Статистический анализ технических задач позволил выявить типичные технические противоречия и приемы их устранения. В результате анализа более 40 тыс. изобретений Г. С. Альтшуллер выявил 40 основных (наиболее сильных) приемов, отобрал 39 универсальных параметров системы, которые можно изменять, и составил таблицу их применения. В английской литературе эту таблицу называют «Матрица Альтшуллера» (Altshuller’s Matrix или Altshuller’s Contradiction Matrix), а универсальные параметры — «Универсальные параметры Альтшуллера» (Altshuller’s Papametrs).
Фрагмент таблицы приемов разрешения технических противоречий
В таблице по вертикали и горизонтали расположены универсальные параметры, а на их пересечении указаны номера приемов.
Опишем универсальные параметры:
1. Вес подвижного объекта
2. Вес неподвижного объекта
3. Длина подвижного объекта
4. Длина неподвижного объекта
5. Площадь подвижного объекта
6. Площадь неподвижного объекта
7. Объем подвижного объекта
8. Объем неподвижного объекта
9. Скорость
10. Сила
11. Напряжение, давление
12. Форма
13. Устойчивость состава объекта
14. Прочность
15. Продолжительность действия подвижного объекта
16. Продолжительность действия неподвижного объекта
17. Температура
18. Освещенность
19. Энергия, расходуемая подвижным объектом
20. Мощность
21. Энергия, расходуемая неподвижным объектом
22. Потери энергии
23. Потери вещества
24. Потери информации
25. Потери времени
26. Количество вещества
27. Надежность
28. Точность измерения
29. Точность изготовления
30. Вредные факторы, действующие на объект извне
31. Вредные факторы, генерируемые самим объектом
32. Удобство изготовления
33. Удобство эксплуатации
34. Удобство ремонта
35. Адаптация, универсальность
36. Сложность устройства
37. Сложность контроля и измерения
38. Степень автоматизации
39. Производительность
Прежде чем использовать таблицу, необходимо выявить техническое противоречие, присущее данной задаче. Это можно сделать несколькими путями.
1. Сформулировать техническое противоречие, а затем привести его в соответствие с универсальными параметрами.
2. Использовать сразу таблицув следующей последовательности:
2.1. Выбрать по таблице в вертикальной колонке параметр, который нужно изменить (увеличить, уменьшить, улучшить) по условиям задачи. Например, выбрали строчку 9. Скорость.
2.2. В горизонтальной строке выбрать параметр, который недопустимо ухудшается. Например, на рис. 5 выбрали столбец 10. Сила.
2.3. На пересечении их в клеточке указаны номера приемов, которые рекомендовано использовать.
Например, это приемы 13, 28, 15, 19.
3. Использовать более сложную последовательность:
3.1. Выбрать по таблице в вертикальной колонке, параметр, который нужно изменить по условиям задачи.
3.2. Найти известный путь, как можно улучшить выбранный показатель, не считаясь с проигрышем (ухудшениями).
3.3. Какой параметр недопустимо ухудшается, если использовать найденный путь, выбрать его в горизонтальной строке таблице.
3.4. На пересечении выбранных показателей в клеточке указаны номера приемов, которые рекомендовано использовать.
Задача 2. Робин Гуд
Условия задачи
Во время съемки фильма «Стрелы Робин Гуда» необходимо было отснять эпизод полета стрелы, выпущенной из лука до момента попадания ее в жертву. Режиссер настаивал на том, чтобы это была реальная съемка, а не комбинированная.
Решили под одежду актера, игравшего эту жертву, положить деревянную дощечку и пригласили лучших лучников страны. Тем не менее, была опасность, что даже лучший лучник может промахнуться и травмировать актера.
Как сделать так, чтобы стрела однозначно попала бы только в деревянную плиту?
Съемка фильма «Стрелы Робин Гуда»
Разбор задачи
ТП между точностью попадания и возможностью нанесения травмы.
Это противоречие соответствует универсальным параметрам:
29. Точность изготовления — 30. Вредные факторы, действующие на объект извне .
Такое противоречие разрешается приемами 26, 28, 10, 36:
26. Принцип копирования.
28. Замена механической схемы.
10. Принцип предварительного исполнения.
36. Использование явлений на границе фазовых переходов.
Воспользуемся этими приемами для разрешения, описанного технического противоречия.
Решения
Решение 1.
Принцип копирования подсказывает, что процесс должен быть нереальный, раньше это могли быть, например, комбинированные съемки, но против этого был режиссер. Сегодня это можно сделать с помощью компьютерной анимации.
Решение 2.
Использование приема «замена механической схемы» может быть, например, таким. Стрела делается с тупым ферримагнитным наконечником, а на место попадания стрелы устанавливают мощный магнит, который притягивает стрелу. Такой способ тоже не дает 100% гарантии.
Решение 3.
Принцип предварительного исполнения наводит на мысль, что необходимо что-то сделать заранее, чтобы стрела двигалась по точно заданной траектории и попала бы только в заданное место. Это возможно, если эта траектория будет заранее проложена, например, между луком и целью натянуть нить, по которой должна двигаться стрела. Чтобы нить не было видно в кадре, ее сделали из прозрачной лески. Это решение и было использовано при съемке.
