Различные технические средства создавались и создаются для удовлетворения тех или иных потребностей человека.

Потребности растут значительно быстрее возможностей их удовлетворения, что и является своего рода источником технического прогресса.

Проектирование новых объектов чаще всего подразумевает улучшение тех или иных технических параметров системы.

Сложные изобретательские задачи (неизвестных типов) требуют нетривиального подхода, так как улучшение одних параметров системы приводит к недопустимому ухудшению других параметров. Возникают противоречия.

Прежде всего, уясним, что такое противоречие и какие его виды присущи техническим системам.

Противоречие чаще всего возникают при попытке что-то изменить в системе.

Улучшая систему, одну ее часть (подсистему), свойство или параметр, мы невольно ухудшаем другие. Так возникают противоречия.

Обычно эти противоречия пытаются сгладить. Чуть-чуть улучшить один параметр и чуть-чуть ухудшить другой, находя компромиссные решения, но при этом не устраняется первопричина возникновения противоречия. Это временное решение, через некоторое время вновь придется возвращаться к этой задаче.

Более правильно разрешить имеющееся противоречие. Для этого мы должны выявить противоречия и причины их возникновения, а затем разрешить их, получая решение.

Решение задач по АРИЗ представляет собой последовательность по выявлению и разрешению противоречий, причин, породивших данные противоречия и устранению их использованием информационного фонда. Так выявляются причинно-следственные связи, суть которых - углубление и обострение противоречий.

Для этого в АРИЗ рассматриваются три вида противоречий:

Поверхностное противоречие (ПП)

Углубленное противоречие (УП)

Обостренное противоречие (ОП).

Г. Альтшуллер их назвал соответственно:

Поверхностное – административным противоречием (АП);

Углубленное – техническим противоречием (ТП);

Обостренное – физическим противоречием (ФП).

Поверхностное противоречие

ПОВЕРХНОСТНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ (ПП) - противоречие между потребностью и возможностью ее удовлетворения.

Его достаточно легко выявить. Оно часто задается администрацией или заказчиком и формулируется в виде: "Надо выполнить то-то, а как неизвестно", "Какой-то параметр системы плохой, нужно его улучшить", "Нужно устранить такой-то недостаток, но не известно, как", "Имеется брак в производстве изделий, а причина его не известна".

В связи с тем, что такое противоречие, как правило, формулируется руководством (администрацией) оно у Г. Альтшуллера и называется административным противоречием (АП).

Таким образом, поверхностное противоречие (ПП) выражается или в виде нежелательного эффекта (НЭ) - что-то плохо, или в виде необходимо создать что-то новое, но неизвестно каким образом.

Покажем, как формулируется поверхностное противоречие.

Задача 1. Авиадвигатели

Перед конструкторским бюро А.Н.Туполева была поставлена задача создания к концу 50-х годов нового пассажирского самолета на 170 мест с большой дальностью полета. Для этого потребовалось авиадвигатели на суммарную мощность 50 тыс. л.с. У самого мощного из имеющихся в СССР двигателей ТВ-2 было всего 6 тыс. л.с. (Техника и Наука, № 9, 1982, с.24-27). Как быть?

Это типичное ПП в виде нежелательного эффекта.

Задача 2. Скорость судна

Необходимо увеличить скорость судна, а как - неизвестно.

ПП в виде создание нового.

Задача 3. Мощный двигатель

Хочется, чтобы автомобиль имел более мощный двигатель.

ПП в виде создание нового.

Задача 4. Кастрюля

Можно обжечься, когда берешь горячую кастрюлю с плиты. Как устранить этот недостаток?

ПП в виде нежелательного эффекта.

Углубленное противоречие

УГЛУБЛЕННОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ (УП) - это противоречие между определенными частями, качествами или параметрами системы.

УП возникает при улучшении одних частей (качеств или параметров) системы за счет недопустимого ухудшения других, т.е. полезное действие, вызывает одновременно и вредное.

УП можно рассматривать и как введение или усиление полезного действия, либо устранение или ослабление вредного действия вызывает ухудшение (в частности, недопустимое усложнение) одной из частей системы или всей системы в целом.

УП представляет собой причину возникновения поверхностного противоречия, углубляя его. В глубине одного ПП, чаще всего, лежит несколько УП.

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

При решении технических задач, изменяют технические характеристики объекта, поэтому Г. Альтшуллер углубленное противоречие назвал техническим противоречием (ТП).

Техническое (углубленное) противоречие 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 ситуации, когда количественные изменения одной из сторон системы вступают в противоречие с другими. Разрешение такого противоречия часто требует качественного изменения этой технической системы. В этом и проявляется закон перехода количественных изменений в качественные.

