Г.Альтшуллер
Найти идею.
Введение в ТРИЗ - теорию решения изобретательских задач.

Сокровища Флинта, или Взгляд на техническую систему сквозь магический кристалл оператора РВС.

Задача. В море на глубине 500 м обнаружен большой (6 куб. м) и очень прочный деревянный сундук с драгоценностями и золотом — сокровищами Флинта. Сундук на две трети высоты погружен в песок. Для его подъема нужна сила в 100 т. В нашем распоряжении понтон соответствующей грузоподъемности, подводная телекамера. Как прикрепить понтон к сундуку? Водолазы на такой глубине работать не могут. Подводных аппаратов с манипуляторами нет.

За десять лет накопилась любопытная статистика: если эту задачу начинают решать, применяя оператор РВС, процент правильных ответов почти в полтора раза выше, чем в тех случаях, когда задачу решают прямо с аналитической стадии АРИЗ.

Что же такое оператор РВС?

Размышляя над задачей, человек почти всегда начинает «танцевать от печки» — от привычного прототипа, от уже известных технических решений. Это одно из проявлений психологической инерции: нужно придумать нечто принципиально новое, а мысль прикована к знакомой «картинке», стоящей перед мысленным взором.

Однажды мы проделали такой опыт. В аудитории развесили изображения собак: открытки, снимки, вырезки из журналов.

Затем слушателям предложили придумать и описать любое фантастическое животное. О собаках преподаватель не сказал ни слова, но из 29 работ 17 оказались привязанными именно к этому прототипу: собака с рыбьим хвостом, собака с крыльями...

Могучие взлеты фантазии, не правда ли? В соседней аудитории рисунков не вывешивали, а группа слушателей получила то же задание, Результат: только в одной работе угадывалась «усовершенствованная собака».

Разумеется, уйти от прототипа — это еще не все. Нужно прийти к верному и новому решению. Но все-таки очень важно оторваться от привычного образа устройства, прибора, машины. Для этого и применяют оператор РВС, представляющий собой шесть мысленных экспериментов с условиями задачи. Пусть размеры объекта (чаще всего это изделие, упоминаемое в условиях) стремятся к нулю. Надо представить себе эту картину и ответить на вопросы: как меняется задача, не возникают ли принципиально новые идеи ее решения, нельзя ли эти идеи применить к исходной ситуации? Предположим теперь, что размеры объекта стремятся к бесконечности, и снова зададим те же вопросы. Аналогичные операции проведем и с двумя другими параметрами: временем действия и допустимой стоимостью решения (отсюда, кстати, и название оператора: Р — размеры, В — время, С — стоимость).

Надо сразу подчеркнуть: оператор РВС не предназначен для получения окончательного ответа. Он должен расшатать, сломать старые представления — и только. Важно расковать мысль для дальнейшего планомерного продвижения к принципиально новому ответу. Далее формулируют ИКР — идеальный конечный результат (это и есть новый образ объекта или системы в целом), выявляют и устраняют физическое противоречие, мешающее приближению к ИКР. И все-таки нередки случаи, когда решение задачи начинает вырисовываться сразу же после отхода от старых представлений.

Сундук Флинта большой. Понтон тоже большой. И психологическая инерция заставляет видеть некий большой механизм, соединяющий сундук с понтоном. Иногда это сверла, вгрызающиеся в крышку сундука. Или огромные когти-захваты, или приделанное к понтону целое сооружение с дистанционно управляемыми манипуляторами. Предположим, размеры сундука стремятся к нулю: сундук стал похожим на шкатулку... на песчинку... Заметьте: мы меняем только размеры изделия. Требования исходной задачи сохраняются. Песчинку надо как-то прикрепить к понтону, мы ищем соединительное устройство. Ответ очевиден: приклеить или приморозить. Именно так поступают, когда надо прикрепить к столу станка мелкие детали. Идея решения найдена. Предстоит еще кропотливая техническая разработка, но здесь нет принципиальных трудностей. Сухой лед, опущенный на крышку сундука и размещенный внутри понтона, — это стоит недорого. А прочность сцепления образовавшегося льда с деревом такова, что проще сломать дерево, чем оторвать его от льда. К тому же прочность «ледяного клея» можно повысить, использовав проволочную арматуру. Изящное решение!

