Бесплатный фрагмент - ТРИЗ: Инновации в моде

Об авторах

Ученик, коллега и друг автора ТРИЗ Г. С. Альтшуллера, «Мастер ТРИЗ», соучредитель и со-организатор Саммита разработчиков ТРИЗ, член Международного Совета Мастеров ТРИЗ, член Диссертационного Совета по защите на звание «Мастер ТРИЗ». С начала создания и до 2006 г. был членом Президиума Международной Ассоциации ТРИЗ (МА ТРИЗ). Совместно с автором ТРИЗ, Генрихом Альтшуллером, неоднократно проводил учебные семинары. Автор более 70 книг по ТРИЗ, более 400 печатных работ.

Дизайнер женской одежды, консультант, автор учебных пособий по цифровому дизайну одежды. С 2009 года в качестве профессора преподавала специальные дисциплины на факультетах моды в учебных заведениях Канады. Создала несколько авторских курсов по проектированию, моделированию и конструированию одежды. Автор блогов об использовании компьютерных технологий и инновациях в индустрии моды.

Благодарности

Благодарим за разрешение на использование фотографий в данной книге создателей проекта «История России в фотографиях», компанию «ORORO», компанию «Ministry of Supply», отдел коммуникации политехнического университета Гонконга, компанию «Rami Kadi Maison de Couture», компанию «The Fabricant», коллектив юмористической газеты «Babilon Bee», компанию «Ostrich Pillow», коллектив редакции журнала «Uncrate», компанию «Petit Pli», а также мастера «NewVoilok» Александру Апратову, журналиста Ольгу Поклонскую, дизайнера Zoran Dobric, координатора The Fashion Institute by Olds College Louise Hood, дизайнера Elizabeth Bigger, художника Ian Berry, дизайнера Асю (Галину) Вертен, веб-сайт Dreamstime (Royalty-Free Stock Photos).

Авторские права

Авторские права на фотографии принадлежат следующим правообладателям: проект «История России в фотографиях» (рис.1.1, рис. 1.2); фотограф Roman Pohorecki (рис.1.3); компания «ORORO» (рис.1.4); журналист Ольга Поклонская (рис.1.5); компания «Ministry of Supply» (рис.1.6, рис. 2.28); Nature communications journal (рис.1.9); фотограф Jing-Ling Kao-Beserve (рис.1.19); мастер «NewVoilok» Александра Апратова (рис. 2.3, рис. 2.4); дизайнер Zoran Dobric и фотограф Louise Yu (рис. 2.7); отдел коммуникации политехнического университета Гонконга (рис. 2.11); компания «Rami Kadi Maison de Couture» (рис. 2.18); веб-сайт Dreamstime (Royalty-Free Stock Photos) (рис 2.22); компания «The Fabricant» (рис. 2.23, рис.2.24); коллектив юмористической газеты «Babilon Bee» (рис. 2.25); компания «Ostrich Pillow» (рис. 2.27); коллектив редакции журнала «Uncrate» (рис. 2.31); Louise Hood -координатор The Fashion Institute by Olds College (рис. 2.45); дизайнер Elizabeth Bigger (рис. 2.46, рис. 2.47); компания «Petit Pli» (рис. 2.49); художник Ian Berry (рис. 2.54, рис. 2.55); дизайнер Ася (Галина) Вертен (рис. 2.56).

Рисунки и фотографии 1.7, 1.13, 1.14, 1.15, 1.16, 1.17, 1.18, 1.21, 2.1, 2.2, 2.5, 2.6, 2.8, 2.9, 2.10, 2.12, 2.13, 2.14, 2.15, 2.16, 2.17, 2.19, 2.20, 2.21, 2.29, 2.30, 2.32, 2.33, 2.34, 2.35, 2.36, 2.37, 2.38, 2.39, 2.40, 2.42, 2.43, 2.44, 2.50, 2.51, 2.52, 2.53, а также иллюстрация для обложки книги выполнены Еленой Солодкиной.

Никакая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения авторов В. Петрова и Е. Солодкиной, за исключением фотографий, разрешение на воспроизведение которых должно быть получено у вышеуказанных правообладателей.