Продолжим рассмотрение задач, формулируя углубленное (техническое) противоречие.

Задача 1. Авиадвигатели (продолжение).

Чтобы получить требуемую суммарную мощность нужно использовать 8 двигателей. При этом самые крайние двигатели располагаются на расстоянии 25 м от фюзеляжа, что недопустимо удлиняет крылья. Возникает углубленное противоречие между МОЩНОСТЬЮ самолета и недопустимым увеличением ДЛИНЫ крыла.

Сформулируем другое углубленное противоречие. Если перейти к спаренным двигателям на общую мощность 12 тыс. л.с., то нужно использовать воздушный винт диаметром 9 м, что приводит к необходимости поднять самолет над землей на 5 м. Углубленное противоречие в этом случае между МОЩНОСТЬЮ двигателей и большой ВЫСОТОЙ самолета.

Такие виды УП могут быть, в частности, устранены использованием приема 17 "Переход в другое измерение".

А.Н.Туполев разрешил описанное противоречие следующим образом.

Он предложил спарить двигатели в единый блок, а на одном валу блока расположить сразу два четырехлопастных воздушных винта, которые вращаются в разные стороны. Потребовалось всего 4 блока (по два на крыло), диаметр винта составил 5,2 м. Самолет не нужно поднимать на большую высоту. В результате был создан самолет ТУ-114 с достаточно высокой скоростью полета до 870 км/час.

Увеличение грузоподъемности судна связано с уменьшением скорости хода. В свою очередь, увеличение скорости хода судна приводит к росту мощности двигателей, увеличению энергозатрат, что требует увеличения веса и габаритов силовой установки и запасов топлива. Чрезмерное их увеличение может привести к тому, что негде будет размещать полезный груз. В данном примере выявлены технические (углубленные) противоречия: ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ - СКОРОСТЬ, СКОРОСТЬ - МОЩНОСТЬ, МОЩНОСТЬ - ЭНЕРГОЗАТРАТЫ, ЭНЕРГОЗАТРАТЫ - ВЕС и т.д.

Увеличение мощности автомобиля приводит к повышенному расходу бензина.

Т.е. УП – увеличение мощности – расход вещества.

Задача 4. Кастрюля (продолжение).

Необходимость нагрева кастрюли при приготовлении пищи вступает в противоречие с процедурой снятия кастрюли голыми руками?

Т.е. УП – температура (приготовление пиши) – вредные факторы, генерируемые самим объектом (безопасность).

Рассмотрим еще задачи.

Задача 5. Микросхема

Обычно проводники в интегральных микросхемах (ИМС) делают из золота, имеющего самое малое удельное с опротивление току, но недопустимо плохую адгезию с материалом подложки. Как быть?

Возникает углубленное противоречие (УП) между ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬЮ и АДГЕЗИЕЙ.

Задача 6. Корпус яхты

"В конце концов, конструкторы пришли к выводу, что при проектировании корпуса яхты необходимо добиваться некоторого оптимального компромисса в соблюдении трех основных предпосылок:

минимального сопротивления формы корпуса;

максимальной остойчивости;

минимального сопротивления трения.

Эти требования взаимопротиворечивы. Узкая длинная яхта имеет малое сопротивление формы, однако, как мало остойчивая, не может нести достаточно большой парусности. Повышение остойчивости путем увеличения веса балласта сопровождается одновременным увеличением осадки и, следовательно, увеличивает сопротивление трения. Увеличение остойчивости путем увеличения ширины корпуса вызывает увеличение сопротивления формы корпуса. Задача конструктора состоит в отыскании "золотой середины", в применении трех противоречивых условий конструирования". (Михай Чеслав. Теория плавания под парусами. - Л.: Судостроение, 1963, с. 43).

Прежде чем решать эти задачи рассмотрим еще один вид противоречий, рассматривающийся в АРИЗ.

Обостренное противоречия

ОБОСТРЕННОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ (ОП) - предъявление диаметрально противоположных свойств (например, физических) к определенной части технической системы.

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

Для человека, незнакомого с АРИЗ, формулировка ОП звучит непривычно и даже дико - некоторая часть ТС должна находится сразу в двух взаимоисключающих (взаимопротивоположных) состояниях: быть холодной и горячей, подвижной и неподвижной, длинной и короткой, гибкой и жесткой, электропроводной и неэлектропроводной и т.д.

Изучение причин, породивших углубленное (техническое) противоречие, в технических системах, как правило, приводит к необходимости выявления противоречивых физических свойств системы, поэтому Г.Альтшуллер назвал это физическим противоречием.