Для сравнения: в Англии выдан патент № 1 446 959 на использование термитной смеси в качестве «клея» при подъеме затонувших предметов. Идея вроде бы та же (соединять застывающим расплавом), но раскаленный до 2000 градусов металл — плохой «клей» для подъема, например, затонувшей исследовательской аппаратуры.

Оператор РВС предназначен для «обработки» задач. Вместе с тем это инструмент для развития творческого мышления. Несколько десятков задач, «пропущенных» через оператор РВС, заметно меняют стиль мышления: увереннее преодолеваются психологические барьеры, обостряется «чутье» на оригинальные идеи, воображение становится гибче, смелее.

(«Техника и наука», 1980, № 1. — С. 28).

 

Злотин Б.Л., Зусман А.В.
Изобретатель пришел на урок.

– Лучше всего начать с метода числовой оси. Правда, вы о таком методе еще не читали, но он очень схож с оператором РВС – размер, время, стоимость. – Да, я помню, речь шла о снижении психологической инерции путем увеличения или уменьшения этих параметров. А потом смотрели, не станет ли легче задача, не проглянет ли решение.

– Да. Но «раскачивать» можно не только размеры, время, а практически любой показатель системы. Вот, помните, во время нашей первой встречи я давал задачу на закон Архимеда?

– Это с гирей в лодке? – Да. Там была пудовая гиря. А теперь поработаем с числовой осью. Допустим, что наша гиря из звездного вещества – крупинка, которая весит миллион тонн...

– Действительно, так легче решать. Пока она была в лодке – вытесняла миллионы тонн, лодка глубоко погрузилась, огромная такая... А как выкинул эту песчинку за борт – лодка всплыла, а песчинка, конечно, сколько может вытеснить? Да ничего! Значит, уровень понизится.

– А если из лодки выбросили блок пенопласта весом в пуд – что будет с уровнем воды в пруду?

– Это просто. Блок будет плавать, значит, вытеснит количество воды, равное своему весу, как и вытеснял, находясь в лодке. Уровень не изменится.

– Один совет при работе с числовой осью. Не нужно торопиться изменять параметр сразу до бесконечности. Лучше это делать постепенно, сначала увеличить раз в десять, потом в сто, тысячу, миллион... Уменьшить в десять раз, сто, десять тысяч, до нуля, сделать величину отрицательной. И каждый раз внимательно смотреть, не появилось ли новое качество.

– Но если речь идет, например, о длине, как ее сделать отрицательной?

– Не знаю. Но попробовать представить, что это такое всегда полезно – прекрасно снижает инерцию. Прогонка по числовой оси – это еще не все. Любая задача ставится с какими-то ограничениями: техническими, физическими, человеческими. Причем иногда они оговорены, иногда подразумеваются, а часто мы автоматически считаем, что они есть, а на самом деле их не существует. Во всех подобных случаях очень важно рассмотреть действительные или мнимые ограничения, представить, что будет, если их снять. Например, наш объект работает при земной силе тяжести, в земной атмосфере, а что будет на Луне? Или в космосе? При давлениях в тысячи атмосфер? Под водой, под землей? А если этой машиной будет управлять не человек, а разумный осьминог?

– Напоминает метод профессора Арнольда.

– Да, много общего.

Геннадий Иванов.
Формулы творчества.

ВАМ ДАНА ОДНА СЕКУНДА

Почему малышам нравится сказка про репку, которую не мог вытащить дедка со всем своим семейством? Да потому, что репка была такая огромная, что обычные приемы выдергивания не подходили. В то же время маленькая, слабенькая мышка вроде бы оказалась сильнее всей дедовской компании и выдернула репку. Набор парадоксов и вызывает интерес к сказке, делает ее необычной.