Введение

Инновационные способы проектирования и производства одежды становятся насущной необходимостью. В связи с этим современный дизайнер должен иметь навыки, позволяющие быстро получать самые невероятные решения для поставленной задачи. Специалисты, создающие одежду, стали чаще обращаться к инженерным (техническим) методам проектирования и генерации новых идей. Эти методы позволяют развить творческое мышление дизайнера и ускорить процесс проектирования и производства одежды и аксессуаров.

В настоящее время дизайнеры одежды используют достаточно большое количество эвристических методов, помогающих генерировать новые идеи. Например, метод аналогий, когда конструкция или технология нового костюма создается на основе уже существующего решения в историческом костюме, архитектуре, предметах искусства или окружающей среде; бионический метод, заключающийся в анализе объектов природы и использовании бионических форм, окраски, фактуры, механики движения и так далее для проектирования новых форм одежды, узоров, свойств поверхностей и структур; метод дробления задачи и последовательного приближения, при котором сложная задача раскладывается на составляющие, а затем последовательно решается цепь частных задач; метод морфологического анализа, предложенный Фрицем Цвикки, а также метод мозгового штурма, когда большое количество различных идей должно быть сгенерировано в короткий промежуток времени, и много других [1]. Каждый из этих методов имеет свои достоинства и недостатки. Например, метод морфологического анализа является достаточно трудоемким, так как при простом переборе возможных вариантов очень сложно найти эффективное решение быстро.

При решении различного рода изобретательских задач любой специалист опирается на свои знания и опыт. Это помогает, если дизайнер решает уже известные ему типы задач. Однако, если появляются принципиально новые задачи, то такой опыт может оказать «медвежью услугу», так как память подсказывает уже известные решения, которые в данном случае не работают. Это, так называемая, психологическая инерция или психологический барьер [2].

Существует методология, позволяющая развивать изобретательское мышление [3], преодолевать психологическую инерцию и находить наилучшее решение, используя наиболее эффективный путь решения поставленной задачи — это ТРИЗ или теория решения изобретательских задач. ТРИЗ позволяет выявить и более точно сформулировать задачу, найти для нее нестандартные решения, создавать новые дизайны, конструкции и технологии, не имеющие аналогов.

Данная система инновационного мышления была создана советским ученым и изобретателем Генрихом Сауловичем Альтшуллером в 1946 году на основании анализа патентов и истории развития техники. В настоящее время ТРИЗ активно используется для решения не только различных технических проблем, но и задач из других областей, таких как бизнес, медицина, образование и т. д. К сожалению, в проектировании и создании одежды ТРИЗ практически не применяется.

ТРИЗ изменяет мышление и учит, как создавать изобретения. Эта методология позволяет:

1. Выявить суть задачи;

2. Взглянуть на вещи и явления по-новому — найти противоречие и проблему, которая мешает решить данную задачу;

3. Выявить и использовать ресурсы, имеющиеся в наличии;

4. Проанализировать и улучшить найденное решение.

Уже предпринимаются попытки применить инструменты ТРИЗ для дизайна одежды и аксессуаров. Так, например, в Саудовской Аравии методология ТРИЗ использовалась для создания коллекции современной женской одежды с национальным колоритом с целью сохранения национальной идентичности в условиях глобализации. Анализ выявленных противоречий и использование приемов разрешения противоречий позволили найти интересные творческие решения, уменьшить время и затраты на производство [4]. В Китае инструменты ТРИЗ использовались для дизайна коллекции женских сумок ручной работы [5]. Появляются также примеры применения ТРИЗ для организации бережливого производства в текстильной промышленности и при производстве одежды [6].

В этой книге мы представим авторскую адаптацию концепции Генриха Альтшуллера, разберем основные подходы ТРИЗ, как системы инновационного мышления, а также покажем на многочисленных примерах, как методы ТРИЗ могут быть полезны для решения различных задач в индустрии моды. Проанализируем уже существующие изобретения, как бы изобретая их заново, с помощью инструментов ТРИЗ.

Глава 1. Противоречия в индустрии моды

1.1 Понятие о противоречиях

ТРИЗ является методологией системного мышления, где любой объект рассматривается, как система — совокупность взаимосвязанных элементов, представляющих собой единое целое, имеющее новое свойство, которого нет у составляющих ее элементов.

Следует также рассмотреть понятия подсистемы и надсистемы.

Подсистема — это часть системы.