Продолжим разбор приведенных ранее задач и сформулируем для них обостренные противоречия (ОП).

Задача 2. Скорость судна (продолжение).

Уменьшить энергозатраты можно, ликвидировав подводную часть корпуса корабля. Но чтобы судно держалось на плаву, подводная часть корпуса необходима.

Итак, обостренное противоречие: подводная часть корпуса должна быть для обеспечения плавучести и не должна быть, чтобы не увеличивать энергозатраты при увеличении скорости.

Были придуманы суда на подводных крыльях, суда на воздушной подушке, полупогруженные суда и экранопланы.
Задача 3. Мощный двигатель (продолжение).

Бензина должно тратиться много, чтобы двигатель имел возможность работать на полную мощность, и бензина должно тратиться мало, чтобы не создавать лишние расходы. Таким образом, ОП – расход бензина должен быть большой и маленький.

Придуманы эжекторные двигатели.

Задача 4. Кастрюля (продолжение).

Кастрюля должна быть горячей, чтобы осуществлялся процесс варки, и должна быть холодной, чтобы ее было безопасно брать.

Горячим должна быть внутренняя поверхность кастрюли. Холодной должны быть ручки, внешняя поверхность кастрюли и крышки.

Частичные решения: ручки выполняются из теплоизоляционного материала или ручку теплоизолируют от поверхности кастрюли. Такое же решение и с ручкой от крышки.

Немного лучшее решение, если дно кастрюли делать теплопроводным (металлическим), а стенки кастрюли делать теплоизоляционными, например, пластмассовыми или керамическими. Полное решение – внешний слой кастрюли и крышки покрывать теплоизоляционным слоем. Тогда в кастрюле будет дольше сохраняться тепло. Это же решение может быть применено и к чайнику (решение предложил Владимир Петров).

Задача 1.5. Микросхема (продолжение).

Сформулируем обостренное противоречие (ОП).

Чтобы проводник в интегральной микросхеме (ИМС) имел маленькое сопротивление, он должен быть выполнен из золота, а чтобы проводник имел хорошую адгезию с подложкой, должен быть из другого материала.

Более короткое и обостренное ОП можно сформулировать: материал проводника должен быть из ЗОЛОТА и НЕ ИЗ ЗОЛОТА.

Типичное разрешение такого обостренного противоречия - использование ПОСРЕДНИКА (прием 24 "Принцип посредника").

Правило использования посредника подробно рассматриваться при изучении веполного анализа.

Видимо, Вы уже догадались о решении. Сначала наносят подслой, имеющий хорошую адгезию с подложкой и с золотом, а затем на него напыляют золото. В качестве подслоя берут никель или титан (Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учебное пособие. - М.: Сов. радио, 1980.-424 с.).

Задача 1.6. Корпус яхты (продолжение). В задаче с проектированием корпуса яхты обостренных противоречий несколько:

Для того чтобы яхта двигалась с большей скоростью (имело малое сопротивление формы), корпус должен быть узким и длинным, а чтобы вынести большую парусность (быть остойчивой), корпус должен быть широкий. Это противоречие было разрешено изобретением катамарана – два параллельных корпуса, соединенных вместе. Каждый корпус узкий, поэтому имеет малое сопротивление движению, а а оба корпуса вместе, расположенные на определенном расстоянии друг от друга – образуют широкий корпус, поэтому яхта остойчивая.

Второе обостренное противоречие относится к другой части яхты - к балласту (киль). Для повышения остойчивости яхты балласт должен быть тяжелым, а чтобы она была более маневренной, балласт должен быть легким.

Противоречие разрешается или использованием внутреннего пространства киля (ресурсов), например, помещают туда аккумуляторы. Или киль делается пустотелым в виде трубы, в котором всегда проходит вода, являющаяся грузом (балластом).

Рассмотрим еще оду задачу.

Задача 1.7. Радиотехническое устройство Для питания многих радиотехнических устройств (РТУ) используются промышленная сеть переменного тока, хотя большинство блоков РТУ, например, усилитель, генератор и другие нуждаются в постоянном питающем напряжении. По этой причине для питания усилителя необходим элемент, имеющий противоречивые физические свойства. Он должен быть ПРОВОДЯЩИМ для положительной полуволны синусоидального тока и НЕПРОВОДЯЩИМ для отрицательной полуволны, чтобы обеспечить усилитель однополярным питающим напряжением. .

Данное обостренное противоречие (ОП) разрешается за счет выпрямителя, выполненного на диодах, обладающих указанными физическими свойствами и вместе реализующих функцию преобразования переменного тока в постоянный.

