешения ФП, удовлетворительный ответ не может быть получен, так как занятие той или иной позиции равнозначно отрицанию другой, альтернативной точки зрения. Причем такое отрица- ние равносильно простому игнорированию части приемов и не преду- сматривает получения ничего взамен. Положительная перспектива такого сценария представляется сомнительной. 2. Особенности представления пространства и времени в PN-методе Вследствие наличия отмеченных узких мест в сформированных ранее подходах к работе с противоречиями, они далее не рассматриваются, а предлагается новый вариант, составляющий существо PN-метода: система разрешения противоречий формируется из двух подсистем. Первая под- система нацеливается на поиск ответа на вопрос «что?». В ее основу по- мещаются результаты системного, в десяти аспектах, рассмотрения объ- екта, находящегося в центре решаемой задачи. Эта задача уже рассмотре- на выше, в предыдущем разделе. Вторая подсистема нацеливается на поиск ответов на вопросы «где?» и «когда?», то есть на поиск вариантов разрешения противоречия в про- странстве или во времени. Почему именно этот вариант выбран в качестве приоритетного? - Потому, что пространство и время являются неизмен- ными физическими категориями (физическими инвариантами), которые существенным образом присутствуют во всех природных объектах, про- цессах, явлениях: все происходит в пространстве; все процессы протекают во времени. Таким образом, пространство и время являются исходными при любых физических взаимодействиях и, соответственно, при их анали- зе. Это значит, что они всюду выступают в качестве аргументов и нико- гда не могут являться функциями чего бы то ни было, в том числе, и друг
72 Глава 2. Пространство и время в структуре метода друга. Другие свойства, параметры, характеристики объектов, процессов, как правило, являются функциями аргументов «пространство» и «время» [3]. Таким образом, в PN-методе предложено сместить акценты в поиске вариантов разрешения противоречий. В ранее разработанных подходах принималось в общем то случайное «нечто», отвечающее на вопрос «что?» и относительно него формулировалось максимально возможное количество действий, приводящих к разрешению противоречий. Никаких логически упорядоченных рекомендаций относительно того, что надо принимать в качестве предмета преобразований, не существовало и отда- валось на откуп опыту, интуиции и другим творческим качествам решате- ля задачи. Действия по разрешению противоречий, как это следует из анализа таблицы 2.1, также не являются упорядоченными. В PN-методе наоборот, предельно пунктуально, с применением системной теории оп- ределяется предмет преобразования, отвечающий на вопрос «что?» и за- тем к нему применяются всего два преобразования - в пространстве и(или) во времени. Как первый, так и второй шаг PN-метода оказываются строго формализованными, что обеспечивает процедуре поиска решения понятность, минимизирует проявления субъективного фактора и приво- дит к получению действительно полного перечня искомых результатов. Для определения перечня возможных в составе метода пространст- венно-временных преобразований, необходим более детальный анализ ка- тегорий пространство и время. Пространство - форма существования материальных объектов и про- цессов (характеризует структурность и протяженность материальных сис- тем); время - форма последовательной смены состояний объектов и про- цессов (характеризует длительность бытия) [83]. Пространство и время имеют объективный характер, неразрывно связаны друг с другом, беско- нечны. Универсальные свойства времени - длительность, неповторяе- мость, необратимость; всеобщие свойства пространства - протяженность, единство прерывности и непрерывности. Пространство - это отношения взаимоположения и координации объ- ектов, сосуществующих в некоторый момент времени. Пространство ха- рактеризует положение тел относительно друг друга, отражает порядок расположения одновременно сосуществующих объектов, их протяжен- ность, расстояния между ними, углы между различными направлениями. Занимать пространство (иметь место, местоположение) для тела или частицы означает способность иметь объем, рельеф (форму) и координаты относительно других тел или частиц. Пространство есть отношение («по- рядок»), применимое лишь ко многим телам, к «ряду» тел. В действитель- ности объекты отделены друг от друга не абсолютно, а лишь относитель-
Глава 2. Пространство и время в структуре метода 73 но, и можно говорить только об относительном размере данного тела в сравнении с размерами других тел. Пространство обладает свойством абсолютности. Она проявляется в том, что, независимо от смены явлений, от любых изменений в матери- альных телах, пространство объективно существует - ни один материаль- ный объект, какими бы он свойствами ни обладал, не может оказаться вне пространства. Важным качеством пространства является протяженность. В природе нет объектов и явлений, лишённых размера. Отдельные объекты характе- ризуются протяжённостью и формой, которые определяются расстояния- ми между частями объекта и их ориентацией. Реальные вещи, тела и про- цессы объемны. Пространство характеризуется протяженностью, объем- ностью материальных объектов в их соотношении с другими образованиями. Она выражается в отношении «больше - меньше» - на- пример, если один предмет более компактен и занимает меньше места (меньшее пространство), чем другой. Объемность или емкость - способ- ность вмещать то или иное количество материи, делать его находящимся в своих пределах, границах, и представляет собой реальную пространст- венную протяженность. Протяженность - это нечто, прерывающее отно- шение взаимной зависимости, общности между двумя частями, создаю- щее промежуток между ними по одному из трёх измерений (длине, шири- не, высоте), делающее из целого отдельные части. Другим важным свойством является то, что пространство непрерыв- но и вместе с тем прерывно (дискретно). Непрерывность пространства выражается в отсутствии перерывов, промежутков между его частями, в том, что между любыми двумя элементами пространственной протяжен- ности всегда существует такой элемент протяженности, который соединя- ет оба первых в единую пространственную протяженность. Пространство не сводимо к сумме дискретных частей, обладает связностью, лишено ка- ких бы то ни было разрывов. Но, обладая собственной непрерывностью, пространство заключает в себе дискретностные материальные объекты. То есть имеет место дифференциация тел в непрерывном пространстве. Прерывность пространства заключается в том, что оно включает элемен- ты, различающиеся по своим внутренним свойствам, по структуре, то есть, по своим качественным характеристикам. Условно две части про- странства отделяются друг от друга поверхностью - наружной стороной, границей, отделяющей один объект (одну часть) от другого (другой час- ти). Еще одна характеристика пространства - бесконечность (безгранич- ность), которая проявляется в том, что, как бы велики не были размеры объекта, всегда найдется такой объект большего размера, который будет включать в себя первый в качестве одного из своих элементов. То есть, в
74 Глава 2. Пространство и время в структуре метода какую бы сторону и на какое бы расстояние не осуществлялось движение, нигде и никогда не удается достичь такой границы, которую можно счи- тать пределом пространства. Наименьшим элементом пространства является геометрическая точ- ка. Геометрические понятия точки, кривой, поверхности являются абст- ракциями, отражающими пространственные свойства материальных объ- ектов лишь приближённо. Геометрические линии образуют двумерную плоскость, а из плоскостей строится трехмерный объем. Внешний характер пространственных измерений выражается в пред- ставлении о трехмерности пространства. Она выражается, во-первых, в том, что тело в пространстве сможет перемещаться в любом направлении: вверх, вниз, вправо, влево, вперед, назад. Во-вторых, все материальные тела обладают трехмерной пространственной формой - протяженностью в длину, ширину и глубину. Математически трехмерность пространства выражается во взаимооднозначном соответствии между его точками и тройками чисел - их координатами в заданной произвольной системе ко- ординат. Число измерений пространства неразрывно связано с материальной структурой окружающего нас мира. Размерность пространства проявляет- ся во взаимодействиях объектов, в их отношениях. При измерении про- странственных размеров измеряемый объект совмещается с эталоном - другим объектом. Лишены смысла понятия «верх» и «низ», «право» и «лево», если не указано, относительно чего устанавливается ориентировка в пространстве. В пространстве нет каких-то меток. О длине тела можно говорить лишь в отношении его к той или иной системе отсчета. Положение объек- тов в пространстве и расстояния между ними можно определить только относительно других объектов. Числа, определяющие положение объекта или его части в пространстве, называют координатами. Пространство обладает свойствами симметрии. Симметричность пространства выражается в том, что объекты, расположенные в одной части пространства, могут являться отражением материальных объектов в другой части пространства относительно определенной линии или точки. Простейшими видами пространственной симметрии являются централь- ная, осевая, зеркально-поворотная и симметрия переноса [52]. Симмет- рия пространства проявляется в симметричной конфигурации различных материальных тел. Однородность пространства состоит в равноправии всех его точек в любой части пространства. Изотропность пространства означает равно- правность всех возможных направлений: в любом направлении и в любой момент времени законы физики действуют одинаково.
Глава 2. Пространство и время в структуре метода 75 Время выражает последовательность существования сменяющих друг друга явлений, а также отражает координацию сменяющих друг дру- га объектов в одном и том же месте пространства. Время характеризуется длительностью и последовательностью суще- ствования материальных образований в их соотношении с другими мате- риальными образованиями. Время - это отношения последовательности объектов, сосуществующих в некоторой точке пространства, оно отражает их причинно-следственную связь. Но с чисто временными отношениями имеют дело лишь в том случае, когда можно отвлечься от многообразия сосуществующих объектов. Понятие времени возникает как из сравнения различных состояний одного и того же объекта, который в результате длительности своего существования неизбежно меняет свои свойства, так и из факта сменяющейся последовательности различных объектов в од- ном и том же месте. Нельзя говорить о времени, если «ничего не происхо- дит». Измерение времени осуществляется с помощью часов, то есть, дви- жений, которые являются периодическими. Наименьшим элементом вре- мени является «мгновение» в буквально смысле слова. Число моментов, в которые происходит явление, характеризует его длительность, продолжи- тельность. Однородность времени предполагает равноправие всех момен- тов времени. Длительность выражает последовательное пребывание материальных объектов и явлений в определенных состояниях. Понятие длительности применимо к отдельному явлению постольку, поскольку оно рассматри- вается как з^ено в единой цепи событий. В природе нет объектов и явле- ний, лишённых длительности. Любое существующее тело (объект) долж- но не только возникнуть, но и продолжать существовать. Времени самого по себе, как особой физической сущности, нет. Вре- мя определено через противопоставление, соотнесение с противополож- ным: момент времени не обладает длительностью, будучи отрицанием времени. Время не обладает самостоятельным бытием, как таковое оно не может быть дано в ощущении, - в ощущении даны объекты (обладающие атрибутом действия), имеющие временные свойства. Поэтому объектив- ность времени не означает его материальности в точном смысле слова. Время существует не само по себе, а только как структурное свойство ма- терии - система отношений, образуемых движущейся материей. Взятое в абстракции от движущейся материи, оно превращается в пустое представление, существующие только в голове субъекта. Сущест- вует не время само по себе, а движение материи. Время - только характе- ристика, признак этого движения, который характеризует форму его по- следовательности - направление, структура, порядок изменения, форма движения в отличие от самого движения материи как содержания.
16 Глава 2. Пространство и время в структуре метода Важным свойством является то, что время непрерывно и вместе с тем прерывно (дискретно). Прерывность времени заключается в том, что ма- териальные объекты обладают относительной дискретностью своего су- ществования. То есть имеет место дифференциация тел. Но материальный мир не просто состоит из структурно-расчлененных объектов. Эти объек- ты находятся в движении, они представляют собой процессы, в них мож- но выделить определенные качественные состояния, сменяющие одно другое. Сравнение между собой качественно различных измерений дает представление о времени. Вместе с тем совершаемое во времени движе- ние объектов является и непрерывным: оно не сводимо к сумме дискрет- ных моментов, обладает связностью, лишено каких бы то ни было разры- вов. Точно так же между двумя любыми временными интервалами всегда найдется третий, соединяющий их в единую временную длительность. Время обладает свойством абсолютности - независимо от смены яв- лений, от любых изменений в материальных телах, время объективно су- ществует. Ни один материальный объект, какими бы он свойствами ни обладал, не может оказаться вне времени. Бесконечность (безграничность) времени проявляется в отсутствии событий, после которых уже не будет никаких других событий. Время бесконечно потому, что неисчислимо количество процессов, следующих один за другим. Бесконечность времени складывается, соответственно, из конечных длительностей отдельных процессов. Понятие времени соотносительно не только с материей, но и с про- странством: в понятии пространства отражается структурная координация различных объектов в один и тот же момент времени, а в понятии време- ни - координация длительности сменяющих друг друга объектов и их со- стоянии в одном и том же месте пространства. Леонардо да Винчи в свое время указывал, что время относится к непрерывным и прерывным вели- чинам. По его мнению точка должна быть во времени приравнена к мгно- вению, а любой промежуток времени - к линии, при этом мгновения за- мыкают с обоих концов каждый промежуток времени, как точки - каждую линию. Время, в отличие от пространства, одномерно. Это означает, что если задано начало отсчета во времени, то начало или конец какого-либо про- цесса, длина временного промежутка будут описаны одним числом. Кро- ме того, время обладает свойством необратимости. Во времени невоз- можно движение вспять. Оно течет всегда и всюду в одном и том же на- правлении: от прошлого к настоящему, от настоящего к будущему. Отсюда следует необратимость во времени причинно-следственных свя- зей. Необратимость времени связана с несимметричным характером взаи- модействий и необратимостью причинно-следственных связей. Время асимметрично.
Глава 2. Пространство и время в структуре метода 77 3. Состав пространственно-временных преобразований метода Приняв в качестве исходных пространство и время, в PN-методе сформулированы следующие преобразования, обеспечивающие разреше- ние ТРИЗ-противоречия в пространстве или во времени. Термин «разрешить противоречие в пространстве» подразумевает выполнение над объектом, содержащим в себе противоречие, одного или нескольких действий из следующего перечня: - изменить координацию и взаимоположение объектов или их частей (1Пр); - изменить протяженность объектов или их частей (размеры, форму, объем, поперечные сечения) (2Пр); - изменить расстояния между объектами или их частями (ЗПр); - изменить углы между разными направлениями (4Пр); - изменить количество координат, описывающих положение объекта или его частей (в том числе, переход точка - линия - плоскость - объем) (5Пр); - изменить симметрию объекта или его частей (6Пр); - изменить однородность и изотропность объекта или его частей (7Пр). Результатом выполнения перечисленных действий должен явиться перевод объекта из одного устойчивого статического состояния в другое устойчивое статическое состояние. Термин '«разрешить противоречие во времени» подразумевает вы- полнение над объектом, содержащим в себе противоречие, одного или не- скольких действий из следующего перечня: - изменить длительность пребывания объекта или его частей в опре- деленном состоянии (1 Вр); - изменить последовательность пребывания объекта или его частей в определенном состоянии (2Вр); - разнести или совместить во времени моменты выполнения действий над объектом или его частями (ЗВр); - изменить порядок выполнения действий (4Вр). Результатом выполнения перечисленных действий должны явиться: - перевод объекта из одного устойчивого статического состояния в другое устойчивое статическое состояние. Эти состояния оказываются разнесенными, либо совмещенными на временной оси; - перевод объекта из существующего состояния в новое динамиче- ское состояние, характеризующееся ритмом и скоростью изменения пара- метров объекта.
Глава 3 Алгоритм метода Реализация метода предусматривает осуществление следующих шагов: 1. Анализ фрагмента действительности и выявление проблемной ситуации, то есть нахождение того, что не устаивает решателя задачи в существующем положении дел. Проблемную ситуацию определяют также как довольно смутное, еще не очень ясное и мало осознаваемое впечатление, как будто сигнализирующее: «что-то не так, что-то не то». В ТРИЗ такую ситуацию обозначают также как административное противоречие. 2. Выделение объекта, находящегося в центре проблемной ситуации и подлежащего усовершенствованию для ее устранения. На этом шаге решатель задачи из всех возможных вариантов действий выбирает один, предпочтительный по его субъективному мнению и делает предпо- ложение, что изменение именно этого объекта или его части приведет к получению искомого результата наиболее эффективным образом. 3. Предъявление к выделенному объекту или его частям противоречивых требований и формулирование ТРИЗ-противоречия. 4. Анализ выделенного объекта в представленных выше 10 аспектах системного подхода и формирование допустимых вариантов действий по разрешению ТРИЗ-противоречия. Допустимые варианты действий выбираются из перечня п. 1.11. 5. Синтез нового состояния объекта выбранными действиями при их выполнении в пространстве или (и) во времени и разрешение на этой основе ТРИЗ-противоречия. Варианты пространственных или (и) временных преобразований выбираются из перечня п.2.3. 6. Сравнение по тому или иному критерию полученного варианта решения с ожиданиями решателя задачи. Если результат решения не признается положительным, то осуществляется переход к шагу 2 алгоритма, в противном случае - к шагу 7. 7. Оформление результатов решения. В качестве комментариев к представленному алгоритму следует указать следующее. Количество перечисленных выше действий является достаточно большим и в этой связи может формироваться впечатление громоздкости метода и трудности его применения на практике. На самом деле это не так. Метод имеет иерархически упорядоченную структуру, что позволяет получить достаточно короткий путь решения. Кроме того, строгость структуры PN -метода является хорошей предпосылкой для его
Глава 3. Алгоритм метода 79 компьютерной реализации, снимающей проблему работы с большим количеством вариантов решений. Реализация алгоритма метода не отрицает возможности использования опыта многих поколений изобретателей, сконцентрированного в приемах разрешения ТП и ФП: они (приемы) могут включаться в PN-метод в качестве составных частей. Например, в PN -методе предусмотрено выполнение действия Э5 (заменить элемент на другой, с альтернативными свойствами, с иной физической основой). В перечне приемов разрешения ТП присутствует прием №29 «использование пневмо- и гидроконструкций». Очевидно, что прием Э5 является более общим, включающим в себя как применение пневмо- и гидроконструкций, так и других технических решений, базирующихся на различной физической основе, в том числе и тех, которые в настоящее время еще не известны и появятся в будущем. Выбор альтернативного варианта ограничивается только условиями задачи, профессиональными знаниями человека, работающего над решением, и его способностью творчески мыслить. Аналогичные рассуждения имеют место и в отношении других приемов. Очевидно, что за ними остается функция выдачи очередной «хитрой», творческой подсказки, конкретизации и корректировки варианта решения, получаемого на системном уровне. Алгоритм PN-метода можно описать и в более сложной форме, заимствовав, например, из алгоритма решения изобретательских задач [53], либо других изобретательских алгоритмов [22], [85] процедуры анализа способа и хода решения, применения полученного решения и т.д. Здесь они сознательно опущены для вычленения именно того, что составляет ядро метода. При необходимости развитие метода возможно на основе таких или схожих процедур с учетом субъективных предпочтений решателя задачи. Таким образом, алгоритм PN-метода является простым и достаточно коротким. Рассмотрение творческих задач на системном уровне во многих случаях позволяет получить искомое решение. Включение в состав метода приемов классической ТРИЗ работы с противоречиями не является обязательным. Вместе с тем, оставляя за ними вспомогательную функцию, можно, как и при обогащении решателя задачи любыми другими полезными знаниями, получить эффект синергии и прийти к тому самому, либо другому решению, только иным путем.
Глава 4 Взаимосвязь классических приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода Излагаемый далее материал предназначен для демонстрации работо- способности PN-метода. В данном разделе эта задача решена следующим образом. В классических учебниках ТРИЗ, раскрывающих правила при- менения приемов разрешения ТП и ФП, содержится большое количество примеров. Как правило, примеры взяты из патентного фонда, то есть со- ответствуют критериям изобретения, а рассматриваемые в них объекты или процессы - являются результатом разрешения тех или иных исходных противоречий. В качестве базовых были выбраны примеры, приведенные в книге [53]. Выбор указанной книги предопределен тем, что это - одна из по- следних обстоятельных публикаций, подготовленная с участием автора ТРИЗ Г.С. Альтшуллера. Преследовалась цель получить сопоставление PN-метода именно с исходными авторскими наработками путем повтор- ного «решения» рассмотренных ранее задач. Вследствие того, что примеров достаточно много и зачастую правила их решения очевидны из формулировок предлагаемых для работы с ними приемов, здесь они подробно не анализируются, а приводится лишь ко- нечный результат анализа: каждому приему (подприему) разрешения ФП или ТП поставлено в соответствие то или иное системное действие PN- метода, предполагаемое к выполнению в пространстве или во времени. При наличии у читателей желания проследить процесс приведения в соот- ветствие одного другому, можно рекомендовать к ознакомлению публи- кацию [83], где описана пошаговая работа с каждым примером. Ниже представлены результаты проведенного сопоставления раз- дельно для приемов разрешения ФП (таблица 4.1) и устранения ТП (таб- лица 4.2).