Решение
Задача 3. Защита общедоступной программы
Условия задачи
Достаточно сложная и уникальная программа была выложена для хранения в виде исполняемого файла в машинных кодах, к которому мог быть доступ и других сотрудников института. Были опубликованы также результаты работы этой программы: исходные данные, результаты расчетов.
Запрашивать пароль нельзя во избежание попыток его раскрытия.
Как сделать так, чтобы доступной всем программой мог пользоваться только сам автор этой программы?
Разбор задачи
ТП между защитой информации, путем введения пароля, и несанкционированным проникновением в случае раскрытия пароля.
Это противоречие соответствует универсальным параметрам:
24. Потери информации — 30. Вредные факторы, действующие на объект извне .
Такое противоречие разрешается приемами 22, 10, 1:
Можно подобрать и другие универсальные параметры:
24. Потери информации — 32. Удобство изготовления (приемы разрешения: 27, 22).
30. Вредные факторы, действующие на объект извне — 32. Удобство изготовления (приемы: 24, 2).
Таблица предложила следующие приемы:
1. Принцип дробления.
2. Принцип вынесения.
10. Принцип предварительного исполнения.
22. Принцип «обратить вред в пользу».
24. Принцип посредника.
27. Дешевая недолговечность взамен дорогой долговечности.
Решения
Решение 1.
Прием 1. Принцип дробления. Разделим файл на части.
Прием 2. Принцип вынесения. Разделим файл на неравные (разные) части.
Прием 24. Принцип посредника. Программа не будет работать по отдельности, вынесенная часть будет играть роль посредника, только с его помощью можно будет пользоваться программой.
Вынесенная часть программы находится только у автора. Автор присоединяет эту часть, когда ему нужно работать с программой. Без этой части программа не работает. Например, бинарный файл вызывает вынесенную скриптовую часть, без которой работа программы невозможна.
Недостаток этого решения в том, что эту часть нужно приносить.
Данное противоречие разрешается в пространстве, используя принцип вынесения. Эта часть программы выносится в облако. По мере необходимости она «вынимается» оттуда.
Решение 2 .
Прием 22. Принцип «обратить вред в пользу». Добавляется вредный фактор — особенный формат входных данных. Он дает требуемый положительный эффект — программа доступна только для автора.
Программа работает только с определенным форматом входных данных, который знает только автор.
Задача 4. Игольное ушко
Условия задачи
Вдевать нитку в иголку — кропотливое занятие. Удобно вдевать нитку в большое игольное ушко, но большое игольное ушко делает большую дырку в ткани, портя ее. Как быть?
ТП 1 : Ткань не портится, но неудобно вдевать нитку в маленькое игольное ушко.
ТП 2 : Удобно вдевать нитку в игольное ушко, но портится ткань.
Разбор задачи
Ранее мы сформулировали ТП. Для удобства вдевания нитки игольное ушко необходимо сделать большим, но большое ушко делает большое отверстие в ткани, что портит ее.
ТП между удобством и порчей. Это противоречие соответствует универсальным параметрам:
33. Удобством эксплуатации — 30. Вредные факторы, действующие на объект извне. Приемы: 2, 25, 28, 39. Или 33. Удобством эксплуатации — 12. Форма. Приемы: 15, 34, 29, 28.
Или 33. Удобством эксплуатации — 35. Адаптация. Приемы: 15, 34, 1, 16.
Можно сформулировать и другое ТП.
ТП: Удобство вдевания ниткив игольное ушко противоречит с производительностью.
В данной задаче можно сформулировать разные технические противоречия.
33. Удобством эксплуатации — 39. Производительность. Приемы: 15, 1, 28.
Представим список приемов:
1. Принцип дробления.
2. Принцип вынесения.
15. Принцип динамичности.
16. Принцип частичного или избыточного решения.
25. Принцип самообслуживания.
28. Замена механической схемы.
29. Использование пневмо- и гидроконструкций.
34. Принцип отброса и регенерации.
39. Применение инертной среды.
Решение
Прием 15. Принцип динамичности.
Решение 1. Одно из возможных решений — сделать ушко динамичным — гибким. Такое решение было предложено в патенте США 3 987 839.
Гибкое ушко иголки. Патенту США 3 987 839
10 — игла, образованная двумя проволоками; 11, 12 — проволока; 13 — серебряный или твердый припой; 15 — тупой конец иглы; 16 — острый конец иглы; 17 — игольное ушко.
Игла 10 сделана из двух соединенных проволок 11 и 12. Проволоки закручивают на один оборот и запаивают на концах. Острый конец иглы затачивают. При нажатии на иглу появляется ушко.
В 21 веке дизайнер Woo Moon-Hyung воплотил подобное решение
Гибкое ушко иголки дизайнера Woo Moon-Hyung
Прием 2. Принцип вынесения
Решение 2. Нитковдеватель.
Нитковдеватель
Принцип работы нитковдевателя
Это же решение можно рассматривать и как использование приема 1. Принцип дробление . Иглу разделили — «ушко» отделили от иглы.
Прием 16. Принцип частичного или избыточного решения и прием 25. Принцип самообслуживания .
Решение 3. Кончик нитки делается в виде иглы. Такие нитки используются в хирургии для зашивания швов.
Хирургическая игла
Прием 28. Замена механической схемы .
Решение 4. Вместо сшивания — склеивание или сваривание.
Прием 29. Использование пневмо- и гидроконструкций .
Решение 5. Дырочка делается тонкой струей воздуха и воздухом тянется нитка. Это может быть и вакуум.
Прием 34. Принцип отброса и регенерации .
Решение 6. Использование эластичных тканей, которые возвращаются к прежней форме и заделывают большое отверстие, проделанное иглой.
Задача 5. Ветровые стекла автомобилей
Условие задачи
На складе запасных частей французской автомобильной компании «Рено» возникла проблема: около 3% ветровых стекол доходило до авторемонтных станций разбитыми. Даже несмотря на достаточно надежную упаковку — картонные коробки с прокладками из пористого полиуретана.
Как сократить бой стекла?
Разбор задачи
ТП: Хрупкость товара и его транспортировкой.
14. Прочность — 33. Удобство эксплуатации (32, 40, 25, 2).
13. Устойчивость состава объекта — 14. Прочность (17, 9, 15).
13. Устойчивость состава объекта — 15. Продолжительность действия подвижного объекта (13, 27, 10, 35).
13. Устойчивость состава объекта — 23. Потери вещества (2, 14, 30, 40).
13. Устойчивость состава объекта — 30. Вредные факторы, действующие на объект извне (35, 24, 30, 18).
Список приемов:
2. Принцип вынесения (упоминается 2 раза).
9. Принцип предварительного антидействия.
10. Принцип предварительного исполнения.
13. Принцип «наоборот».
14. Принцип сфероидальности.
15. Принцип динамичности.
17. Принцип перехода в другое измерение.
18. Использование механических колебаний.
24. Принцип «посредника».
25. Принцип самообслуживания.
27. Дешевая недолговечность взамен дорогой долговечности.
30. Использование гибких оболочек и тонких пленок (упоминается 2 раза).
32. Принцип изменения окраски.
35. Изменение агрегатного состояния объекта (упоминается 2 раза).
40. Применение композиционных материалов (упоминается 2 раза).
Таблица подсказала, что какие-то приемы предлагаются чаще для решения данной задачи, видимо, именно их и нужно первыми использовать. Хотя это необязательное требование. Тем не менее желательно попробовать использовать каждый из приемов и их сочетание.
Прием 2. Принцип вынесения . Он подсказывает, что стекло нужно «вынести из коробки (упаковки)». Если рабочий будет нести стекло непосредственно в руках, то будет с ним бережнее обращаться. Однако тогда стекло будет пачкаться. Это прием 9. Принцип предварительного антидействия и прием 13. Принцип «наоборот» . Не прячем, а открываем стекло.
Воспользуемся приемом 30. Использование гибких оболочек и тонких пленок . Стекло обернуть пленкой, но тогда не будет видно, что это стекло.
Воспользуемся приемом 32. Принцип изменения окраски . Пленку нужно сделать прозрачную, чтобы хорошо было видно стекло.
Значит нужно заранее обернуть стекло тонкой прозрачной пленкой (прием 10. Принцип предварительного исполнения ).
Замена упаковки на пленку — это также применение приема
27. Дешевая недолговечность взамен дорогой долговечности . Пленка как бы подсказывает рабочему «будь осторожнее» (прием 24. Принцип «посредника» ), да и рабочий сам будет осторожнее (прием
25. Принцип самообслуживания ).
Решение
Выяснилось, что хотя на картоне и сделаны надписи, предупреждающие о хрупкости содержимого, грузчики обращались с картонками недостаточно аккуратно. Картон заменили прозрачной пластиковой пленкой, позволяющей видеть стекло, и бой сократился в четыре раза.
Воспользуемся другими приемами. Остались приемы:
14. Принцип сфероидальности.
15. Принцип динамичности.
17. Принцип перехода в другое измерение.
18. Использование механических колебаний.
35. Изменение агрегатного состояния объекта.
40. Применение композиционных материалов.
Начнем с приема 17. Нужно перейти в другое измерение, т. е. стекло помещается на стекло (пачка стекол). Чтобы стекла представляли собой монолит (очень толстое стекло, которое невозможно разбить), то между ними не должно быть пространства, даже минимального. Значит это пространство должно быть заполнено, лучше всего жидкостью или гелем. Их можно заменить микросферами (прием 14. Принцип сфероидальности). Пакет оборачивается тонкой прозрачной пленкой.
Если из такого пакета выкачать воздух, то микросферы примут точную форму стекла, станут единым твердым соединением и пакет сделают очень прочным (прием 35. Изменение агрегатного состояния объекта).
Стекло может быть защищено композиционным материалом с применением нанотехнологий, который будет защищать стекло от повреждения (прием 40. Применение композиционных материалов).