Следует подчеркнуть еще раз, что в отличие от углубленного (технического) противоречия, принадлежащего всей системе, обостренное (физическое) - относится только к определенной ее части.

Цепочка противоречий

Таким образом, рассмотренные три вида противоречий образуют цепочку: поверхностное противоречие (ПП) – углубленное противоречие (УП) - обостренное противоречие (ОП), которая определяет причинно-следственные связи в исследуемой технической системе.

ПП-УП-ОП.
Проиллюстрируем эту цепочку.

Задача 1.8. Чемоданы

ПП – пустые чемоданы занимают много места (нежелательный эффект).

УП – чемодан необходим для перевозки вещей, но занимает много места дома, когда его не используют.

ОП – чемодан должен быть большой, чтобы в него помещалось много вещей, и меленький, чтобы он не занимал много места, когда он не используется. Т.е. чемодан должен быть большой и маленький.

Решение: Чемодан делается складной. Или набор чемоданов в виде "матрешки". Меньший чемодан вкладывается в больший.

Задача 1.9. Мощные транзисторы

Неидеальность ключевых свойств мощных транзисторов и диодов являются причиной потерь электрической энергии, которая разогревает полупроводниковый прибор, ухудшая тепловой режим его работы.

Сформулируем поверхностное противоречие (ПП): "Необходимо улучшить тепловой режим транзисторного (диодного) ключа в радиоэлектроаппаратуре, в которую он устанавливается".

Или: "Необходимо исключить перегрев силового транзистора в усилителе радиоприемника". В первой формулировке ПП показывается, какое качество нужно улучшить, а во второй - нежелательный эффект (НЭ) - перегрев транзистора.

Устранение указанного поверхностного противоречия может осуществляться за счет создания нового транзистора или применения радиатора, который улучшает тепловой режим работы транзистора, но увеличивает габариты радиоаппаратуры.

Углубленное противоречие (УП) между ТЕМПЕРАТУРОЙ и ГАБАРИТАМИ или ПОТЕРЯМИ ЭНЕРГИИ (МОЩНОСТИ) и ГАБАРИТАМИ.

Улучшение теплоотвода приводит к необходимости увеличения площади радиатора, а снижение габаритов радиоаппаратуры требует уменьшения площади радиатора.

Опишем обостренное противоречие (ОП): площадь радиатора должна быть БОЛЬШОЙ, чтобы улучшить отвод тепла, и МАЛЕНЬКОЙ, чтобы радиоаппаратура была малых габаритов.

Такое противоречие можно, например, разрешить путем изменения структуры.

На радиаторе делают ребра. Общая площадь радиатора остается такой же или больше, а габариты аппаратуры не увеличиваются и даже могут быть уменьшены.

Целый букет противоречий разобран Ф.Энгельсом в работе "История винтовки". Рассмотрим некоторые из них.

Задача 1.10. Винтовка

Изобретение винтовки преследовало цель - улучшить результаты стрельбы. Поэтому в гладкоствольных мушкетах была сделана нарезка, а плотно пригнанная пуля скользила по ним. При этом заряжать винтовку стало гораздо сложнее и дольше - пулю приходилось забивать шомполом (раньше оружие заряжалось с дульной части).

Возникло углубленное (техническое) противоречие между точностью стрельбы (преимущества нарезов винтовки) и скорострельностью или удобством заряжания (преимущества гладкоствольного оружия - мушкетов).

В глубине этого углубленного противоречия лежат несколько обостренных (физических). Вот некоторые из них:

Чтобы повысить точность стрельбы, необходимы нарезы на внутренней поверхности ствола, а чтобы облегчить заряжание (повысить скорострельность), нарезы не нужны (внутреннюю поверхность ствола необходимо иметь гладкой).

Или - для увеличения скорострельности пуля должна не плотно прилегать к внутренней поверхности ствола, а для улучшения точности стрельбы пуля должна плотно прилегать к внутренней поверхности ствола и даже врезаться в нарезы.

Обратите внимание, что, эти обостренные противоречия составлены для разных частей системы (винтовки): 1 – для ствола, 2 – для пули.

В то время пуля оборачивалась просаленной материей (пластырем) и без особых усилий забивалась шомполом в ствол.

Затем выяснилось, что для увеличения точности и дальности стрельбы пуле необходимо придавать вращательное движение, при этом она более точно выдерживает заданное ей направление, так как становится более устойчивой. На внутренней поверхности ствола стали делать винтовые нарезы. Прежнее противоречие еще более обострилось, в связи с тем, что заряжать винтовку стало еще труднее.