В ТРИЗ тоже есть своя «сказка про репку». Это оператор РВС (размер, время, стоимость). Главное назначение оператора понизить психологическую инерцию мышления путем мысленного изменения параметров объекта. Это своеобразная экскурсия за пределы привычного затем, чтобы увидеть ранее не замечаемые свойства и возможности объекта.

Оператор РВС включает в себя следующие мыслительные операции:
увеличивать размеры исследуемого объекта до бесконечности;
уменьшать размеры объекта до нуля;
увеличивать время действия на объект до бесконечности;
уменьшать время действия на объект до нуля;
увеличивать стоимость объекта до бесконечности;
уменьшать стоимость объекта до нуля.

Изменение нужно доводить до самых крайних пределов, раскачивая воображение и вырывая его из пут инерции мышления.

Однажды мне попались любопытные стихи из сборника средневековой японской поэзии:

Всматривайтесь в привычное — и увидите неожиданное.
Всматривайтесь в некрасивое — и увидите красивое.
Всматривайтесь в малое — и увидите великое.
Всматривайтесь в простое — и увидите сложное.

Пожалуй, это самая лучшая рекомендация современному изобретателю, использующему оператор РВС в своей практике.

Следует добавить, что оператор РВС не преследует цель решить задачу, с его помощью мы можем получить несколько необычных направлений для решения. Давайте поэкспериментируем.

Перед вами реальная производственная задача.

В трубе длиной в 200 м нужно проложить электрический провод. Десятки и сотни метров такой электропроводки в трубах находятся под полом любого завода. Как быть? Воспользуемся оператором РВС.

Мысленно увеличиваем существующий диаметр трубы до 10 м и более. Как решается теперь задача? Пожалуй, в этом случае проблем нет. Труба превратилась в тоннель, и мы можем смело войти или даже въехать в нее на автомобиле, протягивая за собой провод. Нельзя ли этот метод использовать для трубы обычного диаметра? Изготовим маленький автомобильчик (а можно взять , игрушечный) и запустим его в трубу. Конечно, весь провод он не протащит, но заведет в нее хотя бы бечевку, а за нее уже можно вытянуть провод. Говорят, монтажники иногда поступают так: в трубу запускают мышь, а уж следом за ней кота с привязанной к нему бечевкой. Возможно, это шутка, но... решение почти реальное. Теперь будем делать диаметр трубы все меньше и меньше. Протянуть провод становится невозможным, и вы приходите к мысли, что его нужно снабжать защитной оболочкой еще при изготовлении. Действительно, есть такие кабели с гибкой броневой защитой.

Теперь поработаем со временем. Вам дается сто или даже тысяча лет, чтобы уложить провод в существующую трубу. Спешить некуда, и, возможно, вы придете к мысли, чтобы провод сам рос, как кристалл, и входил внутрь трубы. Медленно, но надежно. Или можно залить в трубу какой-то особый раствор, из которого с течением времени испарится влага, а оставшийся сухой осадок образует электропровод. Но что это за раствор и нельзя ли время кристаллизации раствора увеличить в несколько сот раз? Появилась новая исследовательская задача, которая, возможно, когда-нибудь и будет решена. Теперь времени для прокладки провода нам отпущено всего одна секунда. Мысленно представляем, как провод с огромной скоростью сам влетает в трубу. Как это может быть? Снабдим провод ракетой! Возьмем обычную сигнальную ракету, прикрепим к ней провод и выстрелим в трубу. Пройдя все повороты и изгибы, ракета вылетит из противоположного конца трубы. Согласитесь, эту идею стоит развить. Она вполне реальная. Так работают противотанковые снаряды — ПТУРСы, управляемые по проводам, которые они тащат за собой.

Остается проанализировать задачу еще с одной позиции — стоимостной. Это когда стоимость нашей работы по прокладке кабеля приближается к нулю и к бесконечности... Но попытайтесь сами пройти этот шаг, тем более что вам уже, вероятно, ясен принцип, по которому следует работать.

И еще один совет: при проведении РВС не забывайте хотя бы мысленно допускать невозможное, только таким путем можно погасить инерцию мышления и достичь реального.

