Генрих Альтов - Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач
Решая задачу методом проб и ошибок, человек неожиданно обнаруживает решение. Мгновение назад ответа не было - и вдруг он сразу появился. Эта неожиданность отражена во многих терминах: «озарение», «осенение», «эврика», «инсайт»... Слова разные, а смысл одинаковый: решение появляется внезапно, тьма мгновенно заменяется светом.
Действительно, при работе методом проб и ошибок смена тьмы светом происходит в неуловимо короткий промежуток временя. Для психолога, изучающего изобретательское творчество на уровне метода проб и ошибок, «озарение» - одно из основоположных явлений. Иное дело, если психолог изучает изобретательское творчество, ведущееся на уровне АРИЗ. Здесь столь же основоположным оказывается отсутствие «озарений»: тьма постепенно сменяется светом. Вот магнитофонная запись решения задачи 54 о пропавшем алмазе (задачу решал математик, окончивший общественный институт изобретательского творчества): «Это задача на обнаружение. Следовательно, нужно применить стандарт 1: придется ввести какие-то добавки в алмаз. Да, но добавки вводить нельзя! Противоречие... Для этого есть стандарт 10... Вводить добавки на время или в микродозах - это тоже не подойдет, вводить добавки нельзя. Следующий обходной путь - использовать в качестве добавок что-то находящееся в веществе. А что в нем находится? Алмаз -кристалл. Кристаллическая решетка... Есть там нарушения кристаллической решетки? Должны быть! Значит, их надо использовать в качестве отметин... Как родинки у человека... С похищенным алмазом ничего уже не поделаешь, но для всех других надо заранее сделать рентгенограммы... Получается что-то вроде дактилоскопии для алмазов...»
Решая трудную задачу перебором вариантов, изобретатель может годами не сдвинуться с места: что из того, что из 50 тыс. вариантов уже рассмотрены 3 тыс. Иное дело - при решении задачи по АРИЗ. Человек сознательно управляет процессом решения, подключая знание тех или иных закономерностей, приемов, методов и т. д. Каждая операция приближает решение, проясняет тьму. Контуры решения выступают постепенно (и, конечно, намного быстрее, чем при работе методом проб и ошибок).
По традиции «озарение» привыкли считать непременным свойством творчества: есть «озарение» - есть и творчество, нет «озарения» - нет творчества. Теперь, на новом уровне организации творчества, вместо «озарения», «осенения» психологическим атрибутом творчества становится «прояснение» (постепенный переход к свету).
При этом (здесь есть своеобразный парадокс) решение задачи частично известно еще до постановки задачи. Не зная задачи, мы заранее знаем законы, т. е. ответ в общей форме. Процесс решения состоит в переходе от общих законов к конкретному их овеществлению в данном случае.
Стандарты на решение изобретательских задач можно применять до анализа (на шаге 1.7). Но эффективнее использовать их после анализа, во всяком случае, после построения модели задачи, поэтому стандарты входят в таблицу типовых моделей задач и вепольных преобразований.
Иногда для решения задачи необходимо последовательно использовать несколько стандартов.
Задача 56
Установка для укладки фруктов в картонные коробки включает вибростол, на который устанавливают ящик (вибрация позволяет значительно повысить плотность укладки). Сверху по лотку поступают фрукты. К сожалению, нежные фрукты бьются при падении (будем считать, что высота падения 0,5 м). Опускать лоток до дна коробки, а потом поднимать его, используя какое-то устройство, - решение слишком сложное и потому плохое. Как быть?
Один персик ударяется о другой, при этом возникает вредный эффект -типичная задача на стандарт 3. Нужно ввести между двумя соударяющимися персиками «мягкий персик», т. е. какие-то эластичные шарики, например из поролона (такие шарики благодаря вибрации будут находиться над верхним слоем фруктов). После заполнения коробки нужно удалить шарики - это уже задача на стандарт 4. В шарики введены ферромагнитные пластинки; после заполнения коробки включают расположенный над коробкой электромагнит, и шарики «выпрыгивают» из коробки; подают пустую коробку, отключают магнит, сбрасывают шарики. Эффективность решения (а. с. № 552 245) достигнута совместным применением двух стандартов; использованы шарики-амортизаторы и обеспечено управление ими.
ЗА ДЕРЕВОМ - ЛЕС
Наиболее сильные средства решения задач (вепольный анализ, стандарты) одновременно являются инструментами для выявления новых задач. Прогностическая функция присуща и приемам, используемым на шаге 6.3. Рассмотрим это на конкретном примере.