В данном случае обостренное противоречие будет.

Нарезы должны быть винтовые, для повышения точности стрельбы, и не должны быть винтовые (должны быть прямые) для повышения скорострельности.

Вот еще одно из характерных обостренных противоречий:

Ствол винтовки должен быть коротким, чтобы было легче забивать пулю, и должен быть длинным, чтобы служить рукояткой для штыка.

Противоречие было разрешено, когда был придуман затвор. Винтовка заряжалась с казенной части.

Теперь, рассмотрев различные противоречия, следует еще раз отметить, что решить сложную техническую задачу – значит улучшить необходимые показатели системы, не ухудшая другие. Осуществить это возможно путем выявления углубленного (технического) противоречия, определения причин, породивших его, или даже причины причин (выявление обостренного противоречия), и устранения этих причин, то есть разрешения обостренного (физического) противоречия.

Этап выявления обостренного противоречия представляет собой точную постановку задачи. Выявление обостренного противоречия при решении технических задач требует определенной направленности поиска, что возможно только при знании ответа. В реальной технической задаче ответ, безусловно, не известен.

Направленность в решении может быть достигнута ориентировкой на законы развития технических систем и, прежде всего, на закон увеличения степени идеальности технической системы.

Что такое противоречие. Почему возникает противоречие. Какие виды противоречий можно выделить. Зачем нужно формулировать противоречия. Как разрешают противоречия. Могут ли противоречия разрешаться «сами», без участия человека. Пример противоречия и его решения.

Понимание противоречия как проблемы.

Противоречие – есть сочетание противоположных последствий при выборе определенного решения.

Именно сочетание позитивных и негативных последствий от каждого варианта решения (альтернативы), затрудняет принятие решения.

Пример.

Если автобус сделать длинным (решение 1), чтобы он перевозил больше пассажиров (позитивное последствие решения 1), то он будет неповоротливым (негативное последствие решения 1).

Если же автобус сделать коротким (решение 2), то он будет более поворотливым (позитивное последствие решения 2), но перевезет меньше пассажиров (негативное последствие решения 2).

Налицо проблема- противоречие: автобус должен быть длинным, чтобы перевозить больше пассажиров, и должен быть коротким, чтобы вписываться в городские улицы.

Решение 3: автобус длинный, но его части соединены гибкой связью.

4.1. Административное противоречие

Что такое АП. Для чего нужно формулировать АП. Как нужно формулировать АП. Что делать после формулирования АП. Примеры АП.

Понимание Административного Противоречия.

Административное противоречие – это формула, где указано требование на преобразование чего-либо, и на отсутствие возможностей для этого. На самом деле «административное противоречие» можно лишь условно назвать «противоречием». Это как бы противоречие, где указано, что нужно делать, и отмечено, что способ преобразования неизвестен.

Как нужно формулировать АП.

Административное противоречие формулируют в виде: НАДО <……….>, НО НЕПОНЯТНО КАК.

В угловые скобки вставляют описание необходимого преобразования.

Пример . Надо найти работу , но непонятно как?

Здесь «найти работу» - указание на необходимое преобразование.

Для чего нужно формулировать АП.

Административное противоречие формулируют при анализе ситуации для того, чтобы определиться: какую задачу надо решить и в чем затруднение?

Исходная ситуация может быть весьма сложной, с большим количеством участвующих субъектов. И надо с чего-то начать, определиться: какую задачу будем решать?

Практика работы с разными группами показала: если сформулировать ситуацию и попросить участников определиться с задачей – результат получаем ошеломляющий: сколько участников – столько формулировок задач. Это говорит о том, что мышление обычного человека не готово к такого рода задачам, не имеет средств определенного выбора задачи в проблемной ситуации.

Что делать после формулирования АП

Вслед за формулированием АП идет определение способа (метода) решения задачи «найти работу». Например, один способ – опросить знакомых и родственников. Другой способ – обратиться в кадровое агентство. И так далее.

Очень важно то, что АП формулируется через «надо», а не через «чего ты хочешь». Человек хочет, как правило, очень многого. И «надо» позволяет выделить самое актуальное хотение человека.

Какие бывают противоречия

Чтобы найти противоречие, надо знать, какие бывают противоречия.

Г.Альтшуллер предлагает три вида противоречий в ТЕХНИКЕ, но они могут быть распространены и на другие области знаний.

- АДМИНИСТРАТИВНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ - когда указаны только недостатки. Например, такого типа: "Не нравится ситуация, не знаю, как ее исправить". "Снизилась успеваемость". "Класс не управляем". "Не успеваю дать весь положенный программой материал".

При такой "аморфной" постановке задачу решить трудно.

- ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ - это первое уточнение объекта, к которому предъявляются противоречивые требования. Лежит в глубине административного противоречия и его уточняет.

- ФИЗИЧЕСКОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ - лежит в глубине технического противоречия и предъявляет требования к СВОЙСТВАМ объекта.

К нетехническим противоречиям относятся СОЦИАЛЬНЫЕ ПРОТИВОРЕЧИЯ - это конфликтные взаимодействия между людьми во всех сферах их деятельности, когда не совпадают желания и возможности. Например, личные противоречия. Это противоречия между желаниями одного человека:

• Хочу, но нельзя.
• Хочу, но не могу (не хватает ресурса). Хочу купить горные лыжи и хочу купить пальто, а денег на обе покупки не хватает.
• Не хочу, но надо.
• Не хочу, но заставляют...

Частным случаем социальных противоречий являются ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ПРОТИВОРЕЧИЯ - это конфликтные взаимодействия между желаниями людей в сфере образования. Например: противоречие между интересами взрослых и детей:

1. ЕСЛИ учить детей в строгом соответствии с требованиями школьных программ,
ТО будет выполнен приказ об образовании,
НО интересы детей и требования реальной жизни к составу знаний и умений могут быть не выполнены.

В школах имеются механизмы для разрешения этого противоречия, которые мы здесь рассматривать не будем.

2. Дети ДОЛЖНЫ много времени двигаться,
ЧТОБЫ развиваться физически,
НО при этом не хватит времени на интеллектуальные занятия.

3. Дети должны много времени сидеть,
ЧТОБЫ учиться,
НО при этом не хватит времени на физическое развитие и так далее...

Как формулировать противоречия - типовые образцы

Противоречия можно записать "в строчку", в виде таблицы или изобразить графически ("глазки"). Ниже будут приведены четыре варианта формулировок противоречий: по Альтшуллеру, для детей, по Злотину и система противоречий. Зачем так много? Формулирование противоречий - один из творческих этапов решения задач. Задачи разные и решатели разные, поэтому попробуйте разные варианты формулировок, со временем Вы выберете свой излюбленный вариант.

1. Г.С. Альтшуллер предлагает формулировать пару взаимосвязанных противоречий по форме:

I. ЕСЛИ... (дается описание первого состояния элемента системы),
ТО... (объясняется, что при этом хорошо и для кого),
НО... (объясняется, что при этом плохо и для кого).

II. ЕСЛИ... (дается описание противоположной ситуации или противоположного состояния этого же элемента системы),
ТО... (объясняется, что при этом хорошо),
НО... (объясняется, что при этом плохо).

Например. В аквариум к мирным рыбкам надо подсадить очень хищных, прожорливых рыбок, которых принесли в маленькой баночке. Другого аквариума нет. В систему входят следующие основные элементы: хищные рыбки (А), мирные рыбки (В), аквариум, баночка, вода.

I. ЕСЛИ подсадить хищных рыбок,
ТО им будет просторно плавать и будет за кем охотиться,
НО мирным рыбкам будет плохо, т.к. их съедят хищные рыбки.

II. ЕСЛИ не подсаживать хищных рыбок,
ТО мирным рыбкам никто не угрожает,
НО хищные рыбки погибнут от удушья в тесной баночке.

Для детей это можно представить в виде схемы "Глазки". Первая ситуация: делаю хорошо элементу А, но становится плохо элементу В. Вторая ситуация: делаю хорошо элементу В, но становится плохо элементу А.

Отсюда легко сформулировать ИДЕАЛЬНОЕ решение: (и элементу А, и элементу В хорошо) и хищные, и мирные рыбки живут в одном аквариуме дружно, всем хорошо.

Или другая формулировка идеального решения: хищные рыбки сами не хотят есть мирных рыбок. (Противоречия нет).

2. Приведем упрощенную формулировку противоречий для детей:

I. ЕСЛИ... (дается описание состояния системы),
ТО...

II. ЕСЛИ... (описывается обратное состояние),
ТО... (объясняется, что при этом произойдет).

Например:

ЕСЛИ пустить хищных рыбок в аквариум, ТО они съедят мирных рыбок.
ЕСЛИ не пускать хищных рыбок, ТО они погибнут в маленькой баночке.

Строго говоря, это просто условное предложение.

3. Третья схема формулировки противоречий:

I. ОБЪЕКТ... (то, что мы улучшаем) ДОЛЖЕН БЫТЬ... (перечисляются требования к нему),
ЧТОБЫ... (перечисляются хорошие следствия),
НО ПРИ ЭТОМ или НО ТОГДА... (перечисляются плохие следствия).

