Задача 20

© Альтшуллер Г.С., "Техника и наука", 1980, №9
СТОЛКНОВЕНИЕ ЗАКОНОВ,
ИЛИ КАК УСЛОЖНЯТЬ СИСТЕМУ, ЕСЛИ ЕЁ НЕЛЬЗЯ УСЛОЖНЯТЬ

Однажды некая дама попросила Стефенсона объяснить, как устроен паровоз. Стефенсон описал принцип действия паровой машины, рассказал о паровозе. Дама внимательно слушала, кивала, а потом сказала: "Всё понятно, благодарю вас. Я только не поняла: где там прячут лошадей?.." Аналогичные случаи часто повторяются при первых контактах с ТРИЗ. Метод проб и ошибок настолько привычен, что встреча с ТРИЗ удивляет: где же в ТРИЗ спрятан перебор вариантов?.. Вот одно из писем:

"Я ничего почти не знаю про ТРИЗ, но прошу ознакомиться с возражениями по задаче № 7, приведенной в "ТиН", 1980, № 3, с. 29. Решение изобретательской задачи состоит из двух этапов: 1) отыскать как можно больше разных способов; 2) выбрать из них наилучший. По-моему, ТРИЗ помогает найти один из способов, но наилучший ли - определить невозможно. Так, наилучшим решением задачи 7, возможно, окажется следующее: погружать помидоры в поток воды. В зависимости от своей плотности помидоры будут двигаться по разным траекториям; этим можно воспользоваться для отделения спелых помидоров. Не надо электрических и магнитных полей. Почему же вы умалчиваете о втором этапе решения?"

В потоке воды помидоры действительно движутся по разным траекториям. Но зависит это не только от плотности помидоров - немалую роль тут играет и форма плодов. В этом принципиальный недостаток "поточного" способа: результат зависит от двух факторов, один из которых не поддается управлению. Представьте себе автомашину, за рулем которой, кроме водителя, еще и некто второй, дергающий руль совершенно произвольно. Надо ли доказывать, что такой способ плох?..

Решая задачу по ТРИЗ, мы, прежде всего, обращаемся к стандартам, а они опираются на законы развития технических систем. Один из законов гласит: при переходе к новым техническим системам степень их управляемости должна увеличиваться (во всяком случае - не уменьшаться). Не удивительно, что решение, учитывающее этот закон, заведомо лучше множества других решений, так или иначе его нарушающих. Поэтому нет необходимости набирать "как можно больше разных способов", а потом отгадывать, какой из них наилучший. ТРИЗ исключает перебор вариантов. Нет в паровозе спрятанных лошадей...

Итак, казалось бы, все просто: наилучшее решение то, которое соответствует законам развития технических систем. Но тут возникает каверзный и потому очень интересный вопрос: а как быть в тех случаях, когда один закон тянет в одну сторону, а другой - в другую? В самом деле, закон увеличения степени управляемости систем заставил нас при решения задачи 7 перейти от механической системы к электромагнитной. Это связано с явным усложнением конструкции. Между тем закон увеличения степени идеальности требует, чтобы системы становились проще, легче, "воздушнее" (идеальная система - когда системы вообще нет, а ее функция выполняется).

Стремление к повышению идеальности вступает, таким образом, в конфликт со стремлением к повышению управляемости. Подобное противоречие встречается часто. Разрешается оно разделением противоречивых требований: система становится идеальнее за счет "оттеснения" громоздких, сложных и т. п. частей в надсистему. В свою очередь надсистема стремится "оттеснить" громоздкие части в наднадсистему и т.д.

Технику можно условно представить в виде множества концентрических окружностей - иерархии систем. Из внутренних окружностей тяжелые, громоздкие, сложные объекты постоянно "оттесняются" во внешние окружности: закон увеличения степени идеальности действует как мощная центробежная сила. Типичный пример - современные магнитные дороги. Из транспортного средства убраны двигатель и движители (колеса). Но пришлось усложнить подсистему: двигателем-движителем стала дорога, выполненная в виде электромагнитов, расположенных вдоль пути. Нечто подобное произошло и при решении задачи 7. Из ванны убраны все устройства, сортирующие плоды. Зато вне ванны появились электромагниты.

Необходимо ясно видеть диалектический процесс упрощения-усложнения технических систем. В каждом конкретном случае надо уметь выявлять оперативную зону, в пределах которой следует увеличивать степень идеальности, "оттесняя" сложные объекты из этой зоны в надсистему. За пределами оперативной зоны степень идеальности может оставаться без изменений или даже несколько уменьшаться за счет процесса "оттеснения".

Поясним это примером. В опасных по газу шахтах используют электрооборудование во взрывобезопасном исполнении. Такое оборудование сложно и громоздко. Поэтому было предложено использовать ток с "паузами" (из ста полуволн в секунду "вырезана" одна полуволна): несложное и открытое оборудование производит коммутацию тока только в "паузах", когда можно развести или свести контакты без образования дуги. Понятно, что за такое упрощение приходится платить установкой специальных устройств, "вырезающих" паузы в токе. На этом примере отчетливо видны две особенности сильного решения задачи:

1) громоздкое и тяжелое оборудование "оттеснено" за пределы оперативной зоны и
2) происходит не просто механическое "оттеснение", а "оттеснение с упрощением" (одна установка, преобразующая ток, может обслуживать множество коммутационных пунктов; процесс коммутации вынесен туда, где он может происходить максимально просто и удобно).

Для творческого мышления (при работе по ТРИЗ) чрезвычайно важно соблюдение двух правил:

1. Задача должна быть сначала преобразована в мини-задачу: система остается без изменения, но исчезает вредное свойство (или появляется полезное свойство, требуемое по условиям задачи). То есть нужно стремиться, прежде всего, к чистому увеличению степени идеальности. Новый результат по возможности должен быть получен "без ничего", без платы.

2. Если необходимо чем-то "оплатить" новый результат, то "оплата" должна производиться за пределами оперативной зоны - в надсистеме.

Правила эти направлены на сохранение имеющейся системы, поэтому может возникнуть вопрос: не эффективнее ли сразу перейти к новой системе? Однако тут нет конфликта. Речь идет только о том, что сначала всегда целесообразнее проверить возможность сохранения имеющейся системы. На создание принципиально новой системы необходимо много времени. Поэтому одно не противоречит другому: пока создается принципиально новая система, необходимо совершенствовать имеющуюся систему, если у нее есть резервы развития.

А теперь учебная задача.

Задача 20. Существуют поплавковые сигнализаторы уровня топлива. Для сигнализации о предельном заполнении емкости к поплавку подводят проводник: при соприкосновении проводника с металлическим "потолком" замыкается электрическая цепь и подается сигнал на прибор. Схема имеет существенный недостаток: соприкосновение контакта, укрепленного на поплавке, с металлическим "потолком" емкости сопровождается искрообразованием; были случаи взрывов. Ваше предложение?

Ждем Ваших писем.

Г. АЛЬТШУЛЛЕР,
инженер