Таблица 4.1 Системные действия по разрешению ФП № при ема Содержание приема Разрешение ФП Реализованное действие Реализованный ‘ аспект В про- странстве Во вре- мени 1 Разделение противоречивых свойств в пространстве + Преобразовать струк- туру из однородной в неоднородную Структурный 2 Разделение противоречивых свойств во времени + Изменить состояние управляемой подсис- темы переменными управления У правленческий 3 Системный переход 1а: объеди- нение однородных или неодно- родных систем в надсистему (стандарт 3.1.1) + Получить системный эффект от комплек- сирования объектов, веществ Интеграционный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода 00
Продолжение таблицы 4.1 4 Системный переход 16: от системы к антисистеме или сочетанию системы с анти- системой (стандарт 3.1.3) + + Получить системный эффект от комплек- сирования объектов, веществ, получить системный эффект от комплексирования воздействий Интеграционный 5 Системный переход 1в: вся система наделяется свойст- вом С, а ее части свойством анти - С (стандарт. 3.1.5) + Получить системный эффект от комплек- сирования объектов, веществ Интеграционный 6 Системный переход 2: пере- ход к системе, работающей на микроуровне (стандарт 3.2.1) + Изменить состояние управляемой подсис- темы переменными управления У правленческий 7 Фазовый переход 1: замена фазового состояния части системы или внешней среды (стандарт 5.3.1) + Изменить параметры свойств, изменить па- раметры связей сис- темы со средой Элементный Коммуникационный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Окончание таблицы 4.1 8 Фазовый переход 2: «двойст- венное» фазовое состояние одной части системы (пере- ход этой части из одного со- стояния в другое в зависимо- сти от условий работы), (стандарт 5.3.2) + Изменить состояние управляемой подсис- темы переменными управления У правленческий 9 Фазовый переход 3: ис- пользование явлений, сопут- ствующих фазовому перехо- ду (стандарт 5.3.3) + Получить системный эффект от комплек- сирования объектов, веществ Интеграционный 10 Фазовый переход 4: замена однофазового вещества двухфазовым (стандарты 5.3.4 и 5.3.5) + + Получить эффект от комплексирования объектов, веществ. Изменить тип связи системы со средой Интеграционный Коммуникационный И Физико - химический пере- ход: возникновение - исчез- новение вещества за счет разложения - соединения, ионизации - рекомбинации + Изменить параметры свойств Элементный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Таблица 4.2 Системные действия по устранению ТП № прие ма Содержание приема (подприема) Разрешение ТП Реализованное действие Реализованный ас- пект В простран- стве Во вре- мени 1 Принцип дробления: 1а разделить объект на незави- симые части; + Устранить связи меж- ду элементами Структурный 16 выполнить объект разбор- ным; + Изменить параметры связи Структурный Продолжение таблицы 4.2 1в увеличить степень дробле- ния объекта. + Устранить связи ме- жду элементами Структурный 2 Принцип вынесения: отде- лить от объекта «мешаю- щую» часть («мешающее» свойство) или, наоборот, вы- делить единственно нужную часть (нужное свойство) + + Изменить границы системы Коммуникационный 3 Принцип местного качества: Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 За перейти от однородной струк- туры объекта (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной; + + + + Преобразовать струк- туру системы в неод- нородную; Изменить параметры связей со средой Структурный Коммуникационный 36 разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции; Л + Выделить и использо- вать функции составных частей системы Функциональный Зв каждая часть объекта должна находиться в условиях, наи- более благоприятных для ее работы. + Оптимизировать раз- мещение элементов в системе Структурный 4 Принцип асимметрии: 4а перейти от симметричной формы объекта к асиммет- ричной; + Изменить параметры объекта Элементный 46 если объект асимметричен, уве- личить степень асимметрии. + Изменить параметры объекта Элементный 5 Принцип объединения: 5а соединить однородные или предназначенные для смеж- ных операций объекты + Добавить связи между элементами Структурный 56 объединить во времени одно- родные или смежные операции. + Изменить порядок вы- полнения функций Функциональный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 6 Принцип универсальности: объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходи- мость в других объектах. + + Использовать вспомо- гательные, дополни- тельные, нейтральные функции, сопровож- дающие реализацию главной функции Интеграционный 7 Принцип «матрешки»: 7а один объект размещен внут- ри другого, который, в свою очередь, находится внутри третьего и т. д.; + Использовать, создать запас реального или потенциального ресур- са пространства Ресурсный 76 один объект проходит сквозь полости в другом объекте. + Использовать, создать запас реального или потенциального ресур- са пространства Ресурсный 8 Принцип антивеса: 8а компенсировать вес объекта соединением с другим, об- ладающим подъемной си- лой; + Получить системный эффект от комплекси- рования объектов Интеграционный 86 компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (за счет аэро- и гидродина- мических сил). + Изменить количество связей объекта со сре- дой Коммуникационный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 9 Принцип предварительного антидействия: 9а заранее придать объекту на- пряжения, противоположные недопустимым или нежела- тельным рабочим напряжени- ям; + Изменить параметры связей Структурный 96 если по условиям задачи необходимо совершить какое- то действие, надо заранее со- вершить антидействие. + Заменить функцию на альтернативную Функциональный 10 Принцип предварительного действия: 10а заранее выполнить требуемое действие (полностью или хотя бы частично); + Изменить порядок вы- полнения функций Функциональный 106 заранее расставить объек- ты так, чтобы они могли всту- пить в действие без затраты времени на доставку и с наи- более удобного места. + Оптимизировать раз- мещение элементов в системе Структурный лава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода 00
Продолжение таблицы 4.2 11 Принцип «заранее подложен- ной подушки»: компенсировать относительно невысокую надежность объ- екта заранее подготовленны- ми аварийными средствами. + Использовать, создать запас реального или потенциального ресур- са вещества Ресурсный 12 Принцип эквипотенциально- сти: изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объ- ект. + Повысить идеальность системы, оптимизиро- вать ее функциониро- вание Функциональный 13 Принцип «наоборот»: 13а вместо действия, диктуемого условиями задачи, осущест- вить обратное действие; + Заменить функцию на альтернативную, про- тивоположную Функциональный 136 сделать движущуюся часть объекта или внешней среды неподвижной, а неподвижную — движущейся; + + Изменить параметры связей внутри системы; Изменить параметры связей системы со сре- дой Структурный Коммуникационный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 13в перевернуть объект «вверх ногами», вывернуть его. + + Изменить положение элемента Элементный 14 Принцип сфероидальности: 14а перейти от прямолинейных частей к криволинейным, от плоских поверхностей к сфе- рическим, от частей, выпол- ненных в виде куба и парал- лелепипеда, к шаровым кон- струкциям; + Изменить параметры элемента Элементный 146 использовать ролики, шарики, спирали; + + Заменить элемент на другой, с альтернатив- ными свойствами. Изменить тип связи Элементный Структурный 14в перейти от прямолинейного движения к вращательному, использовать центробежную силу. + Использовать, создать запас реального или потенциального ресур- са энергии Ресурсный 15 Принцип динамичности: 15а характеристики объекта (или внешней среды) должны ме- няться так, чтобы быть опти- мальными на каждом этапе работы; + Повысить идеальность системы, оптимизиро- вать ее функциониро- вание Функциональный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 156 разделить объект на части, спо- собные перемещаться относитель- но друг друга; + Изменить параметры связи Структурный 15в если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным, переме- щающимся. + Изменить параметры связи системы со сре- дой Коммуникационный 16 Принцип частичного или избы- точного действия: если трудно получить 100% тре- буемого эффекта, надо получить «чуть меньше» или «чуть больше» — задача при этом существенно упростится. + + Изменить параметры функции системы Функциональный 17 Принцип перехода в другое изме- рение: 17а трудности, связанные с движением (или размещением) объекта по ли- нии, устраняются, если объект при- обретает возможность перемещать- ся в двух измерениях (т. е. на плос- кости). Соответственно задачи, связанные с движением (или разме- щением) объектов в одной плоско- сти, устраняются при переходе к пространству в трех измерениях; + Оптимизировать раз- мещение элементов в системе Структурный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 176 использовать многоэтажную компоновку объектов вместо одноэтажной; + Оптимизировать раз- мещение элементов в системе Структурный 17в наклонить объект или поло- жить его «на бок»; -н Оптимизировать раз- мещение элементов в системе Структурный 17г использовать обратную сто- рону данной площади; + Изменить количество входов - выходов эле- мента Элементный 17д использовать оптические по- токи, падающие на соседнюю площадь или обратную сторо- ну имеющейся площади. + Добавить связи между элементами, в том чис- ле, связи, содержащие элементы - посредники Структурный 18 Принцип использования ме- ханических колебаний: 18а привести объект в колеба- тельное движение; + + Изменить состояние управляемой подсис- темы переменными управления У правленческий 186 если такое движение уже со- вершается, увеличить его час- тоту (вплоть до ультразвуко- вой); + + Изменить состояние управляемой подсис- темы переменными управления У правленческий Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 18в использовать резонансную частоту; + + Получить системный эффект от комплекси- рования воздействий Интеграционный 18г применить вместо механиче- ских вибраторов пьезовибра- торы; + + Заменить элемент на другой, с иной физиче- ской основой Элементный 18д использовать ультразвуковые колебания в сочетании с элек- тромагнитными полями. + + Получить системный эффект от комплекси- рования воздействий Интеграционный 19 Принцип периодического дей- ствия: 19а перейти от непрерывного дей- ствия к периодическому (им- пульсному); + Изменить параметры функции Функциональный 196 если действие уже осуществ- ляется периодически, изме- нить периодичность; + Изменить параметры функции Функциональный 19в использовать паузы между импульсами для другого дей- ствия. + Использовать, создать запас реального или потенциального ресур- са времени Ресурсный 20 Принцип непрерывности по- лезного действия: Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 20а вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с полной на- грузкой); + Преобразовать функ- цию из дискретной в непрерывную Функциональный 206 устранить холостые и проме- жуточные ходы. + Повысить идеальность системы, оптимизиро- вать ее функциониро- вание Функциональный 21 Принцип проскока: вести процесс или отдельные его этапы (например, вредные или опасные) на большой скоро- сти. + Изменить параметры функции Функциональный 22 Принцип “обратить вред в пользу”: 22а использовать вредные факто- ры (в частности, вредное воз- действие среды) для получе- ния положительного эффекта; + + Получить системный эффект от преобразо- вания вредных ресур- сов в полезные Интеграционный 226 устранить вредный фактор за счет сложения с другими вредными факторами; + + Получить системный эффект от комплекси- рования воздействий Интеграционный лава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 22в усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он пере- стал быть вредным. + + Получить системный эффект от преобразо- вания вредных ресур- сов в полезные Интеграционный 23 Принцип обратной связи: 23а ввести обратную связь; + Создать управляющую подсистему и ввести обратную связь У правленческий 236 если обратная связь есть, из- менить ее. + Изменить управляю- щую подсистему для оптимизации функцио- нирования управляе- мой подсистемы Управленческий 24 Принцип “посредника”: 24а использовать промежуточный объект, переносящий или пе- редающий действие; + Разорвать связь и по- местить в разрыв эле- мент - посредник Структурный 246 на время присоединить к объ- екту другой (легко- удаляемый) объект. + Добавить элемент в систему Структурный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 25 Принцип самообслуживания: 25а объект должен сам себя об- служивать, выполняя вспомо- гательные и ремонтные опе- рации; + + Использовать вспомо- гательные, дополни- тельные, нейтральные функции, сопровож- дающие реализацию главной функции Интеграционный 256 использовать отходы (энер- гии, вещества). + + Использовать, создать запас реального или потенциального ком- бинированного ресурса Ресурсный 26 Принцип копирования: 26а вместо недоступного, сложно- го, дорогостоящего, неудоб- ного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии; + + Заменить объект на модель Целевой 266 заменить объект или систему объектов их оптическими ко- пиями (изображениями). Ис- пользовать при этом измене- ние масштаба (увеличить или уменьшить копии); + + Заменить объект на модель Целевой Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 26в если используются видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрасным и ультрафиолетовым. + + Заменить элемент на другой с альтернатив- ными свойствами, с иной физической осно- вой Элементный 27 Принцип дешевой недолго- вечности взамен долговечно- сти: заменить дорогой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом неко- торыми качествами (напри- мер, долговечностью). + + Заменить элемент на другой с альтернатив- ными свойствами, с иной физической осно- вой Элементный 28 Принцип замены механиче- ской схемы: 28а заменить механическую схему оптической, акустической или «запаховой»; + + Заменить функцию на альтернативную, про- тивоположную Функциональный 286 использовать электрические, магнитные и электромагнит- ные поля для взаимодействия с объектом; + + Изменить тип связи Структурный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 28в перейти от неподвижных по- лей к движущимся, от фикси- рованных — к меняющимся во времени, от неструктурных — к имеющим определенную структуру; + + Изменить состояние управляемой подсис- темы переменными управления У правленческий 28г использовать поля в сочета- нии с ферромагнитными час- тицами. + + Получить системный эффект от комплекси- рования в разных соче- таниях потоков веще- ства, энергии и инфор- мации Интеграционный 29 Принцип использования пневмо- и гидроконструкций: вместо твердых частей объек- та использовать газообразные и жидкие: надувные и гидро- наполняемые, воздушную по- душку, гидростатические и гидрореактивные. + + Заменить элемент на другой с альтернатив- ными свойствами, с иной физической осно- вой Элементный 30 Принцип использования гиб- ких оболочек и тонких пле- нок: Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 ч© QO 30а вместо обычных конструкций использовать гибкие оболочки и тонкие пленки; + + Заменить элемент на другой с альтернатив- ными свойствами, с иной физической осно- вой Элементный 306 изолировать объект от внеш- ней среды с помощью гибких оболочек и тонких пленок. + + Изменить тип связей системы со средой Коммуникационный 31 Принцип применения порис- тых материалов: 31а выполнить объект пористым или использовать дополни- тельные пористые элементы (вставки, покрытия и т. д.); + + Заменить элемент на другой с альтернатив- ными свойствами, с иной физической осно- вой Элементный 316 если объект уже выполнен пористым, предварительно заполнить поры каким-то ве- ществом. + + Получить системный эффект от комплекси- рования в разных соче- таниях потоков веще- ства, энергии и инфор- мации Коммуникационный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-мегода
Продолжение таблицы 4.2 32 Принцип изменения окраски: 32а изменить окраску объекта или внешней среды; + + + + Изменить свойства элемента. Изменить параметры связи системы со сре- дой Элементный Коммуникационный 326 изменить степень прозрачно- сти объекта или внешней сре- ды. + + + + Изменить свойства элемента Изменить параметры связи системы со сре- дой Элементный Коммуникационный 33 Принцип однородности: объ- екты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же ма- териала (или близкого ему по свойствам). + + Преобразовать струк- туру системы в одно- родную, изотропную Структурный 34 Принцип отброса и регенера- ции частей: Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода чо 40
Продолжение таблицы 4.2 34а выполнившая свое назна- чение или ставшая ненужной часть объекта должна быть отброшена (растворена, испа- рена и т. д.) или видоизменена непосредственно в ходе рабо- ты; + Удалить элементы из системы Структурный 346 расходуемые части объекта должны быть восстановлены непосредственно в ходе рабо- ты. + Добавить элементы в систему Структурный 35 Принцип изменения физико- химических параметров объ- екта: 35а изменить агрегатное состоя- ние объекта; + + Изменить параметры элемента Элементный 356 изменить концентрацию или консистенцию; + + Изменить параметры элемента Элементный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 35в изменить степень гибкости; + + Изменить параметры элемента Элементный 35г изменить температуру. + г + Изменить параметры элемента Элементный 36 Принцип применения фазо- вых переходов: использовать явления, возни- кающие при фазовых перехо- дах, например, изменение объема, выделение или по- глощение тепла и т. д. + + Использовать вспомо- гательные, дополни- тельные, нейтральные функции, сопровож- дающие реализацию главной функции Интеграционный 37 Принцип применения тепло- вого расширения: 37а использовать тепловое рас- ширение (или сжатие) мате- риалов; + + Изменить параметры элемента Элементный 376 использовать несколько мате- риалов с разными коэффици- ентами теплового расшире- ния. + + Получить системный эффект от комплекси- рования в разных соче- таниях потоков веще- ства, энергии и инфор- мации Интеграционный 38 Принцип применения сильных окислителей: Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Продолжение таблицы 4.2 38а заменить обычный воздух обогащенным; + + Изменить параметры элемента Элементный 386 заменить обогащенный воздух кислородом; + + Изменить параметры элемента Элементный 38в воздействовать на воздух и кислород ионизирующим из- лучением; + + Изменить параметры элемента Элементный 38г использовать озонированный кислород; + + Изменить параметры элемента Элементный 38д заменить озонированный ки- слород (или ионизированный) озоном. + + Изменить параметры элемента Элементный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
Окончание таблицы 4.2 39 Принцип применения инерт- ной среды: 39а заменить обычную среду инертной; + + Изменить параметры связи системы со сре- дой Коммуникационный 396 вести процесс в вакууме. + + Изменить параметры связи системы со сре- дой Коммуникационный 40 Принцип применения компо- зиционных материалов: перейти от однородных мате- риалов к композиционным. + Изменить свойства элемента Элементный Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода
104 Глава 4. Взаимосвязь приемов ТРИЗ и аспектов PN-метода Представленные в таблицах 4.1.и 4.2 соответствия между приемами устранения ТП и разрешения ФП и действиями, возможными к выполне- нию в рамках того или иного аспекта PN -метода, не являются строгими. Автор их видит в таком виде. Вполне вероятно, что читатели, с учетом своих индивидуальных предпочтений, могут усмотреть другие соотноше- ния, более правильные с их точки зрения. Это не является принципиаль- ным. Основное предназначение таблиц - демонстрация работоспособно- сти метода. Анализ представленных в таблицах 4.1 и 4.2 сведений позволяет сформулировать следующие выводы: 1. Предложенный PN-метод разрешения противоречий обеспечивает получение решений тех задач, которые выбраны в качестве тестовых и в классической ТРИЗ решались с помощью приемов разрешения ТП и ФП. 2. Принятое допущение о том, что все выделяемые в ТРИЗ ТП и ФП могут быть разрешены в пространстве или во времени, оказалось верным. При этом различий в решении примеров, относимых в рассмотренных за- дачах к примерам, содержащим в своей основе ТП или ФП, не выявлено. Важным является то, что многие приемы разрешения ТП и ФП до- пускают получение решения и в пространстве и во времени одновремен- но. Примеры, представленные в [53], это не демонстрируют. Прямое ука- зание PN-метода на необходимость рассматривать работу с противоре- чиями в пространстве и во времени почти автоматически формируют понимание возможности получения и иных решений, причем качественно иных. 3. Распределение приемов разрешения ТП и ФП по системным аспек- там PN-метода оказалось крайне неравномерным. Полностью исключен- ным из рассмотрения оказался информационный аспект. По другим ас- пектам имеются лишь отдельные упоминания, в то время как, например, структурный и элементный аспекты упоминаются наиболее часто. Отме- ченная неравномерность предоставляет возможность искать и находить новые творческие решения рассмотренных примеров.
Глава 5 Примеры применения метода Приводимые ниже примеры подобраны следующим образом. Первый пример является классическим, так как носит чисто технический характер. Он заимствован из [21]. Второй пример, наряду с техническими вопросами, содержит органи- зационную составляющую. Его предназначение - показать, что в случае применения PN-метода переход от технических к организационным ре- шениям является вполне естественным, никаких отдаленных аналогий проводить не требуется. Кроме того, здесь же демонстрируется широкая распространенность в действительности технических решений, описы- ваемых в рамках информационного аспекта, который отсутствует в пе- речне классических приемов работы с противоречиями. Третий пример является переходным между словесно описанными примерами 1 и 2 и последующей графической информацией, демонстри- рующей применение PN-метода. Его предназначение - методическое. Приведенные в примере цифро-буквенные обозначения сообщают читате- лю о системных действиях, выполненных для получения конечного ре- зультата. Предполагается, что аналогичная схема работы сохранена и да- лее, в примерах, получивших графическое отображение. Пример 1 Обмотки электрических машин закладываются в пазы, сделанные в железе статора (а у некоторых машин - и ротора) и закрепляются специ- альными пластмассовыми клиньями. Клинья должны плотно прижимать обмотку, чтобы она не могла шевелиться от вибраций. Длина каждого клина - 15 - 20 см при длине обмотки в несколько метров. Клинья встав- ляют в паз один за другим и проталкивают вперед. Но, чем плотнее клин прижимает обмотку, тем труднее его вставлять. Иногда его даже вбивают в паз с помощью специальных пневматических молотков, но это опасно, так как можно легко повредить обмотку. Как быть? Данный пример интересен во многих отношениях. Например, в ходе решения задачи ее автор указывает на наличие в анализируемом объекте ФП. А приемы, применяемые для его разрешения, выбираются им из спи- ска приемов устранения ТП. Этот факт является еще одним подтвержде- нием того, что граница между ФП и ТП является условной, размытой, и решатель задачи всегда оказывается на развилке: по какому пути идти? Формулировка ФП, предложенная в задаче, звучит так: клин должен быть толстым, чтобы надежно прижимать обмотку, и он должен быть тонким, чтобы легко входить в паз. Из формулировки ФП следует, что
106 Глава 5. Примеры применения метода противоречие подлежит разрешению во времени: когда клинья вставляют в паз, они должны быть тонкими, а после этого должны становиться тол- стыми. Так как задача принята к рассмотрению произвольно, то есть все ос- нования полагать, что и любая другая задача, так же, как и данная, будет допускать устранение противоречия или во времени или в пространстве. Это соответствует принятой в PN-методе схеме работы с противоречиями. Ход мыслей автора задачи, описанный в [21] при поиске решения был следующим. Применение приема №29 устранения ТП - использование пневмати- ческих и гидравлических конструкций: можно, например, заложить под клин какой - либо мешок, а затем его накачать, заполнив твердеющей эпоксидной композицией. Решение отклонено, так как усложняет конст- рукцию, изделие становится неразборным, кроме того, защищено патен- том. Применение приема №17 - трудности, связанные с движением или размещением объекта по линии устраняются, если объект приобретает возможность перемещаться в двух измерениях: можно торцы клиньев сре- зать не под прямым, а под острым углом. Тогда при прикладывании осе- вой силы клинья будут перемещаться в продольном и перпендикулярном направлениях. Решение отклонено, так как нужна большая осевая сила для сжатия клиньев, а где ее взять - не известно. Данное решение также защищено патентом. Тем не менее, идея данного решения была подвергнута автором зада- чи дальнейшему анализу и на основе применения приема №25 - принципа самообслуживания и приема №24 - принципа посредника получено новое патентоспособное решение - стягивать клинья тросиком, как это показано на рис. 5.1. Рис. 5.1 Техническое решение по закреплению обмотки клиньями: 1 - обмотка; 2 - клинья; 3 - тросик; 4 - гайка; 5 - шпилька.
Глава 5. Примеры применения метода 107 Последовательность шагов, пройденных автором задачи при поиске приемлемого решения, показывает, что трудно сразу получить хорошее конечное решение и приходится анализировать несколько допустимых вариантов. Данный подход сохранен и при поиске вариантов решения этой же задачи с помощью PN-метода. Дополнительный анализ технического ре- шения, представленного на рис. 5.1, позволил сформулировать новые во- просы. В систему включены дополнительные элементы - тросик, шпилька, гайка. Это не приближает решение к идеальному. Тросик оказывается по- стоянно нагруженным - в течение всего времени эксплуатации электро- двигателя - от создания до утилизации. Оправдано ли это? Клиньев, вставляемых в один паз, несколько и все они одинаковые. Нельзя ли здесь что - нибудь найти? Часто для получения нового решения целесообразно применить дробление и динамизацию объекта. Можно ли получить реше- ние, двигаясь в этом направлении? После формулирования таких вопросов поиск варианта приемлемого технического решения осуществлялся путем последовательного перебора действий по разрешению противоречия в составе всех аспектов системно- го подхода и выделения тех из них, которые могут иметь отношение к данной задаче: - изменить форму клина (Э2); - изменить количество входов - выходов клина (Э4); - заменить клин на другой, с альтернативными свойствами (Э5); - преобразовать структуру системы клиньев в неоднородную (СТР13); - выделить и использовать функции составных частей системы клиньев (Ф5); - получить системный эффект от комплексирования клиньев (ИНТ1); - изменить границы системы клиньев (К4). Действия по преобразованию системы клина (Э2 иЭ4) можно рас- сматривать совместно. Наклонные торцы клиньев воспринимают резуль- тирующую силу, действующую перпендикулярно к наклонной поверхно- сти. А если все же разнести в пространстве ее горизонтальную и верти- кальную составляющие (то есть, увеличить количество входов - выходов)? Развивая мысль в этом направлении, можно получить следую- щее техническое решение по форме соприкасающихся поверхностей клиньев (рис. 5.2).