II. ОБЪЕКТ (то, что мы улучшаем) НЕ ДОЛЖЕН БЫТЬ...,
ЧТОБЫ... ,
НО ПРИ ЭТОМ...

Например:

I. Гоночный автомобиль ДОЛЖЕН БЫТЬ тяжелым, ЧТОБЫ было хорошее сцепление с дорогой, НО ПРИ ЭТОМ он становится не маневренным.

II. Гоночный автомобиль НЕ ДОЛЖЕН БЫТЬ тяжелым, ЧТОБЫ быть маневренным, НО ПРИ ЭТОМ у автомобиля очень плохое сцепление с дорогой и возможны аварии.

Или: Карандаш ДОЛЖЕН быть длинным, ЧТОБЫ он долго писал, НО тогда он становится очень неудобным для письма.

В.Л. Уральская предлагает очень наглядное начало формулировки противоречия словами: Я хочу, чтобы это было таким для того, чтобы…

Удобно формулировку начинать словами: Надо, чтобы…

4. Система противоречий.

Приведем четвертый способ составления уже системы противоречий, который пригоден для многозначных задач, распадающихся на много отдельных, но взаимосвязанных задач.

Вообще то, все задачи многозначны, любая задача может быть разложена на несколько частных подзадач и для каждой подзадачи может быть составлено своё частное противоречие. Совокупность этих частных противоречий будем называть СИСТЕМОЙ ПРОТИВОРЕЧИЙ .

Рассмотрим конкретный пример.

Наша, пока ещё репрессивная педагогика, исходит из того, что ученик не хочет учиться и его надо заставлять учиться (для его же пользы, конечно), забывая о том, что познавать мир и учиться – это врожденная потребность человека, тем более ребенка. Это неисчерпаемый ресурс. Если ребенок не хочет учиться, то это вина не ребенка, а родителей, школы и учителей, которые, кстати, всё это видят, всё понимают и продолжают делать.

Почему? Система образования настроена на такую работу. На "заливание" знаниями, что и хорошо и плохо.

Одним из инструментов принуждения является система школьных оценок. Мы не ставим задачу решить проблему оценок по существу, но предложим табличный, развернутый способ формулирования системы противоречий для указанной ситуации:

НАДО выставлять оценки, ЧТОБЫ... (перечисляются все цели), НО ПРИ ЭТОМ... (перечисляются все отрицательные стороны).

Один из возможных табличных способов анализа ситуации:

Мы видим, что формулировка противоречий вылилась в сложный многофакторный, многокритериальный анализ функций объекта исследования и их сложных взаимодействий. Это нормально, даже хорошо. В этом случае и решение ожидается многокомпонентным, то есть состоящим из многих взаимозависимых частей.

Схема формулировки системы противоречий может быть и такой:

• НАДО УЛУЧШИТЬ и это, и это, и это...,
• ЧТОБЫ было хорошо и этому, и этому, и этому...,
• НО при этом ухудшается и то, и то, и то...,
• ДЛЯ того, для того, для того...

Требуется найти такое решение или цепочку решений, чтобы ВСЕМ было хорошо.

Удовлетворить всем требованиям одновременно на 100% практически невозможно. Решение или система решений чаще может быть только оптимальной, то есть наилучшей по некоторым заданным критериям (часто противоречивым) и для определенных условий.

Проводя оптимизацию, надо пытаться выделить ключевое противоречие - разрешение которого даст наибольший эффект, снимет самые зловредные противоречия. Стремление к оптимизации - естественное стремление умного человека. Человек - прирожденный оптимизатор.

Чтобы научиться дробить противоречие на составляющие, выявлять многочисленные требования многочисленных участников конфликта, а также определять положительные и отрицательные следствия возможных решений, надо:

• самостоятельно решить много задач и приобрести опыт,
• сначала решать главные (надсистемные) задачи,
• попробовать локализовать задачи - решать одни задачи, считая, что другие решены, а потом посмотреть, что из этого вышло.

Инженерная эвристика Гаврилов Дмитрий Анатольевич

Какие бывают противоречия?

Какие бывают противоречия?

Наверное, многих не устроит такая упрощённая классификация противоречий: в понятии или в суждении. Тогда можно предложить парадоксальную классификацию! Нет такой области, где нет противоречий, поэтому можно классифицировать, называя противоречие по имени области из которой оно взято. Например, административное противоречие, организационное противоречие, физическое противоречие, математическое противоречие, химическое противоречие, техническое, экономическое, биологическое, эстетическое и т. д.