Надсистема — это объект, куда входит система в качестве подсистемы.

На любую систему также воздействует внешняя среда.

Изобретательская задача — это задача, содержащая противоречие, которое предстоит выявить и углубить, тем самым определить корень этой проблемы. Разрешая это противоречие, мы находим решение без недостатков.

Противоречие — это одно из основных понятий ТРИЗ.

В ТРИЗ рассматриваются три вида противоречий. Автор ТРИЗ Г. С. Альтшуллер назвал противоречия:

— Административное противоречие (АП);

— Техническое противоречие (ТП);

— Физическое противоречие (ФП).

Эти названия были выбраны Генрихом Альтшуллером для решения технических задач, но для задач из других областей они не всегда подходят, поэтому для нетехнических областей Владимир Петров предложил назвать эти противоречия следующим образом:

Административное противоречие — Поверхностное противоречие (ПП);

Техническое противоречие — Противоречие требований (ПТ);

Физическое противоречие — Противоречие свойств (ПС).

Дадим определения вышеперечисленным противоречиям и рассмотрим, как выявлять данные противоречия в системе на примере эволюции верхней одежды.

1.1.1. Поверхностное противоречие (ПП)

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

Такое противоречие достаточно легко выявить. Оно часто задается заказчиком и формулируется примерно так: «Надо выполнить что-то, а как это сделать — неизвестно», «Какой-то параметр системы плохой, нужно его улучшить или нужно устранить такой-то недостаток, но не известно, как это осуществить», «Имеется брак в производстве изделий, а причина его не известна» и т. д. Это самое поверхностное противоречие.

Задача 1.1. Верхняя одежда

В прошлом теплая верхняя одежда была очень тяжелой, так как для того, чтобы одежда была теплой, приходилось использовать толстые и тяжелые ткани или мех, а также делать ее многослойной. Такая одежда затрудняла движения и была неудобной. (рис. 1.1 — 1.2). Со временем возникла потребность сделать верхнюю одежду для массового потребителя более легкой, чтобы ее было удобно носить.

Поверхностное противоречие (ПП): надо создать верхнюю одежду, которую удобно носить, но не известно как.

1.1.2. Противоречие требований (ПТ)

ПРОТИВОРЕЧИЕ ТРЕБОВАНИЙ (ПТ) — это предъявление противоречивых требований к системе или ее части.

Противоречие требований (ПТ) возникает при улучшении одних характеристик системы за счет недопустимого ухудшения других. Таким образом, в противоречии требований всегда одно из требований хорошее, а другое плохое.

Противоречие требований (ПТ) является углубленным представлением причины возникновения поверхностного противоречия (ПП). В глубине одного поверхностного противоречия (ПП), чаще всего, лежит несколько противоречий требований (ПТ).

Противоречие требований (ПТ) возникает в результате диспропорции развития различных частей системы. При значительных изменениях одной из частей (характеристик) системы и резком «отставании» другой (других) ее частей (характеристик) возникает ситуация, когда изменения одной из частей (характеристик) системы вступают в противоречие с другими.

Как правило, улучшая одни характеристики объекта (выполняя хорошее требование), мы резко ухудшаем другие (выполняем плохое требование). Обычный подход при разрешение такого вида противоречия — это поиск компромисса, когда приходится чем-то жертвовать.

В ТРИЗ пытаются разрешить противоречие требований (ПТ) без компромисса, когда не нужно чем-то жертвовать.

Продолжим рассмотрение задачи о верхней одежде.

Задача 1.1. Верхняя одежда (продолжение)

Для того чтобы верхняя одежда была теплой, она должна быть многослойной и изготавливаться из плотных теплых тканей, что делает верхнюю одежду тяжелой. Таким образом, требование, чтобы одежда была удобной (легкой), с одной стороны и требование, чтобы одежда была достаточно теплой, с другой стороны, являются двумя различными требованиями к верхней одежде, как системе.

Исходя из вышеизложенного, можно сформулировать противоречие требований (ПТ).

Противоречие требований (ПТ): Если создать верхнюю одежду, которую удобно носить, то она может получиться недостаточно теплой.