Инженер И. В. Калугин еще более развил возможности оператора РВС, предложив так называемое «Правило крайних признаков». По этому правилу крайние проявления любого объекта, явления или события приводят к одному и тому же результату. Например, очень маленький трактор и огромный трактор одинаково непригодны для сельскохозяйственной обработки полей. Первый не преодолеет самый маленький комочек земли, второй всю землю превратит в огромный уплотненный ком.

Интенсивность испарения воды при высокой (кипение) и при низкой (лед) температурах увеличивается.

Высокая и низкая концентрации кислорода в воздухе делают последний для дыхания одинаково непригодным.

Воздействие на кожу человека высокой и низкой температурами приводит к одинаковым воспалениям — покраснению, водяным пузырям и т. д.

Сверхбыстрое ускорение и сверхбыстрое торможение приводят к практически одинаковым перегрузкам.

Часто бывает, что мы можем наблюдать результаты какого-либо физического явления или эффекта только в одном его крайнем проявлении. А какие результаты будут в противоположных условиях? И здесь применимо правило крайних признаков, по которому результаты физических явлений в различных противоположных условиях должны быть одинаковыми.

Известно, например, что при сверхнизких температурах наблюдается эффект сверхпроводимости проводника. Согласно правилу, такой же эффект сверхпроводимости должен быть и при сверхвысокой температуре того же проводника. Исследования показали, что вещество, находящееся в плазменном состоянии, тоже обладает сверхпроводимостью.

Известно, что сверхвысокие колебания проходят сквозь плотные тела почти без потерь. А как ведут себя сверхнизкие колебания? Оказывается, сверхнизкие частоты (инфразвук) также легко преодолевают все плотные тела. И т. д.

Правило вскрывает диалектическое единство явления и позволяет вплотную подойти к вопросу прогнозирования и проектирования новых физических эффектов.

Мы начали разговор об РВС со сказки и закончили его научными изысканиями. Правы японские поэты, утверждая: «Всматривайтесь в малое — и увидите великое...»

 

      Чтобы успешно пользоваться законами, правилами и приемами теории решения изобретательских задач, нужны определенные качества и навыки, прежде всего смелость мысли. Выбирая и корректируя задачу, отыскивая техническое и физическое противоречия и пути их устранения, вы будете постоянно сталкиваться с вопросом: возможно или невозможно то или иное направление решения? Чаще всего человек выбирает привычное направление, ориентируясь на собственные знания и опыт, на мнение авторитетов и окружающих, на неоспоримость укоренившихся запретов, на сохранение своей психологической безопасности (боязнь показаться смешным или глупым), на принижение своих возможностей (переоценивая сложность задачи). Все это свойственно человеческому мышлению. С детства в нас воспитывают множество правил и привычек (стереотипы мышления и действия), которые мы затем автоматически выполняем. Это полезно и обществу и индивидууму, ненужно каждый раз решать проблемы (как открыть дверь, как завязать шнурки на ботинках и т.п.). Но как только требуется решить творческую задачу, получить качественно новую идею, инерция стереотипов наносит вред человеку. Внутренняя цензура ставит барьер на пути даже робкого шага в сторону от привычного способа мышления. Между тем диалектическая логика ТРИЗ часто требует признать белое черным, прописную истину заблуждением, причину следствием, и наоборот. Кроме внутренних причин, существует мощный вектор в условиях задачи: ведь изобретательской задача становится после многочисленных попыток конструкторского решения, которая заводит исходную ситуацию в тупик, именно эта тупиковая ситуация чаще всего и формулируется в задаче. Весь этот комплекс внутренних и внешних причин называется психологической инерцией.
      Психологическая инерция мешает совершать необычные ("талантливые") мыслительные операции, потому в ТРИЗ предусмотрены средства управления мышлением, защиты от ошибок. Различают три основных вида психинерции: инерция терминов, инерция образов, инерция узкой специальности.

      Задача ставится в уже известных терминах. Каждый термин отражает старое, существующее техническое решение. И эти термины не остаются нейтральными, они навязывают изобретателю присущее им содержание. Изобретение же состоит в том, чтобы выйти за пределы известного, придать терминам новое содержание или полностью заменить их. Изобретателю только кажется, что, приступив к решению задачи, он может идти в любом направлении, - это заблуждение. Изобретатель "думает словами", и эти слова - неощутимо для него! - подталкивают его идти в определенном направлении.