И каждое противоречие ждет, что кто-то его разрешит. Что значит «разрешит»? Это значит, найдётся такое решение проблемы, в котором противоречивые стороны как бы исчезнут, «скроются с глаз долой», вроде как в случае с утюгом.

Но, можно биться об заклад, найдется немало читателей, которые захотят поспорить. А как же непротиворечивость арифметики или математического анализа? Увы, и в них есть противоречия.

Конечно, на сегодня эти дисциплины сформулированы с такой тщательностью, что нам остается довольствоваться лишь противоречием в понятиях!

Так понятие числа внутренне противоречиво, поскольку всякое число одновременно является обозначением, как количества, так и номера единицы в ряду чисел. Например, число «пять»: это и пять единиц и пятая единица в ряду целых чисел, то есть и одно, и многое. А в математическом анализе главное противоречие упрятано в понятии бесконечно малой величины, которая всё время стремится к нулю, но никогда его не достигает, причем это стремление происходит вне времени, что само по себе совершенно непонятно.

Здесь, по опыту фактического автора этого раздела С. В. Ёлкина, «…читатели должны разделиться на примерно две равные группы. Одни могут принять такую позицию, а другие нет. С этим противоречием, противоречием во взглядах на противоречие, пока поделать ничего нельзя. Честно признаюсь, несмотря на весь мой опыт, я его разрешить не могу, и никто не может, вот уже несколько тысяч лет».

Но есть одно предложение - набраться терпения! Даже тот, кто с нами не согласен, всё равно приобретёт ценный опыт.

ВОПРОС № 88

Иван Грозный во время подготовки взятия Казани принял решение построить вблизи города опорную крепость. Он купил на берегу Волги в месте впадения в неё Свияги участок земли «не больше, чем можно охватить воловьей шкурой». Физическое противоречие: участок маленький, так как шкура мала, участок должен быть большим, чтобы можно было построить крепость. Как бы Вы решили эту задачу?

ВОПРОС № 89

В 1867 году был выдан патент на железобетон. Какое физическое противоречие разрешило данное изобретение?

Теперь снова обратимся к классику отечественного изобретательства Г. С. Альтшуллеру: «Техническое противоречие: „Одно свойство системы противоречит другому её свойству“. Или: „Улучшение одной части системы приводит к ухудшению другой её части“. Иногда, как мы видели, конфликтуют не части системы, а система и подсистема или система и надсистема. Но суть во всех случаях едина: выигрыш в чем-то одном приводит к проигрышу в другом. Например, повышение надежности приводит к увеличению веса. Сформулировать техническое противоречие - значит перейти от ситуации к задаче. Поэтому правильный переход от административного противоречия к техническому - это существенный сдвиг в решении задачи» (Альтшуллер, Селюцкий, 1980, С. 47).

ВОПРОС № 90

Если без изменения сельскохозяйственных орудий увеличить скорость обработки почвы в 1,5–2 раза, например, увеличив мощность двигателя трактора, то резко увеличится производительность труда. Что ухудшится?

Естественный язык не только средство формулировки парадоксов и противоречий, оказывается, он сам наполнен парадоксами и противоречиями. Да и как может быть иначе, если корень противоречия гнездится в понятии?

Изящный логический парадокс сформулирован в 1908 году немецким математиком Куртом Греллингом. Разберём определение автологичного (самоприменимого) имени прилагательного. Большинство прилагательных не обладает качеством, которое оно обозначает. Скажем, слово «красный» само по себе не имеет красного цвета, слово «ароматный» не пахнет. Зато прилагательное «русский» - действительно русского языкового корня, «трёхсложный» - трёхсложно, «абстрактный» - абстрактно и т. д.

Каждое из этих прилагательных, по терминологии Греллинга, автологично, то есть имеет силу применительно к самому себе, обладая тем же качеством, которым оно наделяет другие понятия. Иное дело - гетерологичные, то есть несамоприменимые прилагательные. Скажем слово «бесконечный» имеет конечные размеры, «конкретный» - по смыслу абстрактно. Парадокс Греллинга возникает из вопроса: к какому классу отнести прилагательное «несамоприменимый»?

Самоприменимо оно или же нет? Допустим, что прилагательное «несамоприменимый» несамоприменимо. Тогда оно (согласно приведенному определению Греллинга) самоприменимо! А раз оно самоприменимо, то на каком же основании оно названо нами «несамоприменимым»?! (Ивин, 1998).

На этом, пожалуй, завершим поверхностное знакомство с парадоксами и противоречиями, ибо даже при всей поверхностности оно может занять целую книгу. А у нас другие цели - активизация инженерно-технического мышления по всем фронтам.