108 Глава 5. Примеры применения метода Рис.5.2 Новое решение по изготовлению клиньев: 1,2- клинья. В таких клиньях выступы на боковых поверхностях (измененная форма клиньев) позволяют разделить силу на две - Р1 и Р2, причем боль- шая по величине сила Р2 становится необходимой только на этапе сборки, в эксплуатации достаточно ее минимального значения. Сила Р1 реализу- ется самой конструкцией клина. Если же плоскость контакта клиньев из А1-В1 повернуть до положения А2-В2, то тогда вообще формируется за- мок и в эксплуатации полностью исчезает необходимость в дополнитель- ной силе Р2. Представленный вариант исполнения клиньев можно принять в каче- стве приемлемого решения. Однако, в нем, как и в аналоге (рис. 5.1), со- храняется недостаток - продольное движение поверхности клина, контак- тирующей с обмоткой, в том числе, и тогда, когда указанная поверхность сильно прижата к обмотке. То есть, обмотку можно повредить. Чтобы устранить этот недостаток, нужно стремиться только к верти- кальному перемещению клиньев при их контакте с обмоткой. Этот ре- зультат достигается, если объединить действия СТР 13 и Ф5 - систему клиньев сделать неоднородной и выделенной неоднородности придать другое функциональное предназначение. Например, каждый клин в вер- тикальной плоскости разделить на три части: верхняя и нижняя часть, контактирующие с окружением, должны перемещаться только вертикаль- но, а средняя часть должна иметь возможность совершать вращательное движение. Если средняя часть будет иметь разные размеры по высоте и ширине, то при ее проворачивании будет обеспечиваться расклинивание обмотки. Для удобства проворачивания средней части, она может быть выполнена полой. В указанную полость, например, квадратную в попе- речном сечении, на этапе сборки вставляется квадратный ключ - вороток, средняя часть проворачивается до положения «на ребро», после чего ключ - вороток извлекается из полости.
Глава 5. Примеры применения метода 109 Приблизительно на такие же решения нацеливают интеграционное действие ИНТ1 и коммуникационное К4: в объеме, занимаемом одним клином, оказались размещенными три части, то есть, произошло комплек- сирование объектов. Кроме того, внутренняя полость в средней части из- меняет границы системы. Рассмотрение действие Э5 - заменить клин на другой, с альтернатив- ными свойствами - позволяет предложить следующее решение. В сущест- вующей конструкции клин монолитный. А если его разделить на части, превратить в гранулы или шарики определенного размера? В этом случае, например, вибрацией, на этапе сборки их можно уплотнить в полости, за- нимаемой клиньями, а свободный торец полости закрыть пробкой. Поиск вариантов может быть продолжен, но и уже полученные ре- шения демонстрируют работоспособность метода в достаточном объеме. Пример 2 Многие люди, особенно жители крупных городов, являются свидете- лями и участниками огромных транспортных пробок на дорогах. Одна из их причин - наличие перекрестков, в том числе, на перекрестках. Стремясь создать перекрестки, обеспечивающие свободное движение транспорта в разных направлениях, можно сформулировать следующее ТРИЗ-П: перекресток должен быть, чтобы обеспечивать возможность из- менять направление движения транспорта, и должен отсутствовать, чтобы движение было свободным. Последовательный анализ системных аспектов приводит к следую- щему результату. Из списка возможных действий по разрешению ТРИЗ-П можно выбрать следующие действия: - в составе системно-элементного аспекта (2А): - изменить параметры проезжих частей, образующих перекре- сток (Э2); - изменить положение проезжих частей (ЭЗ); - изменить количество входов - выходов каждой проезжей час- ти (Э4); - в составе системно-структурного аспекта (ЗА): - устранить связи между проезжими частями, образующими пе- рекресток (СТР1); - преобразовать структуру системы в неоднородную, анизо- тропную (СТР13); - в составе системно-функционального аспекта (4А): - оптимизировать функционирование перекрестка (Ф1); - преобразовать функцию перекрестка из дискретной в непре- рывную (Ф7); - в составе системно-ресурсного аспекта (5А):
по Глава 5. Примеры применения метода - использовать, создать запас реального или потенциального ресурса пространства (Р1); - использовать, создать запас реального или потенциального ресурса времени (Р2); - использовать, создать запас реального или потенциального ресурса энергии (Р4); - использовать, создать запас реального или потенциального информационного ресурса (Р5); - использовать ресурсы человека (Р8); - оптимизировать расход ресурса (Р9); - в составе системно-интеграционного аспекта (6А): - получить системный эффект от разделения транспортных по- токов (ИНТЗ); - в составе системно-коммуникационного аспекта (7А): - изменить границы системы (К4); - в составе системно-управленческого аспекта (9А): - изменить состояние перекрестка управляющими действиями (УПР2); - изменить предназначение управляющей подсистемы (свето- фора) (УПРЗ); - преобразовать управляющее воздействие из дискретного в не- прерывное (УПР6); - изменить количество управляющих воздействий, направлен- ных на один перекресток (УПР10); - в составе системно-информационного аспекта (10А): - увеличить количество внутренней информации системы (ИНФ1); - изменить информацию по виду (ИНФЗ); - изменить носитель информации (ИНФ4); - изменить свойства информации (ИНФ5); - изменить вид информационного процесса (ИНФ6); - изменить параметры информации (ИНФ7). Последовательное рассмотрение выделенных системных действий и их преобразование во времени или в пространстве позволяет получить следующие результаты: - Э2+2Пр - увеличить ширину проезжих частей; увеличить (умень- шить) длину проезжих частей, формирующих перекресток; преобразовать форму перекрестка (собственно площадки пересечения проезжих частей) в квадратную, прямоугольную или другой формы; - ЭЗ+4Пр - изменить угол вхождения проезжей части в перекресток (под прямым, острым, тупым углом к другим проезжим частям);
Глава 5. Примеры применения метода 111 - Э4+1Пр - разделить проезжую часть на отдельные полосы, имею- щие свое место вхождения в перекресток (по горизонтали, на одном уров- не), или Э4+5Пр - по вертикали, на разных уровнях. Аналогичные шаги надлежит выполнить, преобразуя системные дей- ствия во времени. Например, Э2+1Вр - изменять ширину проезжей части в зоне перекрестка лишь на определенное время. Дальнейшее развитие этого способа преобразования - менять ширину проезжей части непре- рывно, в зависимости от интенсивности транспортного потока в том или ином направлении. В целом, из приведенных примеров алгоритм применения PN-метода очевиден. Безусловно, при его реализации получаются разные решения: разные по силе, творческие или расчетные, инженерные. И решений по- лучается слишком много, а это уже недостаток. Вместе с тем необходимо отметить, что появление недостатка обу- словлено учебным характером примера. Если, например, указать в задаче, что рассматривается пересечение вполне конкретных улиц Абрикосовой и Виноградной, то многие потенциально возможные решения отпадут сами собой. Подобный перебор вариантов может быть продолжен по всем другим аспектам. Ниже приведены только те примеры, которые, с точки зрения автора, позволяют получить наиболее интересные решения. Р8 - использовать ресурсы человека. Правилами дорожного движе- ния определено: запрещается выезжать на перекресток, если образовался затор. Это выполняется? - Нет. Как только сигнал светофора разрешает движение, водителй считают за честь выехать на перекресток и прямо в центре его остановиться, блокируя всякое движение. Если ресурс челове- ка задействовать правильно - ситуация на перекрестке улучшится. Как это сделать? Водитель видит затор, то есть, воспринимает визуальную информа- цию, но не реагирует на нее. Если же на перекрестке будет находиться со- трудник ДПС и жезлом запретит водителю въезд на перекресток, то такую визуальную информацию водитель воспримет и наверняка будет на нее реагировать. В чем разница (именно разница, имеющая отношение к рас- сматриваемой теме)? Очевидно, изменилась сила информационного воздействия на води- теля (ИНФ7) (в том числе, позволяющая предвидеть возможные послед- ствия при нарушении требования), и изменилась адресность информации (ИНФ5) - сигнал сотрудника ДПС адресован конкретному водителю, а не всему безликому потоку. Имеются ли резервы улучшения ситуации через совершенствование светофора? Да, светофор, а точнее - регулирующее устройство, должно взять на себя дополнительные функции, в том числе, ИНФ5, ИНФ7.
112 Глава 5. Примеры применения метода Один из возможных вариантов совершенствования светофора - сде- лать его более «интеллектуальным», способным оценивать дорожную си- туацию на перекрестке. Используя принятую системную терминологию, это действие может быть названо «увеличить количество внутренней ин- формации системы» (ИНФ1). Затем, на основе этой увеличенной внутрен- ней информации, регулирующее устройство - светофор должно формиро- вать адресный поток информации (или визуальной увеличенной силы в виде яркого слепящего луча, направленного на водителя - нарушителя, или звуковой, формирующей у водителя чувство дискомфорта (опасно- сти?), или вибрационной, формируемой, например, созданием искусст- венных неровностей на проезжей части в момент начала движения в затор и т.п.). Учитывая, что отдельные перекрестки имеют ключевое значение для движения транспорта в целом, изложенные предложения могут быть вполне оправданными. Экономия средств от уменьшения времени пребы- вания сотен водителей в пробках может быть достойной компенсацией увеличенных расходов на техническое оснащение последнего. Интеллектуальный светофор может обеспечить решение и другой за- дачи, обратной к рассмотренной. Например, пустынный перекресток, подъезжает единственный автомобиль, останавливается и ждет появления зеленого сигнала. Досадно теряется время, а было бы хорошо, чтоб свето- фор сам определил возможность пропуска автомобиля и переключил со- ответствующий сигнал. Такая ситуация соответствует системному дейст- вию «создать управляющую подсистему и включить ее в цепь обратной связи» (УПР1). Еще некоторые варианты решений, уже реализованные на практике: - установка рядом со светофором цифровых табло, информирующих участников движения о времени до переключения сигналов светофора - это конкретная реализация системного действия «изменить свойства ин- формации» (ИНФ5) в виде «увеличить полноту информации». До некото- рого времени такие табло были ориентированы на пешеходов. В послед- нее время изготавливаются такие же табло для водителей; - формирование звуковых сигналов при разрешающем сигнале све- тофора, помогающих людям со слабым зрением перейти проезжую часть. Соответствует системному действию «изменить информацию по виду» (ИНФЗ), приводящему к тому, что традиционные «красный - желтый - зеленый» визуальные сигналы дополняются звуковыми. Если этот пример анализировать дальше, то можно отметить, что характер звукового сигна- ла по мере завершения времени его действия также меняется, то есть, временной подход к организации доведения звуковой информации участ- никам движения усилен еще больше. Звуковая информация на перекрест- ке - это, в первую очередь, мера, направленная на помощь людям со сла- бым зрением. Но одновременно она является, как и в предыдущем приме-
Глава 5. Примеры применения метода 113 ре, дополнением к визуальной информации, средством повышения орга- низованности участников движения на перекрестке и в итоге - повыше- ния его пропускной способности; - вынесение далеко вперед перед перекрестком информации на све- товых табло о состоянии перекрестка. Соответствует системному дейст- вию «внешнюю информацию системы передавать в измененную внеш- нюю среду» (ИНФ2) и пространственному подходу к решению задачи. У водителей появляется возможность заблаговременно изменить направле- ние движения и вообще исключить сложный перекресток из своего мар- шрута. Все последние приведенные варианты решений объединяет одно - они реализуют действия из перечня системно - информационного аспек- та. Тем самым показывается, что отмеченное в тексте отсутствие инфор- мационного аспекта в перечне классических приемов работы с противо- речиями свидетельствует об его неполноте. В реальной жизни многие грани этого аспекта уже реализованы и продолжают реализовываться по нарастающей. PN-метод такие преобразования хорошо отслеживает и обеспечивает возможность получения новых решений. Пример 3 Основное предназначение крана - поднимать грузы. Желательно большие по массе, на большую высоту и на большом удалении от места установки крана. Чтобы обеспечить такие условия поднятия груза, стрела должна быть длинней. Но длинная стрела создает серьезные затруднения при движении крана по дорогам. Кроме того, длинная стрела не обеспечи- вает поднятие тяжелых грузов. Соответственно стрела должна быть длин- ной (рис.4) для поднятия грузов на большую высоту и должна быть ко- роткой (рис.5) для удобства движения крана по дорогам и при работе с большими грузами - известный в ТРИЗ-учебниках пример противоречия. Разрешается сформулированное противоречие во времени через создание телескопической стрелы. В один момент времени стрела находится в сло- женном состоянии, в другой - в выдвинутом. В соответствии с PN- методом представленное ТРИЗ-противоречие может быть разрешено вы- полнением действий Э2+1Вр (иметь разную длину стрелы в разные мо- менты времени). В развернутой и более полной форме это же преобразо- вание может быть описано через действия СТР6+СТРЗ+1Пр+1Вр или Э6+СТРЗ+1Пр+1Вр.
114 Глава 5. Примеры применения метода Рис.4 Кран с телескопированной стрелой. Иллюстрации к методу В представленном ниже подразделе собрано более 300 графических иллюстраций к PN-методу. Большее их количество предназначено для де- монстрации конкретных действий метода, обеспечивающих разрешение противоречий. Некоторая часть иллюстраций применена для раскрытия существа линий развития, входящих в состав исторического аспекта ме- тода. Выбор именно графической формы предопределен следующими причинами. Мышление человека, в соответствии с наиболее известной классифи- кацией, подразделяется на три вида: - предметно-действенное или наглядно-действенное; - наглядно-образное; - словесно-логическое (отвлеченное, теоретическое). Особенностью предметно-действенного мышления является то, что задачи решаются при помощи реального, физического мира непосредст- венно в акте деятельности. Это тот случай, когда человек не ставит перед собой какой-то задачи, а мыслит в ходе действия. Этот вид мышления ха-
Глава 5. Примеры применения метода 115 рактерен для детей, но присутствует и у взрослых людей наряду с их раз- витым понятийным мышлением. Наглядно-образное мышление - это вид мыслительного процесса, ко- торый осуществляется непосредственно при восприятии окружающей действительности и без этого осуществляться не может. Оно характеризу- ется тем, что мыслительная деятельность осуществляется на образном ма- териале. Наибольшую роль при этом играют зрительные, слуховые и дви- гательные образы. В ходе мышления этого вида происходит оперирование образами, при этом обеспечивается: - возникновение наиболее разнообразных и непосредственных психи- ческих репрезентаций окружающего мира с максимально возможной для субъекта степенью их достоверности, то есть соотнесенности с элемента- ми физической реальности; - сенсомоторный уровень взаимодействия с реальностью, то есть за- пуск возникающими чувственными репрезентациями безусловно - и ус- ловно-рефлекторных движений и сложных действий; - создание чувственной основы для дальнейшего символического мо- делирования, репрезентирования и познания мира. Вместе с тем, чувственный уровень не обеспечивает глубокого пони- мания субъектом внутренних отношений между сенсорно моделируемы- ми сущностями [55]. Словесно-логическое мышление - это мышление в форме знаков, чи- сел, кодов, идей и понятий. Оно функционирует на базе языковых средств и осуществляется посредством слов, речи. В этой связи данный вид мыш- ления именуется йце речевым мышлением. Словесно-логическое мышле- ние, являясь теоретическим, абстрактным, подчиняется системе логиче- ских правил и операций: анализу, синтезу, сравнению, обобщению, абст- рагированию. Оно является наиболее продуктивным и во многих исследованиях определяется как наивысший уровень мышления. Это тот уровень мышления, на котором человек вскрывает связи и отношения пу- тем не физического перемещения предметов, а соотнесения друг с другом образов одного и того же предмета или образов разных предметов [62]. Принято считать, что наглядно-образное мышление связано с рабо- той правого полушария головного мозга человека, а словесно-логическое мышление - левого полушария. В способах переработки информации двумя полушариями, как известно, существует целый ряд особенностей. Полагают, что левое полушарие осуществляет переработку информации аналитически и последовательно, являясь «временным», а правое - одно- временно и целостно, являясь «пространственным». Именно специализа- ция полушарий позволяет человеку познавать мир, пользуясь не только словесно - грамматической логикой, но и интуицией с ее пространственно - образным подходом к явлениям и моментальным охватом целого.
116 Глава 5. Примеры применения метода По-видимому, правое полушарие быстрее, чем левое, обрабатывает поступающую информацию. Зрительно-пространственный анализ стиму- лов сначала осуществляется в правом полушарии, а затем передается в ле- вое, где происходит окончательный высший, семантический анализ и осознание характера этих стимулов. Принято считать, что на способности правого полушария восприни- мать информацию в целом, работать сразу по многим каналам и, в усло- виях недостатка информации, восстанавливать целое по его частям бази- руются творческие способности человека. Автор [24], например, отмечает, что научное творчество, связанное с открытием явлений и общих закономерностей развития реального мира, имеет опору на абстрактное, словесно-логическое мышление. Техниче- ское творчество, в ходе которого осуществляется практическое (техноло- гическое) преобразование действительности, традиционно связывают с наглядно-образными и наглядно-действенными видами мышления. Примеры задач, ориентированные на словесно-логическую интерпре- тацию их условий, были представлены в разделе 4. Здесь же читателям предлагается при оценке условий задач опираться на деятельность право- го полушария, то есть в большей мере опираться на собственное нагляд- но-образное мышление. Второй весомой причиной, предопределившей графическую форму представления примеров, явилось включение в состав PN-метода инфор- мационного аспекта. «Изменить информацию по виду» - одно из систем- ных действий этого аспекта. Рассматривая примеры, читатели могут само- стоятельно оценить силу указанного преобразования. Структура примеров, за редким исключением, одинакова: - указывается объект анализа; - представляется графическое изображение исходного и преобразо- ванного состояний объекта; - указывается системное действие, позволившее преобразовать ис- ходный объект в некоторый новый. При этом отмечается, каким образом это преобразование выполнено - в пространстве или во времени. Смысл многих примеров в такой форме преподнесения достаточно очевиден. Там, где, по мнению автора, графическое изображение может быть интерпретировано не однозначно, приводятся краткие пояснения. Примеры основаны на реинвентинге - обращении к уже кем-то решенным примерам, и предусматривают подбор требуемых преобразований, приво- дящих к уже существующему решению. Авторство на демонстрируемое решение при этом не устанавливается. За случайные совпадения, полу- чившие в примерах другую интерпретацию, чем это предусматривалось их настоящими авторами, автор заранее приносит свои извинения. Автор не утверждает также, что представленные в качестве примеров решения
Глава 5. Примеры применения метода 117 соответствуют критериям изобретения, но исходит из того, что в ходе создания большинства из них осуществлялось разрешение ТРИЗ- противоречия. Особенностью приведенных примеров является то, что в них пред- ставлены реально существующие образцы. Это означает, что само техни- ческое решение может быть сильным или не очень, тем не менее, специа- листы, его создававшие, согласились с таким его обликом и выпустили в свет. Этот факт является принципиальным. Ранее, при разработке приемов разрешения ТП и ФП, как правило, приемы подкреплялись примерами изобретений, что и было отмечено в разделе 4. Судьба же самих изобре- тений оставалась при этом вне поля зрения. Представляется, что это не совсем верно. Например, при решении задачи о повышении удерживаю- щей силы якоря указывается [63], что в соответствии с авторским свиде- тельством № 1 134 465 якорь выполняется в виде металлической плиты с холодильным агрегатом, позволяющим намораживать лед на поверхности плиты и за счет этого увеличивать общую массу якоря. Приводятся сведе- ния, что при массе плиты в 1 тонну и мощности холодильника 50 кВт че- рез минуту работы последнего удерживающая сила якоря достигает 200 т, а через 10-15 минут - 1000 тонн. Возникает законный вопрос: а как же за- коны физики? А как быть с тем, что лед плавает в воде, а не тонет? К со- жалению, пример кочует из книги в книгу, в том числе, размещен и в та- кой достойной книге как [63]. Сложным оказался вопрос группировки представленных иллюстра- ций. Первоначально они были размещены в последовательности, соответ- ствующей последовательности действий, представленных в общем списке PN-метода. Однако при таком размещении материал выглядел монотонно и больше походил на статистические данные, чем на предмет творчества. Кроме того, отдельные действия, например, формирование или воспри- ятие звуковой информации, трудно подкрепить иллюстрациями ввиду не- очевидности осуществляемых ими преобразований. В связи с обозначенными трудностями в основу окончательного по- рядка размещения иллюстраций положена некоторая тематическая схо- жесть объектов, подвергаемых преобразованиям. При этом в каждом из рассмотренных примеров противоречия сформулированы и разрешены относительно одной из сторон изображенных объектов или процессов. Другие же стороны остались вне рассмотрения, что позволяет представ- лять их в качестве исходных условий для составления читателями собст- венных формулировок противоречий и отыскания новых вариантов их разрешения. Следует обратить внимание на необходимость правильного воспри- ятия терминов «осуществить преобразование в пространстве» и «осуще- ствить преобразования во времени». Как уже отмечалось при описании
118 Глава 5. Примеры применения метода PN-метода, преобразования предусматривают не только разнесение объ- ектов, процессов, но и их совмещение в пространстве или во времени. В некоторых примерах не являются однозначными утверждения - в пространстве или во времени выполнены преобразования. Следует отме- тить, что эта неоднозначность не является критической и даже на уровне философского обоснования имеет свое объяснение: «Движение материи (изменение объекта) в пространстве теснейшим образом связано с движе- нием во времени - без движения во времени не может быть движения в пространстве» [30]. Для осуществления пространственных изменений не- обходимы затраты времени, для осуществления временных изменений не- обходимо наличие пространства, так как изменение объекта подразумева- ет изменение положения его составных частей относительно друг друга, либо пространственное перемещение всего объекта в целом. Следова- тельно, при разрешении любого противоречия оказываются задейство- ванными и пространство и время. Если противоречие разрешено, напри- мер, в пространстве, то это свидетельствует, скорее всего, лишь о том, что пространственная составляющая в этом случае является ведущей, преоб- ладающей. При отсутствии такого указания на преобладание того или иного подхода, противоречие может быть разрешено как в пространстве, так и во времени. Соответственно читатель вправе самостоятельно придать большую весомость тому или иному преобразованию и в итоге - получить новые решения, в том числе - отличающиеся от представленных.
