Генрих Альтшуллер - Алгоритм изобретения

• Название: Алгоритм изобретения
• Автор: Генрих Альтшуллер
• Издательство: Московский рабочий
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1973

Книга Г. С. Альтшуллера посвящена новой области знания — методике изобретательства. Первое ее издание, вышедшее в 1969 г., быстро разошлось. Судя по многочисленным отзывам, книга принесла несомненную пользу широкому кругу изобретателей и рационализаторов, разработчиков новой техники, сотрудников НИИ и проектно-конструкторских организаций, активу ВОИР. Алгоритмы решения изобретательских задач — АРИЗ, предлагаемые автором, доступны пониманию всех, кто интересуется техническим творчеством и обладает знаниями в пределах программы школы-десятилетки.

---

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 оборудования 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.

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 потери энергии, вызываемые несовершенной аэродинамической формой колес? Да, можно: надо спрятать колеса под обтекаемый кузов. Но тогда гонщик не сможет следить за положением колес. Таким образом, мы имеем противоречие типа «потери энергии — условия наблюдения» (или наоборот: «условия наблюдения — потери энергии»).

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.

Обратимся теперь к таблице. В списке характеристик объекта есть «потери энергии» (строка 22), но нет «условий наблюдения». Возьмем вместо этого колонку 33— «удобство эксплуатации». На пересечении горизонтальной строки и вертикальной колонки получаем цифры 35, 32, 1. Это номера рекомендуемых приемов. Какие-то из них могут оказаться ключом к решению задачи.

Нам еще придется детально познакомиться со всеми приемами. Сейчас отметим лишь, что среди трех приемов, подсказанных таблицей, есть и такой: «Сделать объект прозрачным» (прием 32).

Если бы мы взяли противоречия типа «удобство работы и контроля — потери энергии» или «потери энергии — потери информации», то и в этих случаях среди рекомендуемых приемов было бы — «сделать объект прозрачным».

Инструменты изобретателя

Давайте детальнее познакомимся с таблицей типовых приемов и самими этими приемами.

Создание подобных таблиц — работа чрезвычайно трудоемкая. К сожалению, нельзя поступить так: подряд анализировать изобретения, отбирать наиболее часто встречающиеся решения и вписывать их в таблицу. Авторские свидетельства и патенты довольно часто выдаются на весьма тривиальные решения, и составленная на их основе таблица давала бы, как правило, слабые решения даже в том случае, если весь массив анализируемых изобретений содержит только сильные решения. Приемы, которые были оригинальными и сильными 5—10—20 лет назад, могут оказаться слабыми при решении новых задач.

Поэтому при составлении таблицы для каждой клеточки приходится определять авангардную отрасль техники, в которой данный тип противоречий устраняется наиболее сильными и перспективными приемами. Так, для противоречий типа «вес — продолжительность действия», «вес — скорость», «вес — прочность», «вес — надежность» и т. д. наиболее подходящие приемы содержатся в изобретениях по авиационной технике. Противоречия, связанные с необходимостью повышать точность, эффективнее всего устраняются приемами, присущими изобретениям в области оборудования для физических экспериментов.

Таблица, построенная на приемах, взятых из таких ведущих отраслей техники, будет помогать находить сильные решения для обычных изобретательских задач. Чтобы таблица годилась и для задач, возникающих в ведущих отраслях, она должна дополнительно вобрать в себя и новейшие приемы, которые еще только входят в изобретательскую практику. Эти приемы чаще встречаются не в тех «благополучных» изобретениях, на которые выданы авторские свидетельства, а в заявках, отклоненных из-за «неосуществимости», «нереальности».