Г. АЛЬТШУЛЛЕР - АЛГОРИТМ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Представьте себе два кинокадра. На одном изображена ситуация, породившая задачу. В данном случае на кинокадре должна быть показана цапфа с падающими роликами. Второй кинокадр - идеальный конечный результат. Ролики «сами» держатся на цапфе.
К такому зрительному представлению «в два кадра» легко привыкнуть. Вместе с тем оно избавляет от многих ошибок при определении идеального результата. Кинематограф приучил нас преодолевать невозможное: на экране все возможно - это специфика кино. Поэтому и целесообразно использовать имеющиеся у каждого «ки: нонавыки» для того, чтобы правильно сделать первый шаг аналитической стадии.
Решение задачи 1
На одном кинокадре должно быть тороидальное колечко без проволоки, а на другом - то же колечко, но уже с появившейся на нем проволочной обмоткой.
Как именно появилась обмотка - это пока не важно. Зато очень важно, как выглядит готовое изделие. Тут надо отчетливо представить себе каждую деталь, а затем упростить полученную схему.
Кольцо с намоткой можно показать на втором кадре в общем виде. Это неплохо, но можно сделать лучше: дать крупным планом одну часть кольца, зато в разрезе (рис. 7). Так намного яснее - к чему следует стремиться. Ведь тут прямо напрашивается третий кадр: упростим
изображение, объединим слои изоляции. И четвертый кадр: уберем нижний общий слой изоляции (ферриты сами обладают свойствами изоляторов). А теперь пятый кадр: уберем верхний общий слой изоляции. Раз он общий, его всегда легко нанести.
У нас остается тороид со спиральным металлическим слоем, h задача коренным образом облегчается: получить металлический спиральный слой намного проще, чем наматывать изолированную проволоку…
* * *
Разумеется, нужен опыт, чтобы вот так идти от кадра к кадру. Но это и не обязательно. Шаг 3-2 предусматривает только два рисунка: «Было» и «Стало» (ИКР). Далее (шаг 3-3) на рисунке «Стало» выделяется та часть объекта, которая не может выполнить требуемого действия - и это в определенной мере заменяет дальнейшие рисунки.
Делая шаги 3-1 и 3-2, изобретатель смело отмеривает желаемое. Шаг 3-3 заставляет задать себе вопрос: а почему, собственно, желаемое невозможно?
Выясняется, что при попытке получить желаемое (используя для этого уже известные способы), возникает помеха- приходится расплачиваться дополнительным весом или увеличением объема, усложнением эксплуатации или увеличением стоимости машины, уменьшением производительности или недопустимым снижением надежности. Это и есть техническое противоречие, присущее данной задаче.
Каждая помеха обусловлена определенными причинами. Шаг 3-4 состоит в определении этих причин.
Причины помехи почти всегда лежат на виду, и найти их нетрудно, лишь в редких случаях эти причины неясны. Однако не следует сразу переходить к экспериментам. Дело в том, что для эффективного решения задачи далеко не всегда нужно детальное проникновение в физико-химическую суть помехи. Допустим, техническое противоречие обусловлено недостаточной прочностью материала. Понятно, что изучение этого материала может дать новые сведения, позволяющие устранить помеху. Но это путь исследовательский, а не изобретательский: здесь делается открытие (пусть небольшое), а не изобретение. Исследовательская же работа требует специального обо-
рудования и значительного времени. Выгоднее идти изобретательским путем, пока его возможности не исчерпаны. Поэтому при определении непосредственных причин технического противоречия можно и нужно ограничиться самыми общими формулировками.
Вспомним задачу о магнитной сборке. Идеальный результат состоял в том, чтобы ролики «сами собой» держались на местах. Достижению этого результата мешало то, что ролики сами собой не держались и падали. Причина помехи очевидна: ролики сделаны из металла, цапфа тоже металлическая, а металл на металле сам собой не закрепляется. Большей детализации в определении причин помехи и не требуется.
Когда причина помехи найдена, можно сделать еще один шаг и определить, при каких условиях исчезнет помеха. Так, в задаче о магнитной сборке помеха исчезнет, когда металл «без ничего» будет держаться на металле. После такого преобразования задачи уже трудно не догадаться о намагничивании.
Рассмотрим в качестве примера задачу о гоночном автомобиле.
