Решение нестандартных задач

В ТРИЗ рассматриваются три вида противоречий.

Автор ТРИЗ Г. С. Альтшуллер назвал их:

— Административное противоречие (АП);

— Техническое противоречие (ТП);

— Физическое противоречие (ФП).

Эти названия были выбраны Альтшуллером для решения технических задач, но для задач из других областей они не всегда подходят, поэтому мы их назвали:

Административное противоречие — поверхностное противоречие (ПП);

Техническое противоречие — противоречие требований (ПТ);

Физическое противоречие — противоречие свойств (ПС).

2.2. Поверхностное противоречие

Поверхностное противоречие (ПП) — противоречие между потребностью и возможностью ее удовлетворения.

Его достаточно легко выявить. Оно часто задается руководством или заказчиком и формулируется в виде: «Надо выполнить то-то, а как — неизвестно», «Какой-то параметр системы плохой, нужно его улучшить или нужно устранить такой-то недостаток, но, не известно, как», «Имеется брак в производстве изделий, а причина его неизвестна» и т. д.

Таким образом, ПП выражается в виде:

— нежелательного эффекта (НЭ) — что-то плохо;

— улучшения — необходимо создать что-то новое, но неизвестно каким образом.

Задача 2.1. Автобус

Условие задачи

Автобус должен перевозить много пассажиров. Как это сделать?

Это типичное ПП.

2.3. Противоречие требований

Противоречие требований (ПТ) — это противоречие между определенными частями, качествами или параметрами системы.

ПТ возникает при улучшении одних частей (параметров) системы за счет недопустимого ухудшения других.

Оно представляет собой причину возникновения поверхностное противоречия (ПП), углубляя его. В глубине одного ПП, чаще всего, лежит несколько ПТ.

Как правило, улучшая одни характеристики объекта, мы резко ухудшаем другие. Обычно приходится искать компромисс, то есть чем-то жертвовать.

ПП возникает в результате диспропорции развития различных частей (параметров) системы. При значительных количественных изменениях одной из частей (параметров) системы и резком «отставании» другой (других) ее частей возникает ситуация, когда количественные изменения одной из сторон системы вступают в противоречие с другими.

Продолжим рассмотрение задачи об автобусе.

Задача 2.1.Автобус (продолжение)

Разбор задачи

Чтобы перевозить много пассажиров автобус должен быть вместимым, т. е. больших размеров. Однако большой автобус плохо маневрирует. Таким образом, можно сформулировать ПТ.

ПТ: противоречие между вместимостью автобуса и маневренностью.

2.4. Противоречие свойств

Противоречие свойств (ПС) — предъявление диаметрально противоположных свойств (например, физических) или состояний к определенной части системы.

Оно необходимо для определения причин, породивших противоречие требований, т. е. является дальнейшим его углублением. Уточнение (углубление) противоречий может продолжаться и дальше для выявления первопричины.

Для человека, незнакомого с ТРИЗ, формулировка ПС звучит непривычно и даже дико.

Требование к формулировке ПС: некоторая часть системы должна находиться сразу в двух взаимоисключающих состояниях: быть холодной и горячей, подвижной и неподвижной, длинной и короткой, гибкой и жесткой, электропроводной и неэлектропроводной, быть и не быть и т. д.

Одно из свойств, удовлетворяет одному из параметров ПТ, а другое свойство — удовлетворяет другому параметру.

ПС — своего рода необычное неравенство. Обычно с помощью неравенств указывается промежуток (или интервал), например,

Графически промежуток представлен на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Графическое представление промежутка

Этот промежуток представляет собой зону «А». Обычно в этой зоне и ищут «оптимальное» решение.

ТРИЗ идет совершенно другим путем.

Определяют, каким свойством «с» должна обладать система, чтобы параметр «А» (в ПТ) был наилучший. Обозначим это свойство «С». Далее определяют, каким свойством «с» должна обладать система, чтобы параметр «Б» был наилучший. Обозначим это свойство «анти-С».

Такое конфликтующее действие представляется в виде неравенства (2.2).

Изобразим для наглядности это неравенство на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Изображение физического противоречия

Формулировка противоречия свойств требует, чтобы «с» была одновременно в зоне «А» и в зоне «Б», что исходя из графика невозможно (рис. 2.2).

Задача 2.2. Блок питания

Для питания многих электронных устройств используются промышленная сеть переменного тока, хотя большинство их блоков, например, усилитель, генератор и другие нуждаются в постоянном питающем напряжении. По этой причине на выходе блока питания необходим элемент, имеющий противоречивые физические свойства.

ПС: Элемент блока питания должен пропускать переменный ток, поскольку другого источника тока нет, и не должен пропускать переменный ток, поскольку прибору требуется постоянный ток.

Разрешение противоречия

Данное противоречие свойств разрешается в структуре за счет пропускания только положительной полуволны и не пропускания отрицательной. Это осуществляется с помощью выпрямителя, выполненного на диодах, обладающих указанными физическими свойствами и реализующих функцию преобразования переменного тока в постоянный.

Продолжим разбор задачи об автобусе.

Задача 2.1.Автобус (продолжение)

Разбор задачи

Сформулируем ПС для данной задачи.

ПС: Автобус должен быть маленьким, чтобы быть маневренным и большим, чтобы вмещать много пассажиров.

Более точно, то эти требования не ко всему автобусу, а только к салону.

Следует подчеркнуть еще раз, что в отличие от противоречия требований, принадлежащего всей системе, противоречие свойств — относится только к определенной ее части.

Таким образом, рассмотренные три вида противоречий образуют цепочку, которая определяет причинно-следственные связи в исследуемой системе (2.3).

Теперь, рассмотрев различные виды противоречий, следует еще раз отметить, что решить сложную задачу — значит улучшить необходимые показатели системы, не ухудшая другие. Осуществить это возможно путем выявления ПТ, определения причин, породивших его, или даже причины причин (выявление ПС), и устранения этих причин, то есть разрешения противоречия свойств.

Этап выявления противоречия свойств представляет собой точную постановку задачи. Г. С. Альтшуллер писал (напомним, что противоречие свойств Альтшуллер назвал физическим противоречием): «В физическом противоречии „дикость“ требований достигает предела. Отпадают все варианты, кроме одного или нескольких, максимально близких к ИКР»5.

2.5. Способы разрешения противоречия свойств

В качестве основных способов разрешения ПС можно назвать способы разрешения противоречивых свойств:

— в пространстве;

— во времени;

— в структуре, в частности, фазовые изменения, например, агрегатное состояние;

— по условию.

Продемонстрируем эти способы разрешения ПС.

Задача 2.3. Очки

Условие задачи

Людям с плохим зрением нужно иметь две пары очков. Одни, чтобы смотреть в даль и другие, чтобы смотреть вблизи, например, читать. Очень неудобно постоянно менять очки. Как быть?

Разбор задачи

ПП: Как улучшить удобства использования очков?

ПТ: Противоречие между необходимостью хорошо видеть вдали и вблизи, и удобством использования очков (смена очков).

ПС: Должно быть одна пара очков, чтобы было удобно их использовать (не менять очки), и должна быть две пары очков (с разными типами линз), чтобы хорошо видеть вдали и вблизи.

Решение задачи

Разрешим ПС, разделяя противоположные свойства:

В пространстве.

Используются бифокальные очки (рис. 2.3). Большая часть линзы для дали, а сегмент нижней части линзы для близких расстояний (для чтения).

Рис. 2.3. Бифокальные очки

Задача 2.4. Пластырь

Условие задачи