Задача 48. Морской якорь давно превратился в символ надежности. Невозможно подсчитать, сколько тысяч судов спас он за всю историю мореплавания. Но для современных огромных судов, водоизмещением в десятки и сотни тысяч тонн, он не всегда надежен. Показатель надежности якоря - отношение удерживающей силы, к весу якоря - не менее 10-12 (так у самых известных конструкций - адмиралтейского якоря и якоря Матросова - при собственном весе 1 т удерживающая сила составляет всего 10 т). Но и эти максимальные величины достигаются только на плотном донном грунте. А если дно илистое или скалистое? - здесь заглубление лап якоря просто невозможно. Как значительно (в 10 раз) увеличить удерживающую силу якоря на любом дне?

      Казалось бы безобидная формулировка задачи, но слово "якорь" сразу навязывает определенный путь: может быть увеличить число лап, сделать их другой формы, утяжелить якорь?
      Поэтому один из самых простых и эффективных приемов гашения психологической инерции состоит в полном отказе от специальных терминов в ходе решения задачи. Надо использовать слова, не содержащие конкретного смысла: "штуковина", "вещь", "объект" и т.п. (подобно "иксу" в математике). Например: "нужна штуковина, которая удерживала бы судно с силой 100 т". Или "какая-то вещь должна прикрепляться к любому дну с силой отрыва в 100 т".
      Термины существуют для того, чтобы возможно надежнее, жестче ограничить известное от неизвестного. Стоит убрать термины, как исчезают жесткие границы и мысль намного свободнее перелетает в неизвестное. Мы убрали термины из формулировки задачи, и понятие якорь почти расплылось, растворилось - нам уже не лезут в голову навязчивые мысли о лапах якоря и пр.
      Но психологическая инерция не сдается! Уже нет слов, навязывающих старые, привычные представления, но остается образ. Вы не говорите "якорь", но перед глазами все равно что-то якореобразное: цепляющееся за неровности дна, царапающее, вгрызающееся, впивающееся острой лапой...
      Во многом успех решения задачи зависит от того, насколько сильно удается расшатать, сломать систему исходных представлений. Чем глубже и подробнее человек знает предмет, тем крепче "сидит" в нем его традиционный образ. Обширные знания о предмете добытые иногда кропотливым трудом, заставляют человека активно защищаться от вторжения в его область. Нередко первая реакция узкого специалиста на новые идеи, высказанные "посторонним" человеком, резко отрицательна: "этого не может быть", "это чепуха, бессмыслица", "это никогда не будет работать" и т.п. По этому поводу у Г.Форда есть остроумное, но, может быть несколько резкое высказывание: "Специалисты вредны тем, что они скорее других найдут недостатки всякой новой идей и тем самым помешают ее применению. Они так умны и опытны, что в точности знают почему нельзя сделать того-то и того-то; они видят пределы и препятствия. Поэтому я не беру на службу чистокровного специалиста. Если бы я хотел убить конкурентов нечестными средствами, я предоставил бы им полчища специалистов. Получив массу хороших советов, мои конкуренты не могли бы приступить к работе". /Форд Г. Моя жизнь, мои достижения. - Л., 1928. - С.30./. Поэтому не удивляйтесь, если вы будете первое время лучше решать задачи из "чужой" для вас области знаний.
      Средство борьбы с инерцией узкой специальности одно - повышение культуры мышления. Надо обязательно расширять свой кругозор, изучать, как решаются задачи в других специальностях. Невозможно знать терминологию всех наук, поэтому читайте научно-популярную литературу - это хорошая тренировка смелого мышления. Деспотизм узкой специализации свойствен только ХХ в., его не было раньше и, хочется верить, не будет в ХХI в.
      Итак, главное в начале решения - уйти от прототипа, сбить психинерцию. Для этого существует хороший прием: оператор РВС (см.: Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. - М.: Московский рабочий, 1973. - С.123 - 125.): размер, время, стоимость). Оператор РВС включает шесть мысленных экспериментов, перестраивающих условия задачи:

размер объекта увеличивается до бесконечности Р➫∞, уменьшается до нуля Р➫0;
время процесса (или скорость движения объекта) увеличивается до бесконечности В➫∞; уменьшается до нуля В➫0;
стоимость (допустимые затраты) объекта увеличивается до бесконечности С➫∞, уменьшается до нуля С➫0.