Глава 5. Примеры применения метода 119 Примеры иллюстраций 1. Объект анализа - вода. Преобразован действием Э1 во времени. Примечание: обычно с понятием «вода» ассоциируется утоление жа- жды, процесс мойки и т.д., что обеспечивается некоторым набором ее свойств. Если эти свойства изменить, например, фазовым переходом, то существенными становятся другие ее свойства: преобразующаяся в лед вода увеличивается в объеме. Это явление и связанное с ним возникнове- ние направленного вовне усилия может приводить как к полезным, так и нежелательным последствиям. Основное предназначение одежды - создание для тела человека ком- фортных условий. В частности, куртка защищает от низких температур. Если принять во внимание не температуру, а другие реальные или воз- можные внешние воздействия, то становится очевидной потребность, на- пример, в яркой со светоотражающей раскраской, либо в маскирующей одежде. Следует отметить, что светоотражающие полосы покрывают не всю поверхность куртки, а соотношение площадей и формы разноцветных участков на маскирующей одежде не является случайным.
120 Глава 5. Примеры применения метода 2. Объект анализа - габаритные размеры стола. Преобразован дейст- вием Э2 во времени. стул,
Глава 5. Примеры применения метода 121 антенна телевизора или радиоприемника и т.д.
122 Глава 5. Примеры применения метода 3. Объект анализа - проекция лестницы на опорную поверхность. Преобразован действием Э2 в пространстве. 4. Объект анализа - габариты лестницы. Преобразован действием Э2 во времени. Исходный образец Преобразованные варианты Примечание: при одинаковой полной высоте лестницы при переходе от исходного образца к преобразованным вариантам в сложенном состоя- нии имеют уменьшающиеся габариты.
Глава 5. Примеры применения метода 123 Пример лестницы пассажирского вагона показывает, что уменьшение габаритов возможно не только по длине, но и по ширине. 5. Объект анализа - упор для лестницы. Преобразован действием ИНТ1 во времени.4
124 Глава 5. Примеры применения метода 6. Объект анализа - расстояние между зубьями расчески. Преобразо- ван действием Э2 в пространстве. Исходный образец Преобразованные варианты 7. Объект анализа - контакт зубьев расчески с окружением. Преобра- зован действием К1 (по содержанию преобразования - СТР4) во времени. Исходный образец Преобразованный вариант
Глава 5. Примеры применения метода 125 8. Объект анализа - симметрия/асимметрия. Преобразован действием Э2 в пространстве. Примечание: асимметрична палуба авианосца, асимметрична кабина шасси, асимметричны крепежные отверстия,
126 Глава 5. Примеры применения метода асимметричен рисунок протектора. В целом асимметрично любое состояние объекта, отличающееся от весов и являющееся рычагом. 9. Объект анализа - длина провода (стержня). Преобразован действи- ем Э2 в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант
Глава 5. Примеры применения метода 127 10. Объект анализа - толщина листа. Преобразован действием Э2 в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант И. Объект анализа - кирпич. Преобразован действием Э2 в про- странстве. Исходный образец Преобразованный вариант 12. Объект анализа - запрессовка подшипника. Преобразован дейст- вием Э2 во времени. Исходный образец Преобразованный вариант
128 Глава 5. Примеры применения метода Примечание: наружный и внутренний размеры подшипника имеют фиксированные значения. В корпусные детали подшипник устанавливает- ся с натягом, что является трудоемкой операцией. Задача упрощается, ес- ли размер подшипника является малым при установке и номинальным - все остальное время. 13. Объект анализа - прочность материала инструмента в зоне кон- такта с обрабатываемой средой. Преобразован действием Э2 в простран- стве. Примечание: термообработка зубьев полотна ножовки приводит к тому, что само полотно остается обычным, соответствующим применен- ной для его изготовления стали, а зубья приобретают повышенную твер- дость. Примечание: вся металлическая часть лопаты изготовлена из металла с одинаковыми показателями твердости. Для повышения износостойкости режущего периметра отвал бульдозера имеет специальные съемные эле-
Глава 5. Примеры применения метода 129 Примечание: на правом снимке ударные торцы молотка изготовлены из другого материала, что привело к изменению его предназначения - он может применяться, например, для рихтовочных работ. 14. Объект анализа - осадка судна. Преобразован действием ЭЗ во времени. 15. Объект анализа - количество входов - выходов. Преобразован действием Э4 в пространстве. Исходный образец Преобразованные варианты
130 Глава 5. Примеры применения метода 16. Объект анализа - указка. Преобразован действием Э5 в простран- стве. Исходный образец Преобразованный вариант *41
Глцва 5. Примеры применения метода 131 Э6 17. Объект анализа - неделимый элемент. Преобразован действием в пространстве. 18. Объект анализа - поперечное сечение проводника. Преобразован действием Э6 в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант Примечание: медный проводник должен иметь большое поперечное сечение для пропускания большого тока, и должен иметь малое попереч- ное сечение для сохранения гибкости. Кабель на снимке справа, выпол- ненная из большого количества тонких проволочек, позволяет разрешить исходное противоречие. 19. Объект анализа - пересечение проезжих частей. Преобразован действием СТР1 во времени
132 Глава 5. Примеры применения метода и в пространстве. Преобразован действиями Э4 и СТР5 в пространстве Преобразования СТР5 применимы и к объектам другого функцио- нального предназначения.
Глава 5. Примеры применения метода 133 20. Объект анализа - количество связей между взаимодействующими элементами. Преобразован действием СТР2 в пространстве. Исходный образец Преобразованные варианты
134 Глава 5. Примеры применения метода Примечание: связи могут быть постоянными и временными. В одних случаях они выполняют вспомогательные функции, в других - определя- ют работоспособность конструкции. Важно отметить, что, произнося сло- во «связь», почти автоматически подразумевается, что это некоторый до- полнительный элемент, отличающийся от тех, что уже имеются в системе. Далее будет показано, что это не всегда так. Используя преобразования СТР9 и СТР 10, можно получить новое техническое решение, в котором дополнительная связь формируется применением имеющихся в системе элементов.
Глава 5. Примеры применения метода 135 21. Объект анализа - тип связи между зубьями. Преобразован дейст- вием СТРЗ в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант Примечание: жесткая, неподвижная связь между зубьями ножовки заменена на подвижную в пильной цепи. 22. Объект анализа - сила воздействия света на глаза. Преобразован действием СТР4 в пространстве. Действием Э2 в пространстве
136 Глава 5. Примеры применения метода Примечание: наблюдается постепенный переход: для защиты глаз от яркого света вначале применяется отдельное устройство (абажур), затем - матовое покрытие всей поверхности лампочки и, наконец, - затенение только той части лампочки, через которую свет может попадать в глаза. 23. Объект анализа - гвоздь для временного соединения деталей. Преобразован действием СТР6 в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант Примечание: гвоздь традиционного исполнения хорошо держит со- единяемые детали, но его трудно извлекать, если соединение было вре- менным. Задача упрощается, при изготовлении гвоздя с двойной шляпкой. 24. Объект анализа - структура амортизатора. Преобразован дейст- виями СТР8 и СТР6 в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант
Глава 5. Примеры применения метода 137 25. Объект анализа - форма трубы. Исходный образец Преобразованные варианты длине они имели постоянное поперечное сечение. На практике часто тре- буется другое. Так, консольно закрепленная труба испытывает разную по величине нагрузку у основания и на противоположном конце. Противоре- чие состоит в том, что труба должна иметь большой диаметр, чтобы нести расчетную нагрузку, и должна иметь малый диаметр для уменьшения массы. Объект анализа преобразован: - действием Э2 в пространстве (снимок слева); - действием СТР6 и СТР8 в пространстве (снимок в центре); - действиями СТР2 и СТР6 в пространстве (снимок справа). Аналогичные решения реализуются и в других технических устрой- ствах. Например, дверная ручка, совмещая в себе требования прочности и дизайна, также может иметь форму, приближающуюся к форме балки равного сопротивления изгибу.
138 Глава 5. Примеры применения метода Такие же устремления разработчиков прослеживаются и в более мел- ких решениях, относящихся не к элементу в целом, а к его частям. На- пример, листы рессор автомобилей могут иметь вертикально исполнен- ные торцы, а могут быть и пологими, устраняющими скачок жесткости в месте присоединения очередного листа. 26. Объект анализа - шасси самолета. Преобразован действием ЭЗ (возможно - СТР7) во времени. Исходный образец Преобразованный вариант
Глава 5. Примеры применения метода 139 27. Объект анализа - размер клиренса автомобиля. Преобразован действием Э2 во времени. Примечание: автомобиль, расположенный справа, имеет регулируе- мый клиренс. 28. Объект анализа - фары автомобиля. Преобразован действием ЭЗ Преобразованный вариант во времени. Исходный образец 29. Объект анализа - автомобиль. Преобразован действием Ф5 в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант Примечание: автомобиль - это набор сборочных единиц, каждая из которых может выполнять разные функции. Например, кузов обеспечива- ет крепление других узлов и агрегатов. Но он еще обеспечивает и безо- пасность пассажиров.
140 Глава 5. Примеры применения метода 30. Объект анализа - параметры связей колеса со средой. Преобразо- ван действием КЗ. Примечание: преобразованные варианты содержат в себе постоянные или временные средства повышения проходимости. Аналогичные преобразования имеют место в вариантах обуви: пре- образования в пространстве
Глава 5. Примеры применения метода 141 и во времени.
142 Глава 5. Примеры применения метода 31. Объект анализа - сила трения в зоне контакта. Преобразован: действием СТР4 во времени; действием СТР5 во времени Примечание: Сила трения между валом и отверстием уменьшается формирова- нием масляного клина. Для увеличения силы трения между рельсом и колесом электровоза в зону контакта специальным устройством по- дается песок. Примечание: уплотнения гидроцилиндра обеспечивают требуемые параметры трения и герметичность подвижного соединения. 32. Объект анализа - тип контакта. Преобразован действием СТР4 во времени. Исходно - непосредственный контакт Преобразованный вариант
Глава 5. Примеры применения метода 143 33. Объект анализа - соединение деталей. Преобразован действием СТРЗ и СТР5 в пространстве. Примечание: болтовое соединение является разборным, сварное - не- разборным. 34. Объект анализа - карандаш как носитель информации. Преобра- зован действием Ф1 во времени. Примечание: увеличено время непрерывного письма. 35. Объект анализа - инверсия действия. Преобразован действием Ф2 в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант
144 Глава 5. Примеры применения метода Примечание: исходный вариант предусматривает перевод ручки в рабочее положение путем смещения стержня относительно корпуса. В преобразованном варианте корпус движется относительно стержня. 36. Объект анализа - поверхность для бега. Преобразован действием Ф2 в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант Примечание: обычно спортсмен во время бега перемещается отно- сительно поверхности. Во время занятий на беговой дорожке спортсмен находится на одном и том же месте, а опорная поверхность движется. 37. Объект анализа - буксирный катер. Преобразован действием Ф2 в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант
Глава 5. Примеры применения метода 145 38. Объект анализа - материал для изготовления посуды. Преобразо- ван действием Ф2 в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант Примечание: традиционно материал для изготовления посуды выби- рается исходя из условий сохранения тепла при приготовлении, удобства мойки, эстетики и т.п. В одноразовой посуде все эти критерии игнориру- ются и сохраняется один - обеспечение возможности принимать пищу. 39. Объект анализа - взаимодействие струи с поверхностью. Преоб- разован действием Ф4 в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант
146 Глава 5. Примеры применения метода 40. Объект анализа - длина ленты. Преобразован действием Ф5 в пространстве. Примечание: лента Мебиуса (снимок справа) является бесконечной, что увеличивает срок ее службы, либо преобразует обе поверхности в ра- бочие. 41. Объект анализа - прочность образца. Преобразован действием Ф5 в пространстве. Преобразованные варианты Примечание: бетон хорошо воспринимает сжимающую нагрузку и плохо - растягивающую. Металл хорошо воспринимает растягивающую нагрузку. Объединение арматуры и бетона формирует железобетон, хо- рошо работающий как при сжатии, так и при растяжении. Аналогичные задачи решаются при переходе от обыкновенного оконного стекла к армированному,
Глава 5. Примеры применения метода 147 либо от однородных кабелей к кабелям с сердечником,
148 Глава 5. Примеры применения метода либо от однородных рукавов к армированным, либо к сэндвичам моечным, стеновым или пищевым. Важно обратить внимание, что варианты сочетания разных компо- нентов могут самыми различными: второй компонент может быть распре- делен по объему первого, сосредоточен в его сердцевине, размещен на его поверхности и т.д.
Глава 5. Примеры применения метода 149 42. Объект анализа - функция стула. Преобразован действием Ф6 в пространстве. Исходный образец Примечание: главная функция обычного стула - удерживать человека в сидячем положении. Но человек, особенно на работе, редко находится в неподвижном состоянии: поворачивается то в одну, то в другую сторону, дотягивается до различных предметов. Офисный стул делает удобным выполнение действий поворота и незначительных перемещений. Сиденье же канатной дороги в качестве главной функции уже имеет транспортную функцию, преобразую главную функцию обычного сиденья во второсте- пенную. 43. Объект анализа - работа системы. Преобразован действием Ф8 во времени. Исходный образец Преобразованный вариант
150 Глава 5. Примеры применения метода Примечание: переход от пуговиц к замку-молнии и далее - к липучке демонстрирует последовательную реализацию преобразования Ф7. 44. Объект анализа - работа системы. Преобразован действием Р2 во времени. Исходный образец Преобразованный вариант Примечание: ресурс времени использован для получения системного эффекта. 45. Объект анализа - износ зубчатого зацепления. Преобразован дей- ствием РЗ в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант
Глава 5. Примеры применения метода 151 Примечание: при одинаковых размерах шестерен, изготовленных из одинакового материала, износ происходит равномерно (снимок слева). При разных размерах шестерен (снимок справа) для обеспечения равно- мерного износа их лучше изготавливать из разных по прочности материа- лов. Прочностной ресурс меньшей шестерни будет реализован в том слу- чае, если большая шестерня будет менее прочной. 46. Объект анализа - шины как ресурс. Преобразован действием РЗ в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант Примечание: изношенная резина - сегодня это уже экологическая проблема и одновременно - ресурс для разных вариантов применения, например, для изготовления переходов от рельсового пути к проезжей части. 47. Объект анализа - ресурсы (выхлопные газы) двигателя. Преобра- зован действием Р4 в пространстве. Примечание: с выхлопными газа- ми выбрасывается в атмосферу до 30% энергии топлива. Выхлопные газы с помощью турбокомпрессора обеспечива- ют подачу дополнительного воздуха в цилиндры (наддув).
152 Глава 5. Примеры применения метода Выхлопные газы выполняют функцию «горного тормоза». Выхлопные газы применяются для подогрева кузова самосвала. Примечание: у когенерационной установки полезно используются: эффективная мощность, снимаемая с коленчатого вала; энергия, отводи- мая в систему охлаждения; энергия, уносимая выхлопными газами. 48. Объект анализа - ресурсы природы. Преобразован действием Р4 в пространстве. Исходный ресурс Преобразованные варианты
Глава 5. Примеры применения метода 153 Примечание: природные ресурсы - энергия солнца, ветра, потока во- ды и т.д. применяются все чаще. Например, энергия солнца, улавливаемая с помощью специальных батарей, является источником питания освети- тельных приборов, калькуляторов, часов и т.п. 49. Объект анализа - запас энергии, создаваемый человеком. Примечание: примеры запасов ресурсов, создаваемых человеком, самые различные - это запас вещества, энергии и информации.
154 Глава 5. Примеры применения метода 50. Объект анализа - двигатель. Преобразован действием ИНТ1 в пространстве. Примечание: Объединение одинаковых или различных деталей в од- но целое имеет смысл в том случае, когда в результате объединения в це- лом возникает новое качество, которым не обладает ни одна из деталей по отдельности. Так объединение коленчатого вала, поршней, шатунов, кор- пуса и других деталей приводит к созданию двигателя, который способен преобразовывать энергию топлива в механическую энергию. Существует большое количество примеров, в которых наличие сово- купности отдельных элементов к возникновению нового качества не при- водит. Целевое предназначение такой совокупности не очевидно. Напри- мер, собранные в одном месте книги различного содержания или куча камней не приводят к возникновению нового качества.
Глава 5. Примеры применения метода 155 Если же между отдельными элементами установить какой-нибудь, либо строго определенный вид связи, то они также приобретают целевое предназначение и формируют новое качество. Так даже необработанные камни, уложенные на проезжей части, формируют дорожное полотно. Ес- ли же камни обработать и строго определить их взаимное расположение, то качество покрытия заметно возрастает. 51. Объект анализа - комплексирование воздействий. Системный эффект достигается: действием ИНТ2;
156 Глава 5. Примеры применения метода Примечание: лазерный луч сам по себе может многое, но когда он объединяется с магнитным и инфракрасным излучением, как это выпол- нено в показанном справа приборе, лечебный эффект возрастает. действием ИНТ1: Примечание: комплексирование веществ при переходе от моно- к по- липрепаратам усиливает их воздействие на организм. Примечание: комплексирование объектов приводит к получению универсального ножа.
Глава 5. Примеры применения метода 157 действием ИНТ2: Примечание: комплексирование потоков краски и воздуха в краско- пульте обеспечивает качественную окраску поверхности. Комплексирование в утюге меха- нического и теплового воздействия с водяным паром обеспечивает ка- чественное разглаживание складок на поверхности одежды. 52. Объект анализа - устройство для размещения человека в сидячем положении. Преобразован действием ИНТ2 в пространстве. Исходный образец Преобразованный вариант Примечание: каким бы ни был по красоте, сложности и т.п. образец, представленный на снимке слева, он выполняет одну функцию - служит опорой человеку, пожелавшему находиться в сидячем положении. Объект
158 Глава 5. Примеры применения метода с такой же главной функцией, представленный справа, выполняет еще од- ну функцию - обогревающую. 53. Объект анализа - разрушающее действие инструмента на матери- ал. Преобразован действием ИНТ2 в пространстве. Примечание: дрель разрушает материал вращательным движением сверла. Перфоратор совмещает вращательное движение сверла с его удар- ным нагружением, повышая эффективность работы. 54. Объект анализа - количество информации, сообщаемой человеку. Преобразован действием ИНТ2 в пространстве. Исходный образец Преобразованные варианты Примечание: исходный образец объединяет в себе некоторое количе- ство материальных средств и ограниченный объем информации, так как она статична. Электронный экран способен сообщить наибольшее коли- чество информации. Расположенные в нижнем ряду варианты при раз- личном конструктивном исполнении способны сообщить одинаковое ко-
Глава 5. Примеры применения метода 159 личество информации, так как содержат в себе по три варианта разной информации. 55. Объект анализа - разделение потоков вещества и энергии. Сис- темный эффект достигается действием ИНТЗ в пространстве. Исходный образец Преобразованные варианты
160 Глава 5. Примеры применения метода Примечание: Переход от одного винта к двум ориентирован на обес- печение прямолинейного полета вертолета. Примечание: разделение паруса на части обеспечило возможность движения судна не только по ветру.
Глава 5. Примеры применения метода 161 Примечание: разделение заряда на части и их разновременное взры- Данные фотографии при- ведены для пояснения причин повышения эф- фективности разновре- менно осуществляемых взрывов. Они получены методом динамической фотоупругости при ско- рости съемки 900 тысяч кадров в секунду. Фото- графия слева соответст- вует случаю практиче- ски синхронных взрывов (разновременность вы- дачи инициирующих им- пульсов, обусловленная ис- пользованной аппарату- рой, составляет 0,01 /#) на поверхности прозрачного материала. На снимке вид- ны образовавшиеся ворон- ки и черно-белые поло- сы, которые характери- зуют величину напря- жений и процесс распространения волн от взрывов в нагружаемом материале. Зафиксиро- вано соударение волн при их встрече и локальное по площади и времени увеличение напряжений. При разновременном взрывании (снимок справа, на нем видно, что левая воронка от взрыва уже сформировалась, а правая еще имеет мень- ший размер и продолжает увеличиваться) взрыв второго заряда происхо- дит в момент прохождения под ним волн напряжений от первого взрыва. Это приводит к тому, что поле напряжений второго взрыва частично на- кладывается на поле напряжений первого взрыва, а частично примыкает к нему, приводя к увеличению времени действия нагрузки. Форма полос второго взрыва искажается очень сильно, приобретая форму отдельных лепестков, ориентированных в сторону оси первого взрыва вниз. В ре- зультате возрастает уровень напряжений в разрушаемом материале и время их существования. Кроме того, напряжения смещаются в более
162 Глава 5. Примеры применения метода глубокую область нагружаемого материала, что приводит к увеличению объема разрушения. 56. Объект анализа - тип связи со средой. Преобразован действием К1 в пространстве. 57. Объект анализа - количество связей со средой. Преобразован дей- ствием К2 в пространстве. Исходный образец Преобразованные варианты
Глава 5. Примеры применения метода 163 Примечание: представленные изображения показывают постепенное наращивание количества связей объекта со средой, причем это количество связей исходно предопределяется замыслом изделия. Ниже представлены изображения, которые показывают, что в уже изготовленном изделии ко- личество связей может изменяться в зависимости от потребностей поль- зователя.
164 Глава 5. Примеры применения метода 58. Объект анализа - параметры связей со средой. Преобразован дей- ствием КЗ в пространстве. 59. Объект анализа - контакт лезвия ножа с окружением. Преобразо- ван действием КЗ во времени. Исходный образец Преобразованные варианты 60. Объект анализа - защита головы водителя. Преобразован дейст- вием К1. Исходный образец - голова водителя не защищена. Преобразованные варианты:
Глава 5. Примеры применения метода 165 61. Объект анализа - контакт глушителя с окружением. Преобразован действием КЗ во времени. 62. Объект анализа - система создания комфортных условий для че- ловека. Преобразован действием УПР1 во времени. Исходный образец Преобразованный вариант Примечание: веер имеет возможность преобразовываться действием Э2, позволяющим быть ему и большим и малым в разные моменты вре- мени.
166 Глава 5. Примеры применения метода 63. Объект анализа - система управления объектом. Преобразован действием УПР4 во времени. Примечание: в основу преобразования положено исключение челове- ка из контура управления. Системы управления находят все новые и новые сферы применения. На приемлемом уровне решены задачи управления спутниками. Но тре- буют решения вполне земные задачи, например, устранения пробок. 64. Объект анализа - процесс сварки. Преобразован действием УПР4 в пространстве.