Допустим, впервые создан электромагнитный измеритель (расходомер) потока электропроводной жидкости. Принцип устройства такого расходомера весьма прост (рис. 16. а ): в измеряемый поток (П) введены электроды (Э), снаружи расположена магнитная система (М), создающая магнитное поле; поток пересекает магнитные силовые линии, и на электродах возникает электродвижущая сила. Если теперь поставить задачу: «Предложите новые конструкции электромагнитных расходомеров», поиск методом проб и ошибок не даст быстрых результатов, потому что неизвестно, как менять имеющуюся схему. Используем простейший при- ем - перестановку частей. Структуру исходной конструкции можно записать так: МЭПЭМ. В центре - поток, с обеих сторон потока - электроды, снаружи - магнитная система. Очевидно, путем перестановки частей можно получить еще пять конструкций; ЭМПМЭ (рис. 16, б ); ПМЭМП (рис. 16, в ); МПЭПМ (рис. 16, г ); ЭПМПЭ (рис. 16, д ); ПЭМЭП (рис. 16, е ).
К моменту, когда такой морфологический анализ провели впервые, были известны только лотковый расходомер по схеме МЭПЭМ и лаг (измеритель скорости) со схемой ПЭМЭП. Четыре схемы оказались новыми, имеющими свои особенности и преимущества. Например, схема МПЭПМ позволяет измерять локальный расход по ширине потока. Лаг по схеме ПМЭМП работает на внутреннем магнитном поле соленоида и потому более чувствителен, чем лаг по схеме ПЭМЭП, работающий на поле рассеяния.
Таким образом, даже простейшие приемы (перестановка частей) могут быть использованы не только как решения задач, но и для выявления области применения полученного принципа, т. е. в целях прогнозирования.
Рис. 16.
Рассмотрим, например, магнитный фильтр (задача 13). Он включает магнитную систему (М), ферромагнитный порошок (Ф), сквозь который проходит поток запыленного воздуха (обозначим этот поток буквой И - изделие). Структура фильтра МФИФМ.
Ясно, что возможны еще пять структур: ФМИМФ; ИМФМИ; МИФИМ; ИФМФИ; ФИМИФ.
Например, «Электромагнитный фильтр, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью снижения удельного расхода энергии и увеличения производительности фильтрующий элемент из зернистого магнитного материала размещен вокруг источника магнитного поля и образует внешний замкнутый магнитный контур» (а. с. № 319 325). Это изобретение (магнит внутри) появилось только через семь лет после того, как был изобретен обычный фильтр (магнит снаружи) ...
Будем считать шесть возможных структур прографкой таблицы, а в боковик запишем пять возможных состояний изделия: газ, жидкость, твердое тело (например, стальной стержень), эластичное тело (резина), порошок. Получится таблица. содержащая 30 клеток, причем в них окажутся не только схемы фильтров, но и схемы иных по функциям технических систем. Например, в клетку на пересечении колонки «МФИФМ» и строки «твердое тело» можно поместить изобретение по а. с. № 499 912: «Способ бесфильерного волочения стальной проволоки, включающий деформацию растяжением, отличающийся тем, что с целью получения проволоки постоянного диаметра необходимую деформацию осуществляют путем протягивания проволоки через ферромагнитную массу, помещенную в магнитном поле». В патенте ЧССР № 105 766 описана магнитная пробка, установленная в картере двигателя для вылавливания частиц металла из масла: структура ИФМФИ, агрегатное состоящие изделия (масло) - жидкость.
В таблице использованы только два приема: перестановка частей и изменение агрегатного состояния изделия. Можно использовать третий прием: переход от поступательного движения (изделия, порошка или поля) к вращательному и наоборот, т. е. можно построить две 30-клеточные таблицы для двух видов движения. Таким образом, исходная схема планомерно разворачивается в 60 схем.
При детальной проработке число схем можно значительно увеличить: для этого нужно учесть, какая часть системы движется, а какая неподвижна. «В 1962 г. Геннадий Шулев, в то время аспирант КТИРПиХ, предложил новую технологию обработки металлов - магнитно-абразивную. На нее в мае того же года получил а. с. № 165 651. Он остроумно модернизировал идею обработки металла, которая была предложена в нашей стране в 1938 г. Идея возникла, но результата не получилось, ибо первоначально предлагалось обрабатывать цилиндрические поверхности во вращающемся магнитном поле. Шулев развил идею: магнитное поле не- подвижно, а вращается деталь. Попробовал на станке - получается» («Техника и наука», 1976, № 7, с. 15). Двадцать четыре года на переход к идее «вращать не поле, а изделие»-такова плата за неорганизованность мышления. По АРИЗ-77 развитие и трансформация полученной идеи обязательны (шаг 6.3б). Значительное расширение области трансформаций идей можно получить введением третьей оси «Использование физических эффектов и явлений»; управление магнитными характеристиками путем изменения температуры системы, переход через точку Кюри, эффекты Гопкинса, Баркхаузена. Например, по а. с. № 397 289 при контактной приварке ферромагнитного порошка к рабочим поверхностям деталей (для обеспечения равномерности подачи порошка) его нагревают до точки Кюри. Две трехмерные таблицы - это уже свыше 200 схем. За деревом идеи отчетливо просматривается целая роща идей...