      Эксперименты в чем-то субъективны - тут многое зависит от силы воображения, от характера задачи и от других обстоятельств. Однако даже формальное выполнение этих операций резко сбивает психинерцию.
Общие рекомендации: а) каждый эксперимент надо вести до появления нового качества; б) каждый эксперимент, чтобы не пропустить появления нового качества, разбивается на шаги; шаг - это изменение параметра объекта на порядок (т.е. в 10 раз.

Применим оператор РВС к задаче 48.
Параметры какого элемента системы (судно, якорь, вода, грунт дна) надо менять по РВС? Того, который надо обрабатывать (судно), чтобы найти идею нового инструмента ("штуковины"). Пусть судно будет длиной 100 м, с осадкой 10 м (100 м/10 м), глубина до дна 1 км. Время опускания и закрепления якоря 1 ч. Приведем лишь те шаги, где появляется новое качество.

1. Р➫∞. Увеличим в 100 раз, размеры судна стали 10 км / 1 км. Как решается задача? Судно "сидит" на дне, прикрепляться к дну не надо. Перенесем это новое качество на обычное судно: прикрепляться к айсбергу? Затоплять нижнюю часть судна во время стоянки? Отделять часть судна и спускать на дно? Подводный парус - использование самой воды для торможения?

2. Р➫0. Уменьшим в 1000 раз, размеры судна стали 10 см / 1 см. Как решается задача? Судно настолько мало (как щепка), что длина и вес каната (тонкой проволоки) намного превышает подъемную силу судна, - оно будет неуправляемо или потонет.

3. В➫∞. Время процесса 10 ч. Прикрепление идет медленно, можно глубоко внедриться в грунт: вбить сваю, ввинтиться в дно. Есть винтовые якоря. В США запатентован виброякорь: под действием вибрации от электродвигателя нижний конец глубоко входит в грунт (удерживающая сила в 20 раз больше веса). Неэффективно для скального грунта.

4. В➫0. Уменьшим время в 100 раз - нужен очень тяжелый якорь, чтобы он успел быстро опуститься. В 10³ раз - якорь как ракета. В 10⁴ раз - прикрепление взрывом; "приварка" к дну с помощью экзотермических смесей.

5. С➫∞. Разрешенная стоимость "штуковины" неограниченно высока - можно использовать самые необычные способы и дорогие установки (якорь из платины, использовать ракеты, подводные лодки, батискафы...).

6. С➫0. "Штуковина" ничего не стоит, например, как вода. Как из воды сделать якорь?

      Контрольный ответ (а.с. 1 134 465): якорь в виде металлической плиты с холодильным агрегатом при весе 1 т и мощности холодильника 50 киловатт через 1 мин. держащая сила достигает 200 т., а через 10-15 мин - 1000 т!
      Оператор РВС не предназначен для получения ответа. Он должен только расковать мысль для дальнейшего продвижения к принципиально новому ответу. После обработки задачи оператором нужно выявить и устранить ТП (ФП), использовать вепанализ и другие инструменты ТРИЗ. И все-таки нередки случаи, когда решение начинает вырисовываться сразу после отхода от старых представлений.
      Типичные ошибки при использовании оператора РВС:
а) останавливаются на полдороге, возвращаются назад из-за опасения, что задача усложнилась,
б) пытаются угадать ответ, не выполнив все шаги.
      Оператор РВС - это и инструмент по развитию воображения. Десяток задач, пропущенных через него, заметно меняют стиль мышления, более уверенно преодолевается психинерция, обостряется "чутье" на оригинальные идеи.