Глава 5. Примеры применения метода 167 65. Объект анализа - информация системы. Преобразован: действием ИНФ1 во времени. Исходный образец Преобразованный вариант Примечание: пока достигнутый уровень науки позволяет создать ро- бота. Но человек думающий (снимок справа) по-прежнему по своей внут- ренней информации не превзойден. действием ИНФ7 в пространстве: действием ИНФ4 во времени:
168 Глава 5. Примеры применения метода Примечание: изменена адресность информации. действием ИНФЗ в пространстве: Примечание: изменена полнота информации. действием ИНФ7 в пространстве:
Глава 5. Примеры применения метода 169 Примеры линий развития Линия динамизации может быть представлена следующей последо- вательностью преобразований: жесткая связь - один шарнир - несколько шарниров - сферические шарниры - гибкие связи - части, соединенные полем - разделенные части. Следующая совокупность средств измерения - пример линии дина- мизации.
170 Г лава 5. Примеры применения метода Линия развития «моно - би - поли» описывает преобразования системы, полученные путем добавления в ее состав компонентов, либо аналогичных уже присутствующим в системе, либо новых, которые могут выполнять дополнительные полезные функции. Добавление к сущест- вующей системе еще одной позволяет получить бисистему, а добавление нескольких систем - полисистему. Как правило, би- и полисистемы ока- зываются более эффективными вследствие проявления системного свой- ства - синергии, эмерджентности. Ниже приведено несколько примеров линий развития «моно-би- поли». Ключи - пример «правильной» линии развития, так как в ней каждый очередной шаг в развитии ключей позволяет получать некоторое новое системное качество. Эта линия развития получена увеличением количест- ва аналогичных элементов.
Глава 5. Примеры применения метода 171 Учитывая большую распространенность наборов инструмента со сменными головками, очевидно, следует считать, что пользователи инст- румента отдают большее предпочтение временным преобразованиям, чем пространственным, с которыми можно ассоциировать велосипедный ключ. Примером линии развития, объединяющей разнородные элементы, может служить компьютер и его периферия. Диски колес с разным количеством крепежных отверстий - пример линии развития, которая не сопровождается возникновением системного эффекта.
172 Глава 5. Примеры применения метода Соответственно, примененные здесь решения являются обычными, инженерно - расчетными. Похожая картина наблюдается в линии развития фланцевых крепле- ний. Простое увеличение количества крепежных элементов не носит творческого характера. Показательным для линии развития «моно-би-поли» является еле-
Глава 5. Примеры применения метода 173
174 Глава 5. Примеры применения метода Большинство представленных изделий можно охарактеризовать три- виальным повтором одного и того же элемента - столба, доски, бревна, шпалы, элемента жалюзи, секции отопителя и т.д. Два последних изобра- жения качественно отличаются от всех перечисленных. Второй столб на- клонен по отношению к основному столбу, то есть здесь выполнено про- странственное преобразование. Важно отметить также, что наклоненный столб выполняет в этот случае функцию связи, то есть здесь выполнено преобразование СТР9. Выше уже отмечалось, что связь, как правило, ас- социируется с некоторым другим элементом, отличным от основного. Данный пример показывает, что возможны различные варианты. В рессоре собранные в пакет листы имеют разную длину, что обеспе- чивает ей требуемые параметры. Представляет интерес анализ линии «моно - би - поли» в конструк- ции фонарей уличного освещения. Эти изделия широко распространены и здесь можно выявить несколько направлений реализации линии развития.
Глава 5. Примеры применения метода 175 Еще один пример линии «моно - би - поли» - стекла в оконной раме.
176 Глава 5. Примеры применения метода На левом снимке в оконной раме установлено два стекла, на правом - три. В контексте линии «моно-би-поли» такое изменение технического решения позволяет получить системный эффект: если снаружи крайних стекол воздух имеет возможность перемещаться свободно, то в простран- стве между стеклами он эту возможность утрачивает, чем и достигается усиление тепловой защиты. Безусловно, и первое и второе решения имеют существенные отличия от рамы с одним стеклом. Информационная линия развития может быть рассмотрена на примере светофора._________ На первоначальном этапе светофор на перекрестке отсутствовал - в нем не было потребности вследствие малой интенсивности движения. По мере увеличения количества транспортных средств появился трехцветный светофор, затем - светофор с дополнительными секциями, световой (и звуковой) информацией для пешеходов, а в последнее время - и с цифро- вой индикацией оставшихся секунд до переключения сигнала - для води- телей. Движение по этому пути имеет естественное ограничение, поэтому уже сейчас создан памятник светофору (предпоследний снимок). Очевид- но, что будущее - за интеллектуальным светофором.
Глава 6 Оценка полноты PN-метода В соответствии с определением, метод - это совокупность правил, приемов и операций практического или теоретического освоения действи- тельности [67]. Основное назначение метода - быть «компасом» или «све- тильником» в руках познающего субъекта на пути к чему-либо [45]. Из- вестно большое количество методов: общие и специфические, практиче- ские и логические, эмпирические и теоретические, качественные и количественные. Учитывая их разную целевую направленность, нет и, на- верное, не может быть единых, универсальных критериев, позволяющих отделить метод от другой совокупности правил, приемов и операций, не являющихся методом. Поэтому при характеристике даже конкретного ме- тода обычно указывают лишь самые общие факторы [4]: - предмет исследования; - степень общности поставленных задач; - накопленный опыт; - уровень развития научного знания и т.п. По-прежнему актуальны в этой связи правила Р.Декарта, сформули- рованные им в его известных рассуждениях о методе [16]: «Первое - никогда не принимать за истинное ничего, что я не при- знал бы таковым с очевидностью, то есть тщательно избегать поспешно- сти и предубеждения и включать в свои суждения только то, что пред- ставляется моем)? уму столь ясно и отчетливо, что никоим образом не сможет дать повод к сомнению. Второе - делить каждую из рассматриваемых мною трудностей на столько частей, сколько потребуется, чтобы лучше их разрешить. Третье - располагать свои мысли в определенном порядке, начиная с предметов простейших и легкопознаваемых, и восходить мало-помалу, как по ступеням, до познания наиболее сложных, допуская существование порядка даже среди тех, которые в естественном ходе вещей не предшест- вуют друг другу. И последнее - делать всюду перечни настолько полные и обзоры столь всеохватывающие, чтобы быть уверенным, что ничего не пропуще- но». В качестве обобщения представленных правил Р. Декарт указывал: «...если воздерживаться от того, чтобы принимать за истинное что-либо, что таковым не является, и всегда соблюдать порядок, в каком следует выводить одно из другого, то не может существовать истин ни столь от- даленных, чтобы они были недостижимы, ни столь сокровенных, чтобы нельзя было их раскрыть».
178 Глава 6. Оценка полноты PN-метода В качестве еще одного ориентира, определяющего содержание мето- да, можно принять методологические принципы философского метода [14], по определению включающего в себя лишь самые общие подходы: - теоретичность. Познание с помощью понятий, концептов, на язык которых человек переводит чувственное познание, открывает в явлениях более глубокие уровни реальности. Являясь более устойчивой в глазах че- ловека, эта реальность оказывается и более истинной, то есть менее иллю- зорной по сравнению с реальностью чувственного порядка; - синтетичность. Метод должен быть адекватен объекту исследования, причем объекту, представленному своей целостностью, универсально- стью, при которой частности могут быть опущены; - дедуктивность. Исследование имеет смысл вести от целого к части, держа все время целое под прицелом; - неаксиоматичность. Исследователь не должен делать никаких пред- посылок, ограничивающих степени его свободы; - системность. Разнообразие методик, включаемых в состав метода, не следует уменьшать без необходимости. Они должны быть минимально зависимы между собой и обеспечивать всесторонний анализ исследуемого объекта; - критицизм. Метод должен быть самокритичен, прежде всего, по от- ношению к самому себе, чужд амбициозности и непогрешимости собст- венных умозаключений; - метод исследования должен быть, по возможности, прямым. Он должен быть обращен к самой сути исследуемого объекта в ее взаимосвя- зи с бытийной надстройкой. В творчестве методы находят самые различные применения [47]: - для описания деятельности, связанной с созданием нового продукта; - для раскрытия психологической стороны созидательного процесса; - для раскрытия творческих свойств личности в целом; - для раскрытия совокупности отдельных качественных характери- стик личности. В соответствии с позицией автора [8] методы технического творчест- ва различаются по своей эвристической ценности, уровню разработки, общности применения, четкости определения. Не давая их четкой класси- фикации, автор указанной работы, вместе с тем, отмечает, что научно обоснованные методы технического творчества должны удовлетворять следующим основным требованиям: они должны отражать обобщенный опыт работы изобретателей, быть достаточно понятно определены и легко актуализироваться, должны быть определены возможная роль и место ме- тода в творческом процессе изобретателя и обобщены типовые условия применимости методов.
Глава 6. Оценка полноты PN-метода 179 Обилие направлений, по которым развиваются методы творчества, и еще большее количество самих методов, совершенно не означает наличия их методологической обоснованности. Выполненный анализ позволил выявить лишь несколько работ, ориентированных на методологию разра- ботки методов. Исторически первой может быть названа работа [36]. Ее автор иссле- дует алгоритм творческого процесса и приходит к выводу, что в его осно- ву должны быть положены некоторые обязательные принципы. Всего вы- делено шесть такие принципов: - сбор необходимого массива информации; - дифференциация массива информации; - определение фактора особенности; - выявление и формализация структуры творческого процесса; - обеспечение инструментальной информацией; - наличие примеров применения. Указанная работа непосредственно связана с ТРИЗ и в ней можно ус- мотреть достаточно сильную привязку к процессу разработки АРИЗов, но в публикации [60] перечисленные принципы представляются уже в каче- стве научного подхода к решению изобретательских задач, а сама работа - примером научного подхода к творчеству в целом. Не оспаривая пред- ставленную точку зрения и критически оценивая представленные прин- ципы, можно согласиться с автором публикации [60], что они противоре- чивы и требуют уточнений и развития. В качестве рационального зерна, принимаемого для дальнейшей проработки в структуре метода, следует выделить: s - объект творческого преобразования должен тщательно изучаться. На начальном этапе должна накапливаться информация, раскрывающая его характер и особенности; - собранная информация должна некоторым образом классифициро- ваться, причем процесс классифицирования должен так преобразовывать информацию, чтобы она представала в качестве эффективного инстру- мента; - генерируемые творческие решения необходимо дифференцировать по их силе и инновационному уровню; - метод должен обеспечивать воспроизводство последовательности мыслительных актов и давать им формальное описание; - метод должен иметь прикладную направленность, обеспечивая кор- ректные, адекватные и эффективные преобразования. Очевидно, что выделенные пункты находят подтверждение в пред- ставленных выше позициях философского подхода к методу. Методологический интерес представляет также ориентированная на другие задачи работа [6]. В ней предложен вариант технологии изучения
180 Глава 6. Оценка полноты PN-метода явления (объекта, процесса, вещества) в виде следующего алгоритма: «обнаружение» - «ресурсы» - «связи» - «границы» - «вопросы» - «объяс- нение» - «модель» - «управление» - «применение» - «экологическая экс- пертиза» - «развитие идеи». В представленном алгоритме перечисленные шаги несут следующую смысловую нагрузку: - обнаружение явления. На этом шаге выбирается (предлагается, ус- танавливается) объект изучения; - выявление ресурсов явления (свойств, качеств, особенностей, воз- можностей, функций) - то есть описание объекта изучения; - выявление связей данного явления с другими явлениями окружаю- щего мира, определение места данного явления в общей картине мира; - определение границ, в которых проявляется явление; - формулирование вопросов, относящихся к этому явлению, то есть выбор предмета изучения, исследования; - предложение вариантов объяснения явления; - разработка моделей, теорий явления, формулирование взаимозави- симостей, закономерностей; - выявление возможностей управления явлением; - генерирование вариантов применения явления; - экологическая экспертиза проектов - «Не навреди!», «Проверь, со- ответствует ли (адаптирован ли, приспособлен ли) твой проект к потен- циалу (к возможностям) природной среды?»; - развитие идей до социально-общественного уровня: каждая научно- техническая идея вносит что-то новое в жизнь общества. «Проследи, ка- кие последствия принесет осуществление идеи». «Рассмотри последствия осуществления идеи в единичном варианте, в массовом использовании. Как это скажется на жизни общества?». Анализ представленных шагов показывает, что их содержание доста- точно полно может быть описано с помощью аспектов системного подхо- да. Таким образом, изложенный выше материал в целом позволяет уста- новить некоторый перечень критериев (требований), соответствуя кото- рым выделенная совокупность правил, приемов и операций может быть названа методом. Вопрос об их необходимости и достаточности при этом остается открытым. Результаты сопоставления критериев и PN-метода представлены в таблице 6.1.
Глава 6. Оценка полноты PN-метода 181 Таблица 6.1 Оценка PN-метода на соответствие критериям №п/п Критерий PN-метод 1 Выделение предмета исследова- ния Объект, подлежащий преобра- зованию 2 Общность задач, подлежащих решению Технические задачи, органи- ченно - организационные 3 Опора на базовые знания Методология системного под- хода 4 Максимально полное изучение исходной информации, учет только достоверной информа- ции Первый шаг - нет инструмен- та, далее - 10 аспектов сис- темного подхода 5 Классифицирование исходной информации, деление задачи на части 10 аспектов системного подхо- да 6 Преобразование информации в эффективный инструмент Преобразования в пространст- ве и во времени 7 Дифференциация полученного решения Субъективная оценка, инстру- мента нет 8 Формализованное описание по- следовательности мыслитель- ных актов 10 аспектов системного подхо- да + преобразования в про- странстве и во времени 9 Практическая применимость Имеется, оценка результатов требует дополнительных инст- рументов Представленные в таблице 6.1 сведения показывают, что PN-метод соответствует большинству принятых во внимание критериев, соответст- венно собственно метод может быть назван полным, хотя и с ограниче- ниями. Имеются критерии, которым метод соответствует лишь частично. Такие несоответствия не препятствуют применению PN-метода на прак- тике и могут служить направлениями его совершенствования. В этом смысле полученный результат созвучен с точкой зрения авто- ра [23], который отмечает: «Научный метод, безусловно, существует, но он не представляет собой исчерпывающего перечня правил и образцов, обязательных для каждого исследователя. Даже самые очевидные из этих правил могут истолковываться по-разному и имеют многочисленные ис- ключения». Изложенный выше материал позволяет получить представление о ме- тоде как о процессе, что безусловно важно. Но более важной представля- ется другая сторона метода, которая может быть оценена по результату
182 Глава 6. Оценка полноты PN-метода его применения [61]. Метод должен обеспечивать получение альтерна- тивных вариантов решений, причем таких, что их совокупность свиде- тельствовала бы именно о всестороннем рассмотрении задачи. Такая формулировка постулирована на основе анализа уже создан- ных ранее и применяемых на практике методов творчества. Например, метод морфологического анализа [58] представляет собой метод полного перебора всевозможных вариантов. ТРИЗ, наоборот, определяет посте- пенное сужение поля поиска и сведение задачи к одному-единственному объекту, относительно которого формулируется противоречие. Но даже в этом случае единственное решение является результатом селекции боль- шого исходного массива информации, допускающей неограниченно ши- рокий перечень вариантов формулировок ТРИЗ-противоречий и такой же широкий перечень вариантов их разрешения. В качестве средства, позволяющего оценить полноту вариантов ре- шений, использована система классификации. Принято считать, что клас- сификация является необходимым этапом любого исследования, как его начальной стадии, когда без классификации, хотя бы предварительной, трудно ориентироваться в материале и правильно планировать работу, так и при завершении исследования, когда подводятся итоги сделанного. Од- новременно классификация служит методом научного познания [59]. Под классификацией понимают распределение объектов (предметов, явлений, процессов, понятий) по классам в соответствии с определенным призна- ком. Иногда подчеркивают, что классификация - это три «вещи»: - система классов, предназначенная для характеристики совокупно- сти предметов (понятий), однородных в определенном отношении; - операция построения этой системы, основанная на определенных правилах; - распределение исследуемых предметов (понятий) по классам этой системы. Среди известных разновидностей систем классификаций в контексте PN-метода выделена иерархическая. В такой системе между классифика- ционными группами устанавливаются отношения подчинения. Как пока- зано выше, иерархически построенные системы обладают рядом преиму- ществ. Эти же преимущества имеют место и в системах классификации. Порядок построения иерархической системы классификации сле- дующий: - исходное множество элементов составляет 0-ой уровень и делится в зависимости от выбранного классификационного признака на классы, ко- торые образуют первый уровень; - каждый класс 1-го уровня в соответствии со своим, характерным для него классификационным признаком делится на подклассы, которые образуют 2-ой уровень;
Глава 6. Оценка полноты PN-метода 183 - каждый подкласс 2-го уровня делится на группы, которые образуют 3-ий уровень и т.д. Под делением здесь понимается логическая операция, посредством которой объем делимого понятия распределяется на ряд подмножеств с помощью избранного основания деления. Признак, по которому произво- дится деление объема понятия, называется основанием деления. Чтобы деление было правильным, необходимо соблюдать следующие правила [12]: 1. Соразмерность деления: объем делимого понятия должен быть ра- вен сумме объемов членов деления. Например, высшие растения делятся на травы, кустарники и деревья. Электрический ток делится на постоян- ный и переменный. Нарушение этого правила ведет к ошибкам двух видов: а) неполное деление, когда перечисляются не все виды данного ро- дового понятия. Ошибочными будут такие деления: «Энергия делится на механическую и химическую» (здесь нет, например, указания на электри- ческую энергию, атомную энергию). «Арифметические действия делятся на сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в степень» (не указано «извлечение корня»); б) деление с лишними членами. Пример этого ошибочного деления: «Химические элементы делятся на металлы, неметаллы и сплавы». Здесь лишний член («сплавы»), а сумма объемов понятий «металл» и «неме- талл» исчерпывает объем понятия «химический элемент». 2. Деление должно проводиться только по одному основанию. Это означает, что нельзя брать два или большее число признаков, по которым бы производилось деление. Если будет нарушено это правило, то произойдет перекрещивание объемов понятий, которые появились в результате деления. Правильные деления: «Волны делятся на продольные и поперечные». «В промышлен- ности получение стали осуществляется тремя способами: кислородно- конверторным, мартеновским и в электропечах». Неправильным является такое деление: «Транспорт делится на наземный, водный, воздушный, транспорт общего пользования, транспорт личного пользования», — ибо допущена ошибка «подмена основания», то есть деление произведено не по одному основанию. Сначала в качестве основания деления берется вид среды, в которой осуществляются перевозки, а затем за основание деле- ния берется назначение транспорта. 3. Члены деления должны исключать друг друга, то есть не иметь общих элементов, быть соподчиненными понятиями, объемы которых не пересекаются. Это правило тесно связано с предыдущим, так как если деление осу- ществляется не по одному основанию, то члены деления не будут исклю-
184 Глава 6. Оценка полноты PN-метода чать друг друга. Примеры ошибочных делений: «Дроби бывают десятич- ными, правильными, неправильными, периодическими, непериодически- ми»; «Войны бывают справедливыми, несправедливыми, освободитель- ными, захватническими, мировыми»; «Треугольники бывают прямо- угольными, тупоугольными, остроугольными, равнобедренными, подобными». В этих примерах члены деления не исключают друг друга. Это следствие допущенной ошибки смешения различных оснований де- ления. 4. Деление должно быть непрерывным, то есть нельзя делать скачки в делении. Будет допущена ошибка, если сказать: «Сказуемые делятся на простые, на составные глагольные и составные именные». Правильным будет сначала разделить сказуемые на простые и составные, а затем уже составные сказуемые разделить на составные глагольные и составные именные. Будет допущена ошибка, если разделить удобрения на органические, азотные, фосфорные и калийные. Правильным будет сначала разделить удобрения на органические и минеральные, а затем уже минеральные удобрения разделить на азотные, фосфорные и калийные. При сопоставлении представленных правил деления понятий и структуры PN-метода получена следующая картина (таблица 6.2). Таблица 6.2 Сопоставление правил деления понятий и PN-метода №п/п Классификационный признак Структура PN-метода 1 Иерархичность 0-уровень - объект преобразова- ния 1-ый уровень - аспекты систем- ного подхода 2-ой уровень - категории «про- странство» и «время» 2 Соразмерность деления 10 аспектов системного подхода обеспечивают всестороннее рас- смотрение объекта 3 Деление по одному основа- нию Действия из состава каждого ас- пекта выполняются или в про- странстве или во времени 4 Члены деления должны ис- ключать друг друга Действия из состава разных ас- пектов не пересекаются 5 Деление должно быть непре- рывным Действия из состава 10 аспектов и пространственно-временные преобразования не являются ря- доположенными, а разнесены по уровням
Глава 6. Оценка полноты PN-метода 185 Сопоставление разработанной системы приемов разрешения проти- воречий и перечисленных правил деления понятий показывает, что они соответствуют друг другу. Следовательно, предлагаемая система работы с противоречиями построена правильно. Если же сопоставить изложенные правила и классические приемы разрешения ФП и устранения ТП, полагая, что каждый прием - это осно- вание деления понятий, то очевидно, что в этом случае правила наруше- ны. Такой вывод непосредственно следует из представленных выше не- достатков приемов устранения ТП и разрешения ФП. Такой же вывод можно сделать в отношении выделенных в [46] оснований для деления понятий: пространство, время, вещество, структура не являются рядопо- ложенными понятиями - структура и вещество являются понятиями одно- го уровня, а пространство и время - другого. Очевидно, что структура и вещество могут быть преобразованы как в пространстве, так и во времени. В свою очередь структура и вещество, в соответствии с системными пред- ставлениями и правилами построения классификаций не обеспечивают соразмерность деления понятий. Не лучше обстоит дело и с делением на классы, например, межотраслевого фонда эвристических приемов [54], [71], не относящегося к ТРИЗ, но тоже достаточно известного и претен- дующего на универсальность. В нем выделяются следующие группы приемов: - количественные изменения; - преобразования формы объектов или его элементов; - преобразования в пространстве; - преобразования во времени; - преобразование движения; - преобразование материалов; - преобразования исключением; - преобразования добавлением; - преобразования заменой; - дифференциация; - интеграция; - использование профилактических мер; - использование резервов; - преобразования по аналогии; - комбинирование и комплексный синтез. Очевидно, что представленным группам приемов присущи те же са- мые недостатки, что сформулированы выше относительно приемов рабо- ты с ТП и ФП. PN-метод имеет отличие и от метода морфологического анализа, ис- ходно ориентированного на полный перебор всевозможных вариантов решений. Морфологический метод построен по принципу фасетной клас-
186 Глава 6, Оценка полноты PN-метода сификации [11], которая не обладает рядом достоинств, присущих иерар- хической классификации. Принято считать, что классификация содействует движению науки или отрасли техники со ступени эмпирического накопления знаний на уровень теоретического синтеза, системного подхода. Такой переход воз- можен лишь при условии теоретического осмысления многообразия фак- тов. Практическая необходимость классификации стимулирует развитие теоретических аспектов науки или техники, а создание классификации яв- ляется качественным скачком в развитии знания. Классификация, бази- рующаяся на глубоких научных основах, не только представляет собой в развернутом виде картину состояния науки (техники) или ее фрагмента, но и позволяет делать обоснованные прогнозы относительно неизвестных еще фактов или закономерностей» [87]. Подпадающий под систему ие- рархической классификации PN-метод также нацелен на движение вперед в плане развития подходов к решению творческих задач. Таким образом, предложенная совокупность действий системного рассмотрения объекта действительности и его преобразования в про- странстве и во времени является структурированной, соответствует пра- вилам (требованиям), предъявляемых к методу вообще, позволяет осуще- ствить всесторонний анализ решаемой задачи и получить широкий набор вариантов искомых решений. Все отмеченное позволяет утверждать, что PN-метод по своей сути является методом, причем методом полным как по своему составу, так и по получаемым с его помощью результатам.
Глава 7 Перспективы развития метода PN-метод представлен в законченном виде и полностью готов к прак- тическому применению. Однако это не означает, что в нем все ясно и он не содержит недостатков и резервов для совершенствования. В предыду- щем разделе отмечались различия между реальным содержанием PN- метода и требованиями, предъявляемыми к методу вообще. Нивелирова- ние отмеченных различий - возможные направления совершенствования PN-метода. Целевой и исторический аспекты в методе стоят несколько обособленно, их применение продекларировано, но практика их примене- ния требует особого подхода. В частности, линии развития всегда ориен- тированы на развертывание во времени. Такое их представление позволя- ет построить цепь последовательных состояний системы. Это автоматиче- ски требует полагать, что каждый совершенный переход реализован путем разрешения противоречий во времени, что в действительности под- тверждается не всегда. Кроме того, разрешение противоречий в простран- стве оказывается вне поля зрения. Иерархичность метод приобретает после того, как сделан первый шаг в выборе варианта решения. В начале же работы метод обеспечивает ком- бинаторное формирование вариантов, что порождает, в том числе, и пус- тые решения. Например, рассмотрение пространственного ресурса в ас- пекте пространственных преобразований. Перечисленный пункты можно отнести к издержкам метода. Но в нем содержится и большой потенциал для дальнейшего совершенствования. В первую очередь это связано с включенностью в творческий процесс чело- века. В предложенном варианте метода качества субъекта проявляются в ресурсном аспекте. Этого явно не достаточно. Представляется, что метод может получить качественно иное развитие на основе включения в его со- став семиотики - науки о знаках. Возможный вариант такого включения излагается ниже. В фантастических «Путешествиях Гулливера» Джонатана Свифта [64] рассказывается об удивительных людях, которые решили общаться не с помощью слов, означающих предметы реальной действительности, а с помощью самих предметов, предъявляемых «собеседнику». Фантазия Дж. Свифта наделила каждого такого мудреца большим мешком, в кото- ром он носил с собой все предметы, нужные для «разговора». При встрече на улице они снимали с плеч мешки, открывали их и, достав оттуда не- обходимые вещи, вели таким образом беседу в продолжение часа; затем складывали свою утварь, помогали друг другу взваливать груз на плечи, прощались и расходились.
188 Глава 7. Перспективы развития метода Восхваляя свой подход к общению, мудрецы отмечали, что для ко- ротких и несложных разговоров можно носить все необходимое в кар- мане или под мышкой, а разговор, происходящий в домашней обстанов- ке, вообще не вызывает никаких затруднений. Поэтому комнаты, где со- бираются лица, применяющие этот метод, могут быть наполнены всевозможными предметами, пригодными служить материалом для таких искусственных разговоров. В действительности обмен сообщениями в человеческом обществе строится прямо на противоположном принципе: адресату сообщения предъявляются не предметы, о которых идет речь, не те или иные «реаль- ности», служащие темой сообщения, а некие заместители этих реально- стей, представители их, вызывающие в сознании образ, представление или понятие об этих реальностях, в частности, и тогда, когда самих этих реальностей поблизости нет. Адресату сообщения предъявляется не А, о котором идет речь, а некое Б, являющееся дня сознания адресата «пред- ставителем» этого А. Вот это Б, замещающее и представляющее А, в са- мом примитивном случае и называют знаком. Более строгое и наиболее распространенное определение знака сле- дующее: знак - это материальный, чувственно воспринимаемый предмет (слово, изображение, символ, сигнал, вещь, физическое явление и т.п.), выступающий в качестве представителя некоторого другого предмета, свойства или отношения и используемый для получения, хранения, пере- работки и передачи информации [41]. Как следует из определения, знак - это не сама действительность, а некоторый ее заменитель. Вследствие этого обеспечивается возможность представления всего того, что в реальной жизни существует в свернутом и синкретическом (неразделенном, едином, слитном) состоянии в разверну- той форме, в виде некоторой дискретной последовательности, зашифро- ванной с помощью знаков некоторой знаковой системы [69]. Такая после- довательность становится доступной для понимания и позволяет исследо- вать предмет или явление реальной действительности. Общую направленность на широкое применение в повседневной жизни знаковых систем подтверждает и кардинальное изменение характе- ра труда современного инженера - он все меньше и меньше непосредст- венно контактирует с технологическим оборудованием, рычагами и за- движками. Его рабочее место, как правило, компьютеризировано, а среда профессиональной деятельности - информационная среда [81]. Средством же отображения информационной среды являются знаки. За более чем вековую историю существования науки о знаках сложи- лись некоторые устоявшиеся представления о них. Общепризнанным яв- ляется треугольник Фреге, который позволяет графически изобразить знак (рис. 7.1).
Глава 7. Перспективы развития метода 189 Концепт Рис. 7.1 Треугольник Г. Фреге. Вершины треугольника означают соответственно собственно знак (знак), объект, замещаемый знаком (денотат), и умственное представление о знаке (концепт). Представление знака в виде треугольника демонстри- рует его зависимость как от объективно существующей действительности (денотата), так и от субъективных представлений об этой действительно- сти (концепта). Вследствие отмеченного двойственного представления знак позволяет связать воедино технические особенности решаемой зада- чи и мыслительные процесса человека, то есть знак — это посредник ме- жду человеческим разумом и миром. Наиболее сложным в семантическом треугольнике является понятие концепта. Автор книги [34] приводит такой пример на различение денота- та и концепта в слове (слово в данном случае есть знак): объективное зна- чение слова «уголь» - это черный предмет древесного происхождения, ре- зультат обжига деревьев, имеющий определенный химический состав, в основе которого лежит элемент С (углерод). Но концепт (смысл) этого слова может в разных ситуациях оказаться разным для разных людей: для хозяйки уголь - то, чем разжигают печь; для ученого - предмет изучения; для художника - инструмент, которым можно нарисовать эскиз; для де- вушки, которая испачкала платье - это грязь, которая доставила ей неудо- вольствие. Пытаясь определить, что есть концепт, многие исследователи прихо- дят к выводу, что концепт является обобщенным представлением предме- та, формируемым с помощью органов чувств и мышления. Соответственно через введение в метод понятия знака существенным образом меняется подход к работе с противоречиями. Наряду с привыч-
190 Глава 7. Перспективы развития метода ным оперированием с объектами (по сути - денотатами) становится воз- можной работа с концептами. В этой связи формируется не один, а два направления согласования или преобразования объекта, вовлеченного в ТРИЗ-П. Первое направление - традиционное, в котором изменяемым объектом является объект реальной действительности. Пользуясь терми- нологией, сложившейся в семиотике, оно реализуется с помощью синтак- сических методов. Второе направление - это работа со смыслами, реали- зуемая семантическими методами. На их основе становится объяснимым, почему, например, в одной и той же задаче разные люди видят различные противоречия. Кроме того, - и это главное - обеспечивается возможность вовлечь в творческий процесс человека с его индивидуальными способно- стями и своим стилем мышления. Тем самым закладывается основа для преодоления технократический подход к творчеству, за что неоднократно критиковалась классическая ТРИЗ. Если еще раз вернуться к приведенно- му выше примеру с углем, то сразу очевидно, что результаты исследова- ния ученого будут иметь разные оттенки, если в одном случае ученый - это девушка, а в другом - ученый, имеющий в качестве хобби художест- венное ремесло либо содержание загородного дома с камином. Очевидно, что изменение позиции человека порождает новый смысл. В этой связи есть основания говорить о поиске целенаправленных механизмов измене- ния роли и позиции человека при решении творческих задач. Вследствие масштабности затронутого направления развития метода, планируется посвятить ему отдельное исследование. Заключение ТРИЗ - это теория творчества, которая непрерывно развивается на протяжении всего времени своего существования. Естественно, что сейчас ее продвижением занимаются другие люди, а не те, что стояли у ее исто- ков. Накопленный за более чем 50 лет опыт применения ТРИЗ, появив- шиеся в ее составе новые наработки, субъективная составляющая в пони- мании ТРИЗ - эти и многие другие факторы позволяют по-иному рас- сматривать и оценивать начальный этап становления ТРИЗ. PN-метод как раз и нацелен на критический анализ и совершенствование ее первичных инструментов - приемов устранения ТП и разрешения ФП. По мнению автора, основными преимуществами PN-метода являются: 1. Применение PN-метода для решения творческих задач предполага- ет, что для нахождения действительно новых решений необходимо раз- решить ТРИЗ-противоречие. Выявление таких противоречий должно
Глава 7. Перспективы развития метода 191 осуществляться в рамках 10 аспектов системного подхода, а их разреше- ние происходить в пространстве и (или) во времени. 2. PN-метод обеспечивает систематизированный и всесторонний по- иск вариантов решения инновационных задач. Вследствие присущих ему свойств, он применим к различным задачам, для решения которых ранее применялось несколько инструментов ТРИЗ: приемы устранения ТП, приемы разрешения ФП и другие инструменты ТРИЗ. Приведенные све- дения позволяют говорить о том, что с помощью PN-метода осуществля- ется свертывание разветвленной системы инструментов ТРИЗ и на этой основе упрощается ее применение при решении практических задач. 3. PN-метод базируется на системной методологии. Так как систем- ный подход по определению обеспечивает всестороннее рассмотрение процессов или явлений, то метод позволяет не пропустить ни один из возможных вариантов искомого решения. В частности, в методе предло- жен новый для ТРИЗ информационный аспект, совершенно иное напол- нение получил управленческий аспект, формирующие новые для ТРИЗ предпосылки оригинальных решений. Иерархическая упорядоченность метода исключает процедуру полного перебора вариантов решений, фор- мируя достаточно короткий путь от постановки задачи до получения ре- шения. Кроме того, строгая упорядоченность метода делают удобной его компьютерную реализацию. 4. Теория систем - общеобразовательная дисциплина высшей школы. Соответственно, любой ее выпускник потенциально подготовлен к вос- приятию предлагаемого метода решения творческих задач. Представляет- ся, что ТРИЗ на основе данного метода с большим позитивом будет вос- приниматься также теми, кто относит себя к представителям прикладной и фундаментальной науки. Фиксация в методе его сильных связей с тео- рией систем позволяет также поставить под сомнение известный постулат методов творчества о тормозящем влиянии профессиональных знаний на поиск инноваций.
Литература 1. Автоматизация поискового конструирования./ Половинкин А.И. - М.: Радио и связь, 1981. - 344 с. 2. Альтшуллер Г.С., Фильковский Г.П. Современное состояние тео- рии решения изобретательских задач. 1975г. // URL: http://www.altshuller.ru/triz2.asp 3. Ацюковский В.А. Философия и методология современного естест- вознания.- М.: «Петит» 2005.-139 с. //URL: http://www.atsuk.dart.ru/books_online/04filmetest/index.shtml 4. Берков В.Ф. Философия и методология науки. - М.: Новое знание, 2004. - 336 с. 5. Бескова И.А. Как возможно творческое мышление? - М.,1993.- 198с. 6. Бояркина В.И. Алгоритм творческого изучения явления (объекта, процесса, вещества) //URL: http://jlproj.org 1 7. Бубенцов Ю.В. Сага о физических противоречиях. //Электронный ресурс www.trizland.ru/trizba/pdf-articles/fiz_protivorecia.pdf 8. Буш Г.Я. Методы технического творчества. // URL: http://www.metodolog.ru/00937/00937.html 9. Волкова В.Н., Денисов А.А. Теория систем: Учебное пособие. - М.: Высшая школа, 2006. - 511 с. 10. Волкова В.Н., Денисов А.А. Теория систем: Учебное пособие. - М.: Высшая школа, 2006. - 511 с. 11. Воронин Ю.А. Теория классифицирования и ее приложения. - Новосибирск: Наука, 1985. - 231 с. 12. Гетманова А.Д. Логика: учебник для студентов высших учебных заведений / А.Д. Гетманова. - М.: Издательство «Омега -Л», 2009. - 415 с. 13. Голдовский Б.И. О противоречиях в технических системах - 2. // URL: http://www.metodolog.ru/00001/00001 .html 14. Гухман В.Б. Философия информационного подхода. - Тверь: Изд.ТГТУ, 2000. - 168 с. 15. Гухман В.Б. Философская сущность информационного подхода. Автореферат дисс. ...докт. фил. наук. - Тверь: Москва, 2001. - 38с. 16. Декарт Р. Рассуждения о методе, чтобы верно направлять свой ра- зум и отыскивать истину в науках. // URL: http://psylib.ukrweb.net/books/dekar01/index.htm 17. Демин А.И. Парадигма дуализма: Пространство - время, инфор- мация - энергия. - М.: Издательство ЛКИ, 2007. - 320 с. 18. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления. - М.: Лабо- ратория базовых знаний, 2004. - 832 с.
Литература 193 19. Дубина И.Н. Управление творчеством персонала в условиях ин- новационной экономики: монография. - М.: Academia, 2009. -376 с. 20. Жилин Д.М. Теория систем. Опыт построения курса. - 5-е изд. - М.: Книжный дом «Либроком»/ЦИ88, 2010. - 176 с. 21. Злотин Б.Л., Зусман А.В. Приди на полигон. В кн.:Правила игры без правил/ Составил А.Б. Селюцкий - Петрозаводск: Карелия, 1989 - с.177 ...226. 22. Иванов Г.И. Алгоритм решения инженерных проблем - АРИП2009 (п.т.). // URL: www.metodolog.ru/node/260 23. Ивин А. А. Философия науки. Учебное пособие для аспирантов и соискателей. - М.: Издательство ЛКИ, 2007. - 264 с. 24. Ильин Е. П. Психология творчества, креативности, одаренности. - СПб.: Питер, 2009. - 448 с. 25. Казиев В.М. Введение в анализ, синтез и моделирование систем. - М.: Бином, 2006. - 244 с. 26. Карташев В.А. Система систем. Очерки общей теории и методо- логии. - М.: Прогресс - Академия, 1995. - 325 с. 27. Качала В.В. Основы теории систем и системного анализа. Учеб- ное пособие для ВУЗов. М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 216 с. 28. Ковальченко И.Д. Методы исторического исследования. - М.: Наука, 2003. - 486 с. 29. Колин К.К. Актуальные философские проблемы информатики. - М.: КОС-ИНФ, 2009.- 222 с. 30. КондрашицИ.И. Диалектика материи. Системный подход к осно- вам философии. Москва, 1996. - 218 с. 31. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. // URL: http://window.edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=12860&p_page=9 32. Королев B.A. Принципов разрешения физпротиворечий не один- надцать. Гораздо меньше! // Журнал ТРИЗ 3.1.92 с. 50 ...51. 33. Лукас В.А. Теория управления техническими системами. - Екате- ринбург, 2002. - 675 с. 34. Лурия А.Р. Язык и сознание. - М.: Изд. Моск, ун-та, 1998. - 335 с. 35. Любимов А. Ресурсы. Что это такое и где их взять? // URL: http://trenings.ru/content/view/! 13/139 36. Магерамов Г. Об общих принципах построения алгоритма твор- ческого процесса. // URL: http://www.trizminsk.Org/r/tt/980301.htm 37. Маклаков А.Г. Общая психология. - СПб.: Питер, 2009. - 583 с. 38. Марков Ю.Г. Функциональный подход в современном научном познании. - Новосибирск: Наука, 1982. - 255 с. 39. Международный стандарт ГОСТ Р ИСО 9001 - 2001 «Система менеджмента качества. Основные положения и словарь». - М.: Госстан- дарт России, 2001.
194 Литература 40. Месарович М., Мако Д.» Тахара И. Теория иерархических много- уровневых систем. - М.: Мир, 1973. - 344 с. 41. Мечковская Н.Б. Семиотика. Язык. Природа. Культура: Курс лек- ций. - М. Издательский центр «Академия», 2007. - 432 с. 42. Митрофанов В.В. От технологического брака до научного откры- тия. - СПб: Ассоциация ТРИЗ Санкт-Петербурга, 1998. - 395 с. 43. Новейший философский словарь. /Сост. А.А. Грицанов. - Минск: Изд. В.М. Скакун, 1999. - 877 с. 44. Новиков Б.К. Системные аспекты проектирования ствольного оружия. - М.: Изд - во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 518 с. 45. Орехов А.М. Методы экономических исследований. - М.: ИН- ФРА-М, 2009. - 392с. 46. Орлов М.А. Основы классической ТРИЗ. Практическое руково- дство для изобретательного мышления. - М.: Солон - пресс, 2006 - 432 с. 47. Орлова С.Н. Развитие творческого мышления личности в процес- се когнитивной деятельности. - Красноярск: СибГТУ, 2001. - 288 с. 48. Патрикеев Ю. Н. Объектно-ориентированное проектирование // URL: http://www.object.newmail.ru/oopl .html 49. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. - М.: Высшая школа, 1989. - 367 с. 50. Перспективы развития вычислительной техники: В 11 кн.: Спра- вочное пособие /Под ред. Ю.М. Смирнова. Кн.1: Информационные семан- тические системы/ Н.М. Соломатин. - М.: Высшая школа, 1989. - 127 с. 51. Петров В.М. Введение в теорию решения изобретательских за- дач. // URL: www.trizminsk/org/23110_34htm 52. Повилейко Р.П. Симметрия в технике. // Принципы симметрии. - М.: Наука,1978. - 398 с. 53. Поиск новых идей: от озарения к технологии. /Альтшуллер Г.С., Злотин В.Л., Зусман А.В., Филатов В.И./. - Кишинев: Картя Молдовеня- скэ, 1989.-381 с. 54. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. - М.: Маши- ностроение, 1988. - 368 с. 55. Поляков С.Э. Феноменология психических репрезентаций. - СПб.: Питер, 2011. - 688 с. 56. Пригожин А.И. Цели и ценности. Новые методы работы с буду- щим. - М.: Издательство «Дело» АНХ, 2010. - 432 с. 57. Прудников В.В. Фазовые переходы и методы их компьютерного моделирования. - М.: Физматлит, 2009. - 224 с. 58. Раков Д.Л. Структурный анализ и синтез новых технических систем на базе морфологического подхода. - М.: Книжный дом «Либроком»/иКБ8, 2011. - 160 с.
Литература 195 59. Розова С.С. Классификационная проблема в современной науке. - Новосибирск: Наука, 1986. - 216 с. 60. Рубин М. О принципах алгоритмизации творчества. // URL: http://www.temm.ru/ru/section.php?docld=3770 61. Рузавин Г.И. Методология научного познания. - М.: ЮНИТИ- ДАНА, 2005. - 287 с. 62. Сазонова З.С., Чечеткина Н.В. Развитие инженерного мышле- ния-основа повышения качества образования. - М.: МАДИ (ГТУ), 2007. - 195 с. 63. Саламатов Ю.П. Как стать изобретателем: пособие для учителя. - М.: Просвещение, 2006. - 272 с. 64. Свифт Дж. Все путешествия Гулливера. - М.: Эксмо, 2011. - 560с. 65. Семенов С.Н. Творческое мышление (сущность, механизмы, пути оптимизации). - Уфа: РИО БашГУ, 2005. - 144 с. 66. Сибиряков В.Г. Предварительная подготовка слушателей к реше- нию практических задач на семинарах по ТРИЗ. - Материалы Ш конфе- ренции «Практика применения методических инструментов» 29 октября 2011, Москва. - с. 106-109. 67. Советский энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохо- ров. - М.: Советская энциклопедия, 1989. - 1632 с. 68. Солодкая М.С. Сущность управления и проблема управляемо- сти // URL: http://credonew.ru/content/view/52/22 69. Соломоник А. Философия знаковых систем и язык. - М.: Изда- тельство ЛКИ, 20Ц. - 408 с. 70. Сурмин Ю.П. Теория систем и системный анализ. Учебное посо- бие. - Киев: МАУП, 2003. - 368 с. 71. Схиртладзе А.Г., Ярушин С.Г. Проектирование нестандартного оборудования. - М.: Новое знание, 2006. - 424 с. 72. Тележкин В.Ф. Автоматизация внешнего структурно- параметрического проектирования сложных технических комплексов. Часть 2. - Челябинск, 1998. - 76 с. 73. Теслинов А.Г. Концептуальное мышление в разрешении сложных и запутанных проблем. - СПб.: Питер, 2009. - 288 с. 74. Теслинов А.Г. Концептуальное проектирование сложных реше- ний. - СПб.: Питер, 2009. - 288 с. 75. Токарев А. Альтернативная система приемов устранения проти- воречий // URL: http://www.metodolog.ru/01410/01410.html 76. Узкова Е.С. Категория «энергия» и ее современное понимание в научно - философской картине мира. Автореферат дисс. ... кандидата фи- лософских наук. - М.: МГУ им. М.В.Ломоносова, 2001. - 24 с. 77. Управляющие системы и автоматика. /Шмид Д. и др. - М.: Техно- сфера, 2007. - 584 с.
196 Литература 78. Цветков В.Я. Семантика сообщений в телекоммуникационных системах. //URL: http://window.edu.ru/window/library?p_rid=56178 79. Чалкина Н.А. Базовые понятия информатики. // URL: http://conference.kemsu.ru/conf/niobel2009/sect/index.htm?sec_id=996 80. Чернышев В.О. Принципы и концептуальные основы системного подхода. Учебное пособие. - Красноярск: Красноярский институт косми- ческой техники, 1992. - 95 с. 81. Шейнбаум В.С. Методология инженерной деятельности. - Н.Новгород, 2007- 360 с. 82. Шилейко А.В., Кочнев В.Ф., Химушин Ф.Ф. Введение в инфор- мационную теорию систем. - М:, Радио и связь, 1985. - 280 с. 83. Шимукович П.Н. Системные основы разрешения противоречий. И URL: часть 1 - www.metodolog.ru/node/271; часть 2 - www.metodolog.ru/node/272; часть 3 - www.metodolog.ru/node/276; часть 4 - www.metodolog.ru/node/280; часть 5 - www.metodolog.ru/node/281 84. Шпаковский Н.А. ТРИЗ. Анализ технической информации и гене- рации новых идей. - М.: ФОРУМ, 2010. - 264 с. 85. Шпаковский Н.А. ТРИЗ: Практика целевого изобретательства. - М.: Форум, 2011. - 336 с. 86. Шуб Л. Осторожно! Таблица технических противоречий // URL: http://www.metodolog.ru/00647/00647.html 87. Якушкин Б.В. Классификация. // URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/163301 88. Leonid Shub. Rote Karte fur die Matrix. // URL: http://www.qm- infocenter.de/qm/o_ archiv.asp?ps=QZ102369&task=03&o_id=2563174552-100 89. httpV/library.fentu.ru/book/iu/l lZ_2.html - Дальневосточный госу- дарственный технический университет. 90. http://ru.wikipedia.org/wiki/CncTeMHbm_noflxofl - Википедия. Сво- бодная энциклопедия. 91. http://ru.wiktionary.org/wiki - Свободная энциклопедия. Викисло- варь. 92. http://ru.wikipedia.org/wiki/Kaтeгopии_(Apиcтoтeль) - Википедия. Свободная энциклопедия. 93. http://bse.sci-lib.com/article093594.html - Большая советская энцик- лопедия. 94. http://triz.natm.ru/instrum/l lpriem.htm - Школа ТРИЗ Великого Новгорода.
Приложение 1 Краткое изложение PN-метода на английском языке PN-method for TRIZ-contradictions The theory of inventive problem solving (TRIZ) is an efficient means of creating technical solutions. The most well-known and widely used tools of the TRIZ are methods of solving technical contradictions (TC) and the selection ta- ble (matrix) of such methods for a specific problem (the TRIZ understands a TC as a situation in which an attempt to improve one characteristic of the sys- tem leads to deterioration of some other characteristic). Historically, the list of TC resolving method is the first TRIZ tool; it was formulated more than forty years ago. As the TRIZ was developing, new working tools came into existence, in- cluding methods of solving physical contradictions (PC) (the TRIZ understands a PC a situation in which a problem sets opposite (mutually exclusive) re- quirements to the object or some part of it). Genrikh Altshuller, the author of the TRIZ, wrote, ‘Introduction of the concept of physical contradictions has al- lowed us to overcome difficulties that appeared during analysis and caused by vague nature of technical contradictions ... There is no inventive problem un- less there is a physical contradiction. ... Manipulations with the methods (TC elimination methods - P.Sh.) had lasted for a quarter of the century, but when the ARIZ-71 (ARTZ - the algorithm of inventive problem solving, the most complex and powerful TRIZ tool - P.Sh) appeared, it effectively devaluated the list and the application table of the principal methods: the ARIZ-71 envisages an in-depth analysis until the physical contradiction is found. Usually the prob- lem is solved at this stage, but even if it is not solved, it is better to repeat and deepen the analysis rather than to return ‘closer to the surface’, i.e., to technical contradictions’. Since the inventors of the TRIZ subsequently paid less attention to the TC resolving methods, they have not been improved; therefore, they still have the disadvantages that emerged so long ago, and that look so obvious today, i.e.: - method selection rules have not been determined for elimination of a specific contradiction; - the methods are not structured; - the methods have different levels of generalization; - the list of the methods is insufficient; - list of the methods does not meet the current requirements. Due to presence of the above disadvantages, the TC resolving methods have been subjected to just criticism. Development of a new method has been oriented to creation of a TRIZ working tool that would be free from the listed disadvantages and would have
198 Приложение 1 high heuristic power. The following initial preconditions lay the basis for the PN-method: - note has been taken of the TRIZ inventor’s opinion regarding the need to maintain and develop the devaluated TRIZ tool: all the 40 TC resolving meth- ods as well as the related table (matrix) were excluded from the study; - it is suggested that any soluble creative problem be pursued up to the stage of formulating the PC (the stage at which contradictory requirements re- lated to the same object to any part thereof are formulated) followed by subse- quent resolving of this contradiction. At the same time, the PC resolving meth- ods contained in the classical TRIZ have been subjected to critical analysis, and two methods only out of 11 have been left: resolving of spatial contradictions and resolving of temporal contradictions. The philosophic basis for such a deci- sion is that space and time will always be the origins of any physical interac- tions (everything happens in time and in space). Space and time act as argu- ments everywhere, and can never be functions of anything, including each oth- er. Other properties, parameters and characteristics of objects and processes usually depend on such arguments as ‘space’, ‘time’ and other arguments; - the terms ‘TP’ and ‘PC’ have been replaced with a new term - a TRIZ- contradiction. This term is used because the TC has been removed from circula- tion, while the term ‘PC’ looks strange to the experts, since in fact there is noth- ing physical about it. The use of the term ‘TRIZ-contradiction’ immediately orients users of the PN-method to searching for an innovative solution by means of TRIZ tools on the basis of resolution in space and/or in time of con- tradictory requirements to an object to any part thereof; - the processing algorithm of contradictions has a systematic basis that al- lows applying a new structuring scheme. Aspects of the systematic approach are used as a basis for method structuring. Since the systematic approach is an area of research methodology, which is based upon considering an object as an integral multitude of elements within aggregation of relations and links be- tween them, a complex study of the object as a system is carried out from the standpoint of those aspects. The system is created for a certain specific purpose determined by its en- trance and exit. The system contains various elements connected via various links. A combination of the elements and the links form the system structure. Since the system shows emergence behavior, its integral properties are not a mere sum of properties of the system elements; certain integration properties are present. In order to achieve the state of stability, the system aims at bal- anced use of the resources available in it. The system has certain dimensions determined by its border. Interaction between the system and the environment takes place through this border. The environment may produce certain control impacts upon the system, and the status of the system in the environment can be traced on the basis of information generated by the system. Such control im-
Приложение 1 199 pacts may also emerge inside the system. The system undergoes certain chang- es in time, so that it is possible to distinguish between its past, present and fu- ture. A full idea of a system that would comply with the above description can be obtained by considering the system according to the ten aspects known in the systematic approach: - target system aspect (1 A); - elemental system aspect (2A); - structural system aspect (ЗА); - functional system aspect (4A); - resource system aspect (5A); - integration system aspect (6A); - communication system aspect (7A); - historical system aspect (8A); - control system aspect (9A); - information system (10A). (The digital and alphabetical indices that have been introduced above, and will be used thereafter, are intended to simplify application of the method. The use of those indices will be shown later when examples are considered). Accordingly, any object or system containing a TRIZ-contradiction can be studied in the ten aspects within the PN-method. Based on such a study, the TRIZ-contradiction can be formulated, and then the required result can be achieved by means of resolving this contradiction in space or in time. The list of key actions that form the essential part of the method and must be performed during its realization is shown below. An action from the below list necessary for resolving the contradictions is found via sequential search through the system aspects: - within the target system aspect: - change the problem specifications (Cl); - replace the object with a model (C2); - select and formulate a new target (C3); - within the elemental system aspect: - change and admit to examination new properties of the element or any part thereof (El); - change parameters of the properties (dimensions, shape, weight, symmetry, homogeneity, color, temperature, etc.) (E2); - change position of the element (E3); - change the number of entrances and exits of the element (E4); - replace the element with a different one, with alternative properties or a different physical basis (E5); - represent the element as a system (E6); - within the structural system aspect:
200 Приложение 1 - remove links between the elements (STR1); - add more links between the elements, including links that contain intermediate elements (STR2); - change the type of link, including changes of physical basis (STR3); - break the link to insert an intermediate element (STR4); - change parameters of the link (force, direction, etc.) (STR5); - add elements to the system (STR6); - remove elements from the system (STR7); - optimize arrangement of the system elements, including the order of arrangement (STR8); - represent an element in the form of a link (STR9); - represent a link in the form of an element (STR10); - convert the system structure into the hierarchic one (STR11); - convert the system structure into the homogenous, isotropic one (STR12); - convert the system structure into the heterogeneous, anisotropic one (STR13); - represent the system in the form of an element (STR 14); - within the functional system aspect: - improve ideality of the system, optimize its functioning (Fl); - replace a function with an alternative, opposite one (F2); - change the sequence of performance of the function (F3); - change function parameters (F4); - identify and use functions of the system constituents (F5); - use auxiliary, additional and neutral functions accompanying per- formance of the key function (F6); - convert the function from a discrete one to a continuous function (F7); conversion inversion (F8); - within the resource system aspect: - use or create reserves of real or potential spatial resources (Rl); - use or create reserves of real or potential temporal resources (R2); - use or create reserves of real or potential substance resources (R3); - use or create reserves of real or potential energy resources (R4); - use or create reserves of real or potential data resources (R5); - use or create reserves of real or potential system resources (R6); - use or create reserves of real or potential combined resources (R7); - use human resources (R8); - optimize consumption of resources (R9); - within the integration system aspect: - obtain a system effect on the basis of object or substance integra- tion (INTI);
Приложение 1 201 - obtain a system effect on the basis of impact integration, i.e., inte- gration of substance, energy and data flows in various combina- tions (INT2); - obtain a system effect on the basis of splitting substance, energy and data flows (INT3); - obtain a system effect on the basis of resource application; on the basis of conversion of harmful resources into useful ones (INT4); - within the communication system aspect: - change the type of link between the system and the environment (KI); - change the number of links between the system and the environ- ment (K2); - change parameters of links between the system and the environ- ment (КЗ); - change the system borders (K4); - within the historical system aspect: - determine the system status on the basis of an S-curve (IST1); - create a forecast of linear development of the system (IST2); - within the control system aspect: - create a control subsystem and include it into the feedback chain (UPR1); - change the status of the controlled subsystem via control variables (UPR2); - change the purpose of the control subsystem (aim the subsystem at solving stabilization problems, performance of programs, tracing and optimization) (UPR3); - change the control subsystem (in terms of its physical basis, feed- ing method, composition, internal links, inertia behavior, etc.) in order to optimize functioning of the controlled subsystem (UPR4); - transform a control action on the basis of integration of substance, energy and data flows; conversion inversion (UPR5); - transform a control action from a discrete one to a continuous ac- tion (UPR6); conversion inversion (UPR7); - transform a control action from a static one to a dynamic action (UPR8); conversion inversion (UPR9); - change the number of control impacts directed towards one con- trolled subsystem (UPR10); - change the number of controlled subsystems covered by one con- trol subsystem (UPR11); - enhance control impact via feedback development (UPR12);
202 Приложение 1 - within the information system: - increase the volume of inter-system information (INFI); - transmit external system information to modified environment (INF2); - change the type of information (INF3); - change the carrier of information (INF4); - change properties of information (INF5); - change the type of information processes (INF6); - change parameters of information (INF7). The term ‘resolving contradictions in space’ means performance with rela- tion to an object containing such contradiction of one or more actions from the list shown below: - change coordination and juxtaposition of objects or their parts (IPr); - change size of objects or their parts (dimensions, shape, volume, cross sections) (2Pr); - change distances between objects or their parts (3Pr); - change angles between various directions (4Pr); - change the number of coordinates describing the position of an object or any parts thereof (including the transition ‘point - line - plane - volume) (5Pr); - change symmetry of an object or any parts thereof (6Pr); - change homogeneity and isotropy of an object or any parts thereof (7Pr). The above actions must result in transformation of the object from one steady static state into another steady static state. The term ‘resolving contradictions in time’ means performance with rela- tion to an object containing such contradiction of one or more actions from the list shown below: - change the period of time during which an object or any parts thereof stays in a certain condition (1 Vr); - change the sequence according to which an object or any parts thereof stays in a certain condition (2Vr); - divide or combine in time the moments when certain actions are per- formed with relation to an object or any parts thereof (3Vr); - change the sequence of performance of actions (4Vr). The above actions must result in following: - transformation of the object from one steady static state into another steady static state. Such states will be either divided or combine on the tem- poral axis; - transformation of the object from the current state into a new dynamic state described by rhythm and velocity of object parameter change. The following actions are to be taken in order to implement the method: - analysis of a reality fragment and identification of a problem situation. The problem situation can be determined as a somewhat vague, un-
Приложение 1 203 clear and poorly understandable impression that seems to be giving alarm signals, ‘something is amiss, something is wrong’. The TRIZ al- so describes such a situation as an administrative contradiction; - identification of a object that is in the center of the problem situation and must be improved to eliminate the situation; , - presentation of contradictory requirements to the object and formula- tion of a TRIZ contradiction; - analysis of the identified object in terms of the known aspects of the systematic approach and creation of permissible options of actions aimed at resolving the TRIZ contradiction; - synthesis of a new state of the object by means of the selected actions during their performance in space and/or in time; resolving of the TRIZ contradiction on the basis of such synthesis; - selection of one preferable options out of permissible options. The following comments shall be made to the above described algorithm. The number of the above-listed actions is quite high, and for that reason, the method may appear to be ponderous and difficult to put into practice. But this is not so. The method has a hierarchic structure that allows achieving a rel- atively way to solution. Besides, thanks to the rigid structure, it is quite easy to build a compute model of the PN-method. Implementation of the method algorithm also allows for the use of experi- ence of many generations of inventors that is concentrated in the TC resolving methods: they (the methods) are included into the PN-method as its constitu- ents. For example, the PN-method envisages performance of action E5 (replace an element with another one with alternative properties or a different physical basis). The list of the TC resolving methods includes method No.29 ‘applica- tion of pneumatic and hydraulic constructions’. It is obvious that the method E5 has a more general character and includes application of both pneumatic and hydraulic constructions and of other technical solutions with varying physical basis, including those that may be unknown at the moment, and will only emerge in the future. Selection of an alternative solution is only limited by the problem specifications, by professional knowledge of a person trying to find that solution, and by that person’s aptness to creative thinking. Similar arguments could be offered with relation to other TC resolving methods. The following simple examples from the field of crane construction will demonstrate practicability of this method. These solutions are available already, and the PN-method helps ‘find’ them again. Example 1. The boom must be long to lift loads to great heights, but it must be short so that the crane could travel conveniently: this is a well-known example of contradictions from the TRIZ textbooks. The above contradiction is resolved by creating a telescoping boom. In accordance with the PN-method,
204 Приложение 1 the said TRIZ-contradiction can be resolved via the actions E2+lVr (different boom length at different periods of time). In an expanded and complete form the same conversion can be described using the actions STR6+STR3+lPr+lVr. Example 2. The boom adapted for telescoping is heavy. TRIZ- contradiction: boom sections must be made of some solid material to enable telescoping, but they must not be made of solid material, since this would cause the boom weight to increase considerably. Application of the actions E2+7Pr results in obtaining the boom sections with holes located in the area that is not loaded and does not have any impact on telescoping. The actions STR12+6Pr+lPr give us a boom whose telescoping part has a lattice extension. Example 3. In order to be able to lift high loads, the crane must have a high moment of stability to prevent it from tilting. One of possible solutions would be suspending heavy counterweights to the slewing unit of the crane. TRIZ-contradiction: counterweights must be used to generate the moment of stability, but they must not be used in order not to overload the crane chassis and to ensure its controllability during traveling. Performance of the actions E3+ 3Vr brings us to the obvious solution: the counterweights are attached to the slewing unit of the crane during crane operation, while they are removed while the crane is traveling. Conclusions: 1. The PN-method is an efficient tool for solving innovative problems. Thanks to its inherent properties, it is applicable to various problems that used to be solved by means of the aggregated TRIZ tools, i.e.: TC elimination meth- ods, PC elimination methods and other TRIZ tools. The above data enable one to state that the PN-method can simplify application of the TRIZ. 2. Since the systematic approach by definition ensures overall considera- tion of processes or phenomena, this method enables one to miss no options for the necessary solution. In particular, the method offers the information aspect that is new for the TRIZ, and the control aspect is provided with an entirely new content. 3. The systems theory is a general subject in the curriculum of higher schools. Accordingly, any university graduate will be potentially prepared to per- ceive the suggested method of solving creative problems. We suppose that on the basis of this method, the TRIZ would also be enthusiastically accepted by those who consider themselves scholars of applied and fundamental sciences.