Выполняя хорошее требование и создавая верхнюю одежду, которую удобно носить, например, легкую, тонкую, короткую и т. п., мы не выполняем другое требование ПТ (достаточно теплая верхняя одежда), так как теплоизоляция верхней одежды ухудшается. В данном случае хорошее требование — это уменьшение веса верхней одежды, а плохое требование — это ухудшение теплоизоляционных свойств верхней одежды. Или, наоборот, мы создаем верхнюю одежду с хорошими теплоизоляционными свойствами (хорошее требование), но она становится тяжелой (плохое требование).

1.1.3. Противоречие свойств (ПС)

ПРОТИВОРЕЧИЕ СВОЙСТВ (ПС) — это выявление диаметрально противоположных свойств (например, физических), которыми должна обладать система или ее часть, чтобы удовлетворить требования идеального конечного результата (оба требования хорошие). Свойства всегда описываются определенными измеримыми параметрами, например, вес, длина, теплопроводность и т. п. Разрешая противоречие свойств (ПС) мы пытаемся достичь идеального конечного результата (ИКР), не ухудшаем никакие параметры системы.

Противоречие свойств (ПС) необходимо для определения причин, породивших противоречие требований (ПТ), т. е. является дальнейшим его углублением. Уточнение (углубление) противоречий может продолжаться и дальше для выявления первопричины.

Для человека, незнакомого с ТРИЗ, формулировка противоречия свойств (ПС) звучит очень непривычно — некоторая часть системы должна находиться сразу в двух взаимоисключающих состояниях: быть одновременно легкой и тяжелой, подвижной и неподвижной, длинной и короткой, гибкой и жесткой, быть и не быть и т. д.

Одно из свойств, удовлетворяет одному из требований ПТ (противоречия требований), а другое свойство — удовлетворяет другому требованию ПТ.

Выявляя свойства, которыми должна обладать система, чтобы сделать оба требования ПТ хорошими в задаче по созданию удобной и теплой верхней одежды, можно сформулировать противоречие свойств (ПС). Всегда начинают с того, чтобы найти свойство, которое может сделать плохое требование ПТ хорошим. Затем берут противоположное свойство, если оно позволяет оставить хорошее требование ПТ хорошим, то было правильно выбрано свойство. Если нет, но нужно выбрать другое свойство, которое делает плохое требование ПТ хорошим и противоположное свойство, чтобы оставить хорошее требование ПТ хорошим.

Задача 1.1. Верхняя одежда (продолжение)

Противоречие свойств (ПС): верхняя одежда должна быть легкой, чтобы ее было удобно носить, и тяжелой, чтобы одежда была достаточно теплой (имела хорошую теплоизоляцию).

Приведем примеры того, как было разрешено это противоречие.

Пример 1.1. Пуховик

Для изготовления верхней одежды стали использовать более легкие ткани и слой пуха между ними — создали пуховики (рис. 1.3).

Современные пуховики легкие и удобные, но для их изготовления требуется очень много гусиного или гагачьего пуха, кроме того, плохо обработанный пух может служить местом размножения клещей и вследствие этого вызывать аллергическую реакцию.

Возникает новая задача.

В ТРИЗ это называется вторичная задача. Давайте проанализируем ее.

Задача 1.1. Верхняя одежда (продолжение)

Сформулируем противоречия для возникшей новой задачи.

Поверхностное противоречие (ПП): как сделать верхнюю одежду теплой без использования пуха?

Противоречие требование (ПТ): если сделать верхнюю одежду с использованием пуха, то она будет теплая, но возможна аллергическая реакция человека.

Традиционно такие противоречия пытаются разрешить, используя компромисс. Вот типичный пример.

Пример 1.2. Синтетический наполнитель

Пух в верхней одежде заменили синтетическим наполнителем синтепоном, который достаточно легкий и обладает гипоаллергенными свойствами. Однако, при этом пожертвовали другим требованием — теплоизоляционным свойством одежды. В зависимости от конкретной модели верхней одежды, теплоизоляционные свойства могли быть хуже. Это компромисс.

В ТРИЗ не используют компромиссные решения, а углубляют противоречия, выявляя какими свойствами должна обладать система, чтобы сделать оба требования ПТ только хорошими. Значит появляется новая задача.

Задача 1.1. Верхняя одежда (продолжение)

Каким образом использовать синтетический наполнитель, чтобы изготовить достаточно теплую верхнюю одежду? Это типичное поверхностное противоречие (ПП).