Решение задачи 3
2-3. Дана система из колеса и обтекателя. Сквозь обтекатель не видно положение колеса.
2-4. а) Обтекатель.
б) Колесо.
(К колесу автомашины предъявляется много требований, любое изменение может вступить в конфликт с этими требованиями, К обтекателю предъявляется только одно требование - сохранение определенной формы. Значит, обтекатель - в условиях данной задачи - менять легче.)
2-5. Обтекатель.
3-1. Обтекатель сам позволяет видеть колесо - без ухудшения аэродинамических качеств.
Задача простенькая, не выше второго уровня. Но сейчас нас интересует механизм решения - его удобнее рассматривать на таких простых задачах.
Решение напрашивается уже на шаге 2-3. А шаг 3-1 с предельной точностью выводит на решение. Обтекатель сам пропускает лучи: следовательно, исключены все варианты с зеркалами, светопроводами и т. п. Без ухудшения аэродинамических качеств: следовательно, форму и положение обтекателя менять нельзя, дырки в обтекателе тоже нельзя делать. Остается одно - сделать обтекатель прозрачным. Это позволит совместить несовместимое: будут улучшены аэродинамические качества автомобиля и в то же время гонщик сохранит возможность, как и раньше, наблюдать за колесами.
Сейчас, когда решение найдено, оно кажется очевидным. Действительно, такое решение могло появиться уже в сороковых годах. Здесь, видимо, сказалась инерция мышления. Когда задача возникла, не было материала для изготовления прозрачных обтекателей: ведь обычное стекло не годится - оно слишком хрупкое. Тогда и привыкли считать, что колесо можно прикрыть лишь металлическим обтекателем, а металл, как известно, непрозрачен. С течением времени условия изменились: появилась прозрачная и прочная пластмасса (органическое стекло), однако «сработала» ^инерция мышления - задача осталась нерешенной. Способствовало этому и то, что задача относилась только к гоночным автомобилям и потому не попадала в поле зрения конструкторов обычных автомобилей. Для обычного автомобиля едва ли нужны прозрачные обтекатели колес (они быстро загрязнятся и перестанут быть прозрачными - тут это решение непригодно). Но вообще сделать машину или часть машины прозрачной - один из сильных приемов решения изобретательских задач.
* * *
На рис. 8 показана схема работы по АРИЗ. Используя ИКР как ориентир, изобретатель сразу выходит в район сильных решений. Затем он шаг за шагом исследует техническое противоречие, содержащееся в задаче. Ясное представление о техническом противоречии и его, так сказать, внутренней механике позволяет в ряде случаев уже на этом этапе прийти к идее решения. Однако, как правило, идея - в первоначальном своем виде - еще сыровата. Ее надо «дотянуть», откорректировать, усилить ее преимущества и по возможности убрать недостатки. Это осуществляется в четвертой части АРИЗ.
Иногда недостатки идеи оказываются слишком серьезными, преимущества - сомнительными, а повторный анализ не дает ничего нового. Тогда следует перейти к пятой части АРИЗ.
Изобретательских задач - бесчисленное множество. Но содержащиеся в них технические противоречия довольно часто повторяются. А коль скоро существуют типичные противоречия, то должны существовать и типичные приемы их устранения. Действительно, статистическое исследование изобретений обнаруживает четыре десятка наиболее эффективных приемов устранения технических противоречий. Их использование (порознь или в том или ином сочетании) лежит в основе многих изобретений. Разумеется, тут нет и тени принижения творчества: в конце концов вся безграничная вселенная собрана из сотни элементов.
Рис. 8. По АРИЗ решать задачу начинают с определения идеального конечного результата (ИКР). Это помогает сразу выйти в район сильных решений. Дальнейший поиск облегчается выявлением технического противоречия (ТП) и применением типовых приемов его устранения.
Составим теперь таблицу. В вертикальную колонку запишем показатели, которые желательно изменить (улучшить, увеличить, уменьшить и т. д.), в горизонтальную строку - показатели, которые недопустимо ухудшатся, если осуществить желаемое изменение обычными (уже известными) способами.
В приложении 1 приведена таблица, составленная в результате анализа 40 тысяч изобретений. С использования этой таблицы и начинается пятая часть алгоритма.
Допустим, мы хотим решить задачу о гоночной машине. Можно ли обычными средствами уменьшить по-