Приложение 2 Краткое изложение PN-метода на немецком языке PN-Methode fur die TRIZ-Widerspriichen Die Theorie des erfinderischen Problemiosens (TRIZ) ist ein effektives Mittel zur Schaffung von innovativen technischen Losungen. Ihre bekanntesten und am meisten angewendeten Werkzeuge sind die Ansatze zur Losung von technischen Widerspriichen und die Tabelle (Matrix) zur Auswahl dieser An- satze zur Losung einer konkreten Aufgabe (Widerspruchsmatrix). (Unter dem Begriff technischer Widerspruch wird in der TRIZ eine Situation verstanden, in der der Versuch einer Verbesserung eines Parameters im System zur Ver- schlechterung eines anderen Parameters fuhrt.) Das Verzeichnis der Ansatze zur Losung von technischen Widerspriichen ist historisch das erste Arbeitswerkzeug der TRIZ und wurde vor mehr als vier- zig Jahren erstellt. Im Verlauf der Entwicklung der TRIZ entstanden neue Arbeitswerkzeuge, einschlieBlich der Ansatze zur Losung von physikalischen Widerspriichen. (Un- ter dem Begriff physikalischer Widerspruch wird in der TRIZ eine Situation verstanden, in der an ein Objekt oder seine Teile entgegengesetzte (inkompatib- le) Anforderungen durch die Bedingungen der Aufgabe gestellt werden). Der Autor der TRIZ, Genrich Altschuller, schrieb: „Schwierigkeiten, die bei der Analyse auftraten und die durch die ungenaue Natur der technischen Wider- spriiche bedingt sirid, konnten durch die Einfiihrung des Begriffs des physikali- schen Widerspruchs iiberwunden werden...Wenn kein physikalischer Wider- spruch vorhanden ist, ist auch keine erfinderische Aufgabe vorhanden...Die Arbeit mit den Ansatzen (Beseitigung technischer Widerspriiche -P.S.) wurde ein Vierteljahrhundert fortgesetzt, jedoch entwertete die Entwicklung des ARIZ-71 (ARIZ - Algorithmus zur Losung erfinderischer Aufgaben, das komp- lexeste und stdrkste Werkzeug der TRIZ - P.S.) faktisch das Verzeichnis und die Tabelle zur Anwendung grundlegender Ansatze: beim ARIZ-71 wird eine Tiefenanalyse bis zur Feststellung eines physikalischen Widerspruchs durchge- fuhrt; die Aufgabe wird meistens wahrend dieser Etappe geldst, wenn sie je- doch nicht geldst wird, ist eine Wiederholung und Vertiefung der Analyse vor- teilhafter als die Riickkehr „zur Oberflache“, d.h. zu den technischen Wider- spriichen“. Infolge der anschlieBenden sinkenden Beachtung der Ansatze zur Losung technischer Widerspriiche durch die Begriinder der TRIZ wurden diese nicht verbessert und behielten aus diesem Grund die damals aufgetretenen und aus heutiger Sicht offensichtlichen Mangel bei: - keine Festlegung von Regeln zur Auswahl eines Ansatzes zur Beseiti- gung eines konkreten Widerspruchs;
206 Приложение 2 - keine Strukturierung der Ansatze; - Vorhandensein unterschiedlicher Niveaus zur Verallgemeinerung der Ansatze; - das Verzeichnis der Ansatze ist nicht ausreichend; - das Verzeichnis der Ansatze entspricht nicht den Anforderungen der heu- tigen Zeit. Infolge des Vorhandenseins der aufgefuhrten Mangel werden die Ansatze zur Losung technischer Widerspriiche einer berechtigen Kritik unterzogen. Die Entwicklung des neuen Verfahrens erfolgte unter Konzentration auf die Schaffung eines Arbeitswerkzeugs der TRIZ, welches von den angegebenen Mangein befreit ist und eine groBe heuristische Schicht besitzt. Folgende Vo- raussetzungen wurden dem PN-Verfahren zugrunde gelegt: - die Meinung des Begriinders der TRIZ zum Nichtvorhandensein der Notwendigkeit zur Aufrechterhaltung und Weiterentwicklung des abgewerteten Werkzeugs der TRIZ wurde beriicksichtigt - alle 40 Ansatze zur Losung von technischen Widerspriichen und die mit ihnen verbundene Tabelle (Matrix) wurden aus der Betrachtung ausgeschlossen; - es wird angeregt, die kreative Aufgabe immer bis zum Niveau der For- mulierung eines physikalischen Widerspruchs zu fuhren, d.h. zum Niveau der Formulierung widerspriichlicher Anforderungen an ein und dasselbe Objekt oder seine Teile, mit anschlieBender Losung dieses Widerspruchs. Dabei wur- den die in der klassischen TRIZ enthaltenen Ansatze zur Losung physikalischer Widerspriiche einer kritischen Analyse unterzogen: von 11 Ansatzen verblieben letztendlich zur zwei - die Losung von Widerspriichen im Raum und die Ld- sung von Widerspriichen in der Zeit. Diese Losung basiert auf der philosophi- schen Grundlage, dass Raum und Zeit bei alien beliebigen physikalischen Wechselwirkungen immer urspriinglich sind (alle Prozesse verlaufen in Raum und in der Zeit). Raum und Zeit treten iiberall als Argumente auf und konnen nie die Funktion einer Sache darstellen, einschlieBlich fureinander selbst. Ande- re Eigenschaften wie Parameter, Charakteristiken von Objekten, Prozessen sind i.d.R. Funktionen der Argumente ,JRaum“, ,,Zeit“ oder anderer Argumente; - die Begriffe „Technischer Widerspruch“ und „Physikalischer Wider- spruch“ wurden aus der Betrachtung ausgeschlossen. An ihrer Stelle wurde ein neuer Begriff eingefiihrt - der ,,TRIZ-Widerspruch“. Dieser Austausch erfolgte aufgrund der Tatsache, dass der technische Widerspruch aus der Betrachtung ausgeschlossen wurde, der Begriff „Physikalischer Widerspruch“ ist an sich nicht sonderlich zutreffend, da in diesem Begriff tatsachlich nichts Physikali- sches vorhanden ist. Aus diesem Grund ist die Verstandigung zwischen TRIZ- Experten und Experten anderer Fachrichtungen erschwert. Die Anwendung des Begriffs ,,TRIZ-Widerspruch“ orientiert den Nutzer des PN-Verfahrens darauf, dass er eine innovative Losung mithilfe des TRIZ-Werkzeugs auf Grundlage
Приложение 2 207 der Losung von widerspriichlichen Anforderungen an ein Objekt oder seine Teile im Raum und (oder) in der Zeit sucht; - der Algorithmus zur Arbeit mit Widerspriichen wurde auf einer systemi- schen Grundlage konstruiert. Die konstruierte Struktur des Systemansatzes selbst ermoglicht auBerdem eine logische Bestimmung der Schritte des Algo- rithmus. Als Grundlage fur seine Strukturierung wurden die Aspekte des Sys- temansatzes angewendet. Da der Systemansatz auBerdem die Ausrichtung der Untersuchungsmethodologie, deren Grundlage wiederum die Betrachtung des Objektes als Ganzheit einer Vielzahl von Elementen in der Gesamtheit der Verhaltnisse und Verbindungen zwischen ihnen ist, darstellt, wird aus der Posi- tion seiner Aspekte das Objekt, an welchem das PN-Verfahren angewendet wird, als System betrachtet, dabei wird es allseitig und komplex betrachtet. Aus dieser Ausgangsvoraussetzung des PN-Verfahrens folgt, dass in jeder beliebigen Aufgabe das zu schaffende oder zu andemde reelle Fragment in Form eines Systems mit der zugehdrigen Beschreibung dargestellt wird. Das System wird fur ein bestimmtes konkretes Ziel konstruiert, welches durch den Ein- und Ausgang des Systems festgelegt wird. Es enthalt verschiedenartige Elemente, die durch unterschiedliche Verhaltnisse miteinander verbunden sind. Die Elemente und Verhaltnisse bilden in ihrer Gesamtheit die Struktur des Sys- tems. Infolge des Auftretens der Eigenschaft der Emergenz stellen die integra- len Eigenschaften des Systems nicht die Summe der Eigenschaften der einge- henden Elemente dar, sondem es entwickeln sich bestimmte integrative Eigen- schaften. Fiir die Erreichung eines stabilen Zustands strebt das System die rationale Nutzung der vorhandenen Ressourcen an. Das System besitzt be- stimmte MaBe, die seine Grenzen festlegen. Uber die Grenzen erfolgt die Wechselwirkung des Systems mit der Umwelt. Aus der Umwelt konnen be- stimmte steuemde Einfliisse auf das System einwirken, sein Zustand kann wie- derum anhand der vom System formierten Informationen verfolgt werden. Die steuemden Einfliisse konnen auch innerhalb des Systems entstehen. Das Sys- tem andcrt sich im Verlauf der Zeit in bestimmter Weise, was die Unterschei- dung seiner Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft ermoglicht. Eine vollstandige Darstellung eines Systems, welches der aufgefuhrten Beschreibung entspricht, kann als Ergebnis seiner Betrachtung unter den zehn Aspekten, welche im Systemansatz bekannt sind, erreicht werden: - systemisch - zielgerichtet (1 A); - systemisch - elementar (2A); - systemisch - strukturell (ЗА); - systemisch - funktional (4A); - systemisch - ressourcenbezogen (5A); - systemisch - integriert (6A); - systemisch - kommunikativ (7A); - systemisch - historisch (8A);
208 Приложение 2 - systemisch - betriebstechnisch (9A); - systemisch - informatorisch (10A). (Die hier aufgefuhrte und weitere Nummerierung in Ziffem und Buchsta- ben ist zur Erleichterung der Arbeit mit dem Verfahren bestimmt, seine An- wendung wird spater bei der Betrachtung von Beispielen demonstriert.) Entsprechend kann ein beliebiges Objekt oder System, welches einen TRIZ-Widerspruch enthalt, im Rahmen des PN-Verfahrens anhand dieser zehn Aspekte betrachtet werden. Die Ergebnisse einer solchen Betrachtung ermogli- chen die Formulierung eines TRIZ-Widerspruchs und die Feststellung des ge- suchten Ergebnisses mittels der Losung des Widerspruchs im Raum oder in der Zeit. Ein Verzeichnis der grundlegenden Handlungen, welche das Wesen des Verfahrens bilden und die bei seiner Realisierung der Ausfuhrung unterliegen, ist untenstehend aufgefuhrt. Durch anschlieBende sukzessive Auswahl in den Systemaspekten erfolgt die Suche der fur die Losung des Widerspruchs erfor- derlichen Handlung aus dem folgenden Verzeichnis: - im systemisch-zielgerichteten Aspekt (1 A): - Anderung der Bedingungen der Aufgabe (Zl); - Austausch des Objekts gegen ein Modell (Z2); - Auswahl, die Formulierung des neuen Ziels (Z3). - im systemisch-elementaren Aspekt (2A): - Anderung, Betrachtung der neuen Eigenschaften des Elements oder seiner Teile (El); - Anderung der Parameter der Eigenschaften (AuBenmaBe, Form, Gewicht, Symmetric, Homogenitat, Farbe, Temperatur usw.) (E2); - Anderung der Lage des Elements (E3); - Anderung der Anzahl der Eingange - Ausgange des Elements (E4); - Austausch des Elements gegen ein anderes, mit altemativen Eigen- schaften, mit anderer physikalischer Grundlage (E5); - Darstellung des Elements in Form eines Systems (E6); - im systemisch-strukturellen Aspekt (ЗА): - Beseitigung der Verbindungen zwischen den Elementen (STR1); - Hinzufugung einer Verbindung zwischen den Elementen, ein- schlieBlich einer Verbindung, welche Vermittlungselemente ent- halt (STR2); - Anderung des Typs der Verbindung, einschl. anhand der physikali- schen Grundlage (STR3); - Zerstdrung der Verbindung und Anordnung eines Vermittlerele- ments in der Lucke (STR4);
Приложение 2 209 - Anderung der Verbindungsparameter (Kraft, Richtung usw.) (STR5); - Hinzufugung von Elementen in das System (STR6); - Entfemung von Elementen aus dem System (STR7); - Optimierung der Verteilung der Elemente im System, einschl. An- derung der Verteilungsordnung der Elemente (STR8); - Darstellung des Elements in Form einer Verbindung (STR9); - Darstellung der Verbindung in Form eines Elements (STR 10); - Umwandlung der Struktur des Systems in der hierarchischen (STR11); - Umwandlung der Struktur des Systems in eine homogene, isotrope (STR12); - Umwandlung der Struktur des Systems in eine inhomogene, ani- sotrope (STR13); - Darstellung des Systems in Form eines Elements (STR14); - im systemisch-funktionalen Aspekt (4A): - Erhohung der Idealitat des Systems, Optimierung seiner Funktio- nalitat (Fl); - Austausch der Funktion gegen eine alternative, entgegengesetzte (F2); - Anderung der Reihenfolge zur Ausfuhrung der Funktionen (F3); - Anderung der Parameter der Funktion (F4); - Auswahl und Verwendung der Funktion der Bestandteile des Sys- tems (F5); - Verwendung von Hilfs-, Zusatz- und neutralen Funktionen, welche die Realisierung der Hauptfunktion begleiten (F6); - Umwandlung der Funktion von einer diskreten in eine analoge (F7); Inversion der Umwandlung (F8). - im systemisch-ressourcenbezogenen Aspekt (5A): - Verwendung und Schafftmg eines Vorrats an einer realen oder po- tentiellen raumlichen Ressource (Rl); - Verwendung und Schaffung eines Vorrats an einer realen oder po- tentiellen zeitlichen Ressource (R2); - Verwendung und Schaffung eines Vorrats an einer realen oder po- tentiellen stofflichen Ressource (R3); - Verwendung und Schaffung eines Vorrats an einer realen oder po- tentiellen Ressource an Energie (R4); - Verwendung und Schaffung eines Vorrats an einer realen oder po- tentiellen informatorischen Ressource (R5); - Verwendung und Schaffung eines Vorrats an einer realen oder po- tentiellen systemischen Ressource (R6);
210 Приложение 2 - Verwendung und Schaffung eines Vorrats an einer realen oder po- tentiellen kombinierten Ressource (R7); - Verwendung der Ressourcen des Menschen (R8); - Optimierung des Verbrauchs an Ressourcen (R9); - im systemisch-integrierten Aspekt (6A): - Erhalt eines systemischen Effekts durch Zusammensetzung der Objekte, Stoffe (INTI); - Erhalt eines systemischen Effekts durch Zusammensetzung der Einwirkungen: durch Zusammensetzung der Strome an Stoff, Energie und Informationen in verschiedenen Kombinationen (INT2); - Erhalt eines systemischen Effekts durch Teilung der Strome an Stoff, Energie und Informationen (INT3); - Erhalt eines systemischen Effekts durch die Anwendung von Res- sourcen, die Umwandlung von schadlichen Ressourcen in niitzli- che (INT4); - im systemisch-kommunikativen (7A): - Anderung des Typs der Verbindung zwischen System und Umwelt (Kl); - Anderung der Anzahl an Verbindungen zwischen System und Umwelt (K2); - Anderung der Parameter der Verbindungen zwischen System und Umwelt (КЗ); - Anderung der Grenzen des Systems (K4); - im systemisch-historischen (8A): - Bestimmung des Zustands des Systems auf Grundlage der S-Kurve (HIST1); - Konstruktion einer Prognose zu den Entwicklungslinien des Sys- tems (HIST2); - im systemisch- betriebstechnischen (9A): - Schaffung eines steuemden Untersystems und dessen Aufnahme in die Kette der Riickverbindung (BET1); - Anderung des Zustands des steuemden Untersystems durch die Steuervariablen (BET2); - Anderung des Zwecks des steuemden Untersystems (Ausrichtung auf die Losung der Aufgabe zur Stabilisierung, Ausfuhrung eines Programms, Uberwachung, Optimierung) (BET3); - Anderung des steuemden Untersystems (anhand der physikali- schen Grundlage, der Versorgungsart, des Komponentenbestands, der inneren Verbindungen, der Tragheit usw.) fur die Optimierung der Funktionalitat des steuemden Untersystems (BET4);
Приложение 2 211 - Umwandlung der steuemden Einwirkung auf Grundlage der Zu- sammensetzung der Strome an Stoff, Energie und Informationen; Inversion der Umwandlung (BET5); - Umwandlung der steuemden Einwirkungen von einer diskreten in eine analoge (BET6); Inversion der Umwandlung (BET7); - Umwandlung der steuemden Einwirkung von einer statischen in eine dynamische (BET8); Inversion der Umwandlung (BET9); - Anderung der Anzahl an steuemden Einwirkungen, die auf ein zu steuemdes Untersystem gerichtet sind (BET 10); - Anderung der Anzahl an zu steuemden Untersystemen, die von ei- nem steuemden Untersystem gesteuert werden (BETH); - Verstarkung der steuemden Einwirkung durch Entwicklung einer Riickverbindung (BET 12); - im systemisch-informatorischen (10A): - Erhohung der Anzahl an inneren Informationen des Systems (INFI); - Ubergabe der auBeren Informationen des Systems in die geanderte innere Struktur (INF2); - Anderung der Information nach Art (INF3); - Anderung des Informationstragers (INF4); - Anderung der Eigenschaften der Information (INF5); - Anderung der Art des Informationsprozesses (INF6); - Anderung der Parameter der Information (INF7). Unter dem Begriff „Losung eines Widerspruchs im Raum“ wird die Aus- fiihrung einer oder mehrerer Handlungen aus dem folgenden Verzeichnis an ei- nem Objekt, welches einen Widerspruch enthalt, verstanden: - Anderung der Koordinierung und der Lage zueinander der Objekte oder ihrer Teile (IRa); - Anderung der Ausdehnung der Objekte oder ihrer Teile (MaBe, Form, Volumen, Querschnitte) (2Ra); - Anderung des Abstands zwischen den Objekten oder ihrer Teile (3Ra); - Anderung der Winkel zwischen den verschiedenen Richtungen (4Ra); - Anderung der Anzahl an Koordinaten, welche die Lage des Objekts oder seiner Teile beschreiben (einschlieBlich Ubergang Punkt - Linie - Ebene - Rauminhalt) (5Ra); - Anderung der Symmetric des Objekts oder seiner Teile (6Ra); - Anderung der Homogenitat und Isotropie des Objekts oder seiner Teile (7Ra). Das Ergebnis der Ausfiihrung der aufgezahlten Handlungen muss die Ubertragung des Objekts aus einem stabilen statischen Zustand in einen ande- ren statischen Zustand sein.
212 Приложение 2 Unter dem Begriff „Losung eines Widerspruchs in der Zeit“ wird die Aus- fuhrung einer oder mehrerer Handlungen aus dem folgenden Verzeichnis an ei- nem Objekt, welches einen Widerspruch enthalt, verstanden: - Anderung der Dauer des Verbleibs des Objekts oder seiner Teile in ei- nem bestimmten Zustand (1Z); - Anderung der Reihenfolge des Verbleibs des Objekts oder seiner Teile in einem bestimmten Zustand (2Z); - zeitliche Divergenz oder Kongruenz von Momenten zur Ausfuhrung von Handlungen am Objekt oder seiner Teile (3Z); - Anderung der Reihenfolge zur Ausfuhrung der Handlungen (Z). Das Ergebnis der Ausfuhrung der aufgezahlten Handlungen muss sein: - Ubertragung des Objekts aus einem stabilen statischen Zustand in einen anderen stabilen statischen Zustand. Die Zustande sind divergent auf der Zeit- achse; - Ubertragung des Objekts aus dem existierenden Zustand in einen neuen dynamischen Zustand, welcher durch den Rhythmus und die Geschwindigkeit der Anderung der Parameter des Objekts definiert wird. Die Realisierung des Verfahrens sieht die Ausfuhrung folgender Schritte vor: - Analyse des Realitatsfragments und Feststellung der Problemsituation. Die Problemsituation kann als recht nebulds, nicht sehr klar und wenig Eindruck erweckend definiert werden, als ein Signal fur: „irgendetwas stimmt nicht“; - Bestimmung des Objekts, welches sich im Zentrum der Problemsituati- on befindet und einer Verbesserung zur Beseitigung des Problems un- terliegt; - Erhebung von widerspriichlichen Anforderungen an das Objekt und Formulierung eines TRIZ-Widerspruchs; - Analyse des ausgewahlten Objekts anhand der bekannten Aspekte des Systemansatzes und Erstellung von zulassigen Handlungsvarianten zur Losung des TRIZ-Widerspruchs; - Auswahl der bevorzugten Variante aus den zulassigen; - Losung des TRIZ-Widerspruchs durch raumliche und (oder) zeitliche Umwandlungen und Synthese eines neuen Zustands des Objekts auf dieser Grundlage. Als Kommentare zum vorgestellten Algorithmus muss Folgendes aufge- zeigt werden. Die Anzahl der oben aufgezahlten Handlungen ist recht groB und kann da- durch den Eindruck erwecken, dass das Verfahren sehr umfangreich und seine Anwendung in der Praxis schwierig ist. Dies ist aber tatsachlich nicht der Fall. Das Verfahren besitzt eine hierarchische geordnete Struktur, was einen sehr kurzen Losungsweg ermoglicht.
Приложение 2 213 Das Verfahren bestreitet nicht die Erfahrung vieler Generationen an Erfin- dem, welche auf den Ansatzen zur Losung von technischen Widerspriichen be- ruht: die Ansatze gehdren als Bestandteile zum PN-Verfahren. Der Ansatz zur Losung des technischen Widerspruchs Nr. 7 „Steckpuppe (Matijoschka)“ ist beispielsweise ein guter Hinweis zur Ausfuhrung der Handlung IRa im PN- Verfahren. Das PN-Verfahren ist allgemeingiiltiger im Vergleich zu den Ansatzen zur Losung technischer Widerspriiche. Die Handlung E5 z.B. (Austausch eines Elements gegen ein anderes mit altemativen Eigenschaften, mit anderer physi- kalischer Grundlage) des PN-Verfahrens ist deutlich umfassender als der An- satz Nr. 29 “Verwendung von Pneumo- und Hydrokonstruktionen”, da sie die Anwendung von Losungen, die auf verschiedenartigen physikalischen Grund- lagen basieren, vorsieht. Analoge Betrachtungen konnen auch in Bezug auf andere Ansatze zur Ld- sung von technischen Widerspriichen angestellt werden. Die Funktionstiichtigkeit des Verfahrens wird durch die folgenden einfa- chen Beispiele aus dem Bereich Kranbau demonstriert. Diese Losungen existie- ren bereits, mithilfe des PN-Verfahrens werden sie emeut ,,ermittelt“. Beispiel 1. Der Ausleger muss lang fur das Heben von Lasten auf eine groBe Hohe und gleichzeitig kurz fur die bequemere Bewegung des Krans auf StraBen sein - dies ist ein in den TRIZ-Lehrbiichem bekanntes Beispiel fur ei- nen Widerspruch. Der formulierte Widerspruch wird durch die Konstruktion eines Teleskopauslegers gelost. In Entsprechung mit dem PN-Verfahren kann der vorgestellte TRIZ-Widerspruch durch Ausfuhrung der Handlungen E2+1Z gelost werden (Vorhandensein unterschiedlicher Langen zu verschiedenen Zeitpunkten). In umgekehrter und vollstandigerer Form kann diese Umwand- lung liber die Handlungen STR6+STR3+lRa+lZ beschrieben werden. Beispiel 2. Der als Teleskop ausgefuhrte Ausleger besitzt ein groBes Ge- wicht. TRIZ-Widerspruch: die Sektionen des Auslegers miissen zur Sicherstel- lung der Moglichkeit zum Ausfahren des Teleskops aus Vollmaterial hergestellt werden und diirfen gleichzeitig nicht aus Vollmaterial hergestellt werden, da dies das Gewicht des Auslegers wesentlich erhoht. Durch Anwendung der Handlungen E2+7Ra entstehen Sektionen des Auslegers mit Bohrungen in der unbelasteten Zone, die keinen Einfluss auf das Ausfahren des Teleskops besitzt, bei Ausfuhrung der Handlungen STR12+6Ra+lRa entsteht ein Ausleger, des- sen Teleskopteil durch eine Gitterverlangerung erganzt wird. Beispiel 3. Um die Moglichkeit des Hebens von groBen Lasten zu gewahr- leisten, muss der Kran ein groBes Standmoment besitzen, welches ein Kippen verhindert. Ein Weg zur Losung dieser Aufgabe ist die Aufhangung von massi- ven Gegengewichten an den Drehteil des Krans. TRIZ-Widerspruch: die Ge- gengewichte miissen vorhanden sein, um das Standmoment zu bilden, und sie diirfen nicht vorhanden sein, damit das Chassis des Krans nicht iiberlastet wird
214 Приложение 2 und die Steuerbarkeit des Krans bei Bewegung sichergestellt ist. Die Ausfuh- rung der Handlungen E3+3Z fuhrt zur offensichtlichen Losung - die Gegenge- wichte werden wahrend der Ausfuhrung der Arbeitsoperationen am Drehteil des Krans angehangt, bei Bewegung des Krans werden die Gegengewichte de- montiert. Schluss: 1. Das PN-Verfahren, welches mittels kreativer Uberarbeitung der grund- legenden Ideen der TRIZ zur Losung von Widerspriichen und der Methodolo- gie des Systemansatzes entwickelt wurde, ist ein neues effektives Werkzeug zur Losung von innovativen Aufgaben. 2. Das Verfahren besitzt eine logische und zur Anwendung intuitiv ver- standliche Struktur und gewahrleistet die Formulierung einer Hochstanzahl an Varianten zu den gesuchten Losungen. Im Einzelnen stellt das Verfahren einen fur die TRIZ neuen informatorischen Aspekt zur Betrachtung vor, der betriebs- technische Aspekt erhielt eine vollig neue Ausfuhrung. Die angewendete Struk- tur des Verfahrens stellt eine vergleichsweise leichte Computerrealisierung des Verfahrens sicher. 3. Die Systemmethodologie ist eine allgemeinbildende Disziplin hoherer Schulen. Entsprechend ist jeder Absolvent, der diese Disziplin studiert hat, po- tentiell auf die Erfassung des vorgestellten Verfahrens vorbereitet. Gleichzeitig wird eine Grundlage zur weiten Verbreitung des Verfahrens geschaffen. Es kann auBerdem angenommen werden, dass die TRIZ auf Grundlage dieses Ver- fahrens mit groBem Erfolg von Vertretem angewandter und grundlegender Wissenschaften wahrgenommen wird.
Об авторе Петр Николаевич ШИМУКОВИЧ Доктор технических наук, изобретатель. Изучению, преподаванию и практическому применению методов творчества, преимущественно теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), посвятил 25 лет. На основе многолетнего опыта преподавания и исследовательской работы в высшей школе, а также проектно-технической и административной работы в коммерческой организации П. Н. Шимукович сформировал собственную оригинальную позицию в отношении теории и практики создания инновационных решений, которая представлена в настоящем издании. Наше издательство предлагает следующие книги: Ю С Емельямоя ЗАРУБЕЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННО* ЧАСТНОЕ людьяь ИННОВАЦИОННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ экономики В ИННОВАЦИОННО» СФЕРЕ ПОЛИТИКА ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ Пв«ыи>тн« эфф*«т»<»гост|1 pO't и Асвлй вжаМциОяноА системы ЧИ1Л»Е1НГМИЧ I В МОДЕРНИЗАЦИИ РОССИИ А И Кумщма ИНФРАСТРУКТУРА Издательская группа ГОСУДАРСТВЕННО-ЧАС гное ПАРТНЕРСТВО В ИННОВАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В ИННОВАТИКЕ Институциональным и «орпорати«»1ый Э8РИСТИЧКСКИС И ИНПЛЛ1КТУАЛЬНЫ1 ИННОВАТИКА ИННОВАЦИОННАЯ СИСТЕМА РОССИИ ПОЛИТИЧЕСКИЕ РЫНКИ и ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ПОЛИТИКА Издательская группа р UR554 Каталог изданий в Интернете: http://URSS.ru E-mail; URSS@URSS.ru КЕЙНСИАНСКАЯ ТЕОРИЯ КЛАССИЧЕСКИЙ управленческий РОССИЙСКАЯ ЭКОНОМИКА инновационные циклы В РОССИЙСКОЙ ЭКОНОМИКЕ £ 1 В. Ш'<1 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ В УСЛОВИЯХ КРИЗИСА Will (hawi к обмани й wa Вого и coeiHtти ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ 117335, Москва, Телефон / факс Нахимовский (многоканальный) проспект, 56 +7(499) 724 25 45 Отзывы о настоящем издании, а также обнаруженные опечатки присылайте по адресу URSS@URSS.ru. Ваши замечания и предложения будут учтены и отражены на web-странице этой книги на сайте http://URSS.ru