Сформулируем противоречие требований (ПТ).

Противоречие требований (ПТ): если изготовить верхнюю одежду с использованием синтетического наполнителя, то она не будет вызывать аллергическую реакцию, но одежда может получиться недостаточно теплой.

Противоречие свойств (ПС): необходимо использовать синтетический наполнитель, чтобы не вызывать аллергическую реакцию человека, и не нужно использовать синтетический наполнитель, чтобы верхняя одежда получилась достаточно теплой.

Приведем примеры того, как было разрешено это противоречие.

Пример 1.3. Аэрогель

Вместо пуха стали использовать аэрогель, который является очень хорошим изолятором. Он не впитывает влагу, и является чрезвычайно легким материалом, так как его структура состоит на 95—99% из воздуха. В связи с этим аэрогель обладает наилучшими теплоизоляционными свойствами. Использование аэрогеля позволяет создавать более легкие и более теплые изделия. Даже тонкий слой аэрогеля создает хорошие теплоизоляционные свойства. В связи с этим верхняя одежда получается легкой с тонким утепляющим слоем и очень теплой.

Пример 1.4. Куртка с регулируемой температурой

Используя передовые технологии, изобрели куртки с подогревом. В настоящее время такие куртки уже доступны массовому потребителю (рис. 1.4). Подогрев происходит благодаря системе безопасных гибких нагревательных элементов из углеродных волокон, питание обеспечивают перезаряжаемые аккумуляторы. Компания ORORO располагает аккумуляторы в изделиях в зависимости от их стиля, чтобы обеспечить оптимальный нагрев изделия. Зарядка аккумулятора ведется через блок питания с использованием USB-кабеля. Аккумулятор подсоединяется к куртке и хранится в кармане. Можно выбрать один из трех уровней нагрева. Чем ниже уровень нагрева, тем дольше прослужит батарея, затем ее нужно подзаряжать. На низком уровне нагрева аккумулятор прослужит примерно 10 часов, поэтому производитель рекомендует иметь с собой запасной аккумулятор.

Пример 1.5. Куртка с подогревом на основе графена

Белорусские ученые создали одежду с подогревом для метростроевцев, используя наноматериалы, такие как графен — модификация углерода, который превосходит медь в десятки раз по электро — и теплопроводности, а его прочность в сотни раз больше, чем у стальной проволоки. Это более простая и дешевая технология, чем у существующих аналогов курток с подогревом (рис. 1.5).

Пример 1.6. Саморазогревающаяся куртка

В компании «Ministry of Supply» разработали саморазогревающуюся куртку «Mercury», которая создает индивидуальный микроклимат для пользователя, постоянно адаптируя и оптимизируя температуру до комфортной для человека в зависимости от погодных условий (рис. 1.6). В этой куртке используются провода из углеродного волокна, идущие вверх по спине и рукавам, для автоматического нагрева одежды за счет резистивного нагрева.

В отличие от других обогреваемых курток, которые необходимо предварительно запрограммировать на определенную температуру, куртка «Mercury» может постоянно адаптировать и оптимизировать свою тепловую мощность в соответствии с температурой тела пользователя. Эту куртку можно нагреть с помощью голосового помощника Amazon Alexa перед тем, как надеть ее. Пользователи также могут ввести свои предпочтения в соответствующее приложение. Затем куртка использует искусственный интеллект, чтобы изучать и предсказывать предпочтения пользователей с течением времени. «Mercury» — это первая куртка, которая использует данные для фактического изменения и улучшения своей функции.

Во всех куртках, показанных на рис. 1.4 — 1.6, используются аккумуляторы, заряда, которых хватает на несколько часов, а затем их нужно подзаряжать.

Пример 1.7. Куртка, использующая солнечную энергию

Уже появились в продаже куртки использующие для подогрева гибкие солнечные батареи. А куртка ThermalTech (рис. 1.7) является первой «умной» курткой, превращающей солнечную энергию в тепло для обогрева. Между наружным слоем этой куртки и ее подкладкой расположен слой «умной» ткани, состоящей из легких стальных нитей. Эта ткань поглощает ультрафиолетовые лучи, получаемые от солнца, и превращает их в тепло. Куртка также улавливает энергию от искусственных источников света и использует естественное тепло тела, когда солнце садится.

1.1.4. Способы разрешения противоречия свойств (ПС)

Существует несколько основных способов разрешения противоречия свойств (ПС). Противоположные свойства разделяют:

— в пространстве;

— во времени;

— в структуре;

— по условию.

Под разрешением противоречия свойств (ПС) в структуре авторы понимают:

1. Непосредственное изменение структуры системы таким образом, чтобы требуемые противоположные свойства не мешали нормальному функционированию системы;

2. Объединение нескольких систем;

3. Разъединение системы;

4. Переход в надсистему;

5. Переход на микроуровень;

6. Фазовые изменения (изменение агрегатного состояния) хотя бы части системы;

7. Одно противоречивое свойство системы выполняет одна ее часть, а противоположное — другая;

8. Вся система обладает одним свойством, а ее часть (или части), обладают противоположным свойством;

9. Переход к другому принципу действия.

1.1.5. Анализ противоречия требований (ПТ) и противоречия свойств (ПС)

Иногда для разрешения противоречия свойств (ПС) достаточно воспользоваться способами, приведенными выше (в пространстве, во времени, в структуре и по условию), а иногда нужно продолжить анализ противоречий. Главное, чтобы решение удовлетворяло требованиям идеального конечного результата (ИКР).

До разделения противоречивых свойств в противоречии свойств (ПС) желательно проделать анализ на возможность изменения требований в противоречии требований (ПТ) и свойств в противоречии свойств (ПС). Назовем это «Анализ ПТ и ПС».

Такой анализ проводится следующим способом:

1. Необходимо выяснить какое из требований в противоречии требований (ПТ) более важное и его нежелательно или невозможно менять, а какое может быть изменено. Желательно разрешать противоречивые свойства, чтобы удовлетворить требования идеального конечного результата (ИКР) (см. раздел 1.2), используя только свойства, которые можно менять.

1.1. Если действие должно происходить в одно и то же время, то противоречивые свойства, можно разделить в пространстве или в структуре.

1.2. Если действие должно происходить в одном и том же пространстве, то противоречивые свойства, можно разделить во времени или в структуре.

1.3. Создают условия, при которых более важное требование в противоречии требований будет обязательно выполнено.

2. В случае одинаковой важности обоих требований в противоречии требований стоит проверить, не включает ли оно в себя хотя бы одно из несколько признаков:

2.1. Нельзя ли одно из требований разделить на составные части и определить, насколько обязательна каждая из частей этих требований. Возможно, какая-то из частей может быть необязательной. Тогда, вероятно, за счет изменения этой части можно получить решение, используя все имеющиеся способы разрешения противоречий.

2.2. Желательно проверить, как связан каждый из признаков (составная часть требования) с улучшением и ухудшением сторон системы (положительным и нежелательным эффектами).

3. Можно выявить функцию системы и определить, каким другим, наиболее простым способом может быть осуществлена эта функция. В частности, может быть выбран другой принцип действия системы.

4. Можно выявить функцию надсистемы, и найти способ осуществить эту функцию без осуществления функции системы.

5. Противоречивые свойства можно разрешить, если перенести какое-то свойство системы, ее часть или всю систему в надсистему.

6. Противоречивые свойства можно разрешить, если уточнить условия выполнения требований противоречия требований. Это могут быть, например физические или другие свойства.

7. Выявить более глубинные противоречия, т. е. углубить противоречие свойств (ПС).

8. Использовать имеющиеся ресурсы.

Такой анализ не всегда дает положительный результат, но тем не менее он помогает глубже разобраться в причинно-следственных связях и упрощает процедуру разделения противоречивых свойств для удовлетворения требованиям идеального конечного результата (ИКР).

1.2. Идеальный конечный результат (ИКР)

Далеко не всегда сразу легко сформулировать противоречие свойств (ПС). Нам необходимо определить свойства, которыми должна обладать система, чтобы выполнить требования, описанные в противоречии требований (ПТ). Это было бы легко сделать, если бы мы уже знали решение, тогда было бы понятно какими свойствами должна обладать система. Однако, мы имеем дело с еще не решенной задачей.

В связи с этим в ТРИЗ предлагается представить себе, какое должно быть идеальное решение. Г. С. Альтшуллер его назвал идеальный конечный результат — ИКР.

ИКР — это маяк, к которому следует стремиться при решении задачи. Близость полученного решения к идеальному определяет уровень и качество решения.

ИКР — это решение, которое мы хотели бы видеть в своих мечтах, выполняемое фантастическими существами или средствами («волшебная палочка»). Например, куртка очень легкая (практически невесомая) и обладает обогревающими свойствами.

Основные свойства ИКР:

1. Улучшить плохой параметр, не ухудшая хороший.

2. Улучшить параметры, не усложняя систему.

3. Улучшить параметры, не вызывая вредных действий.

4. Улучшить параметры в нужный момент.

5. Улучшить параметры в нужном месте.

6. Улучшить параметры по необходимому условию.

7. Все действия должны выполняться самостоятельно (сами собой).

В ТРИЗ любой объект рассматривается, как система. Любая система нужна, чтобы выполнять какую-то полезную для человека функцию. Именно эта функция, выполняемая системой, является важной. Введем понятие «идеальной системы».

Идеальная система — это система, которой не существует — ее нет, а ее функции выполняются в нужный момент времени, в необходимом месте (причем в это время система несет 100% нагрузку), не затрачивая на это вещества, энергии, времени и финансов. [7]

Любая система развивается в направлении увеличения своей идеальности. Условно можно выделить две степени идеализации системы:

1. Идеальная система должна появляться в нужный момент в нужном месте;

2. Необходимая функция должна выполняться сама собой.

Таким образом, идеальная система должна выполнять полезные функции в нужный момент времени, в необходимом месте, иметь нулевые затраты и не иметь нежелательных эффектов.

Важно точно сформулировать функцию, ради которой нужна система, а затем представить себе, что реальной системы нет, а ее функция выполняется. Так, например, в современном мире материальные системы заменяются виртуальными.

Задача 1.1. Верхняя одежда (продолжение)

Идеальный конечный результат (ИКР): верхняя одежда должна быть теплой, удобной и не вызывать аллергическую реакцию.

Согласно ИКР, одежда должна сама собой создавать комфортные условия в зависимости от температуры окружающей среды.

Пример 1.8. Термоодеяло

В 60-х годах 20 века NASA создало термоодеяло («космическое одеяло»), представляющее собой пленку на основе синтетического полиэфирного волокна (полиэтилентерефталата), на которую нанесен тончайший слой алюминия. Тонкий слой металла на поверхности пленки превращает ее в гибкое зеркало, возвращающее тепло телу (рис. 1.8). Такое одеяло отражает до 97% тепла, которое излучает завернутое в него тело. Кроме этого, одеяло является водонепроницаемым. Использование такого одеяла препятствует гипотермии и обморожению, поэтому его также называют «спасательным одеялом».

Пример 1.9. Кожа кальмара

В настоящее время появляются и активно разрабатываются новые, так называемые, «умные» ткани, которые обладают терморегулирующей способностью. Так, например, ведется разработка легкого теплорегулирующего материала в результате изучения кожи кальмара. Кожа кальмара состоит из нескольких слоев. Верхний слой содержит пигментсодержащие и светоотражающие органы красного, желтого, коричневого и оранжевого оттенков. Они открываются и закрываются в течение доли секунды, вызывая быстрое изменение цвета кожи кальмара. Динамикой изменений управляют клетки мышц. Под верхним слоем находится слой, который отражает все цвета видимого света или поглощает инфракрасный спектр.

Используя эти свойства кожи кальмара, ученым из Калифорнийского университета удалось создать суперлегкий терморегулирующий материал, который можно растягивать и возвращать в исходное состояние тысячи раз. Этот материал обладает теплоизоляционными свойствами, превышающими теплоизоляционные свойства «космических одеял», и подходит для создания «настраиваемой» одежды. На рис. 1.9 показана схема создания этого материала — нано-структурированная пленка меди соединяется с полимером, прозрачным для инфракрасного излучения.

1.3. Путь к идее решения

Выявление противоречия свойств (ПС) при решении изобретательских задач требует определенной направленности поиска, что возможно только при знании ответа. В реальной задаче ответ, безусловно, не известен.

Направленность в решении может быть достигнута ориентацией на идеальный результат — идеальный конечный результат (ИКР).

Рассмотрев поверхностное противоречие (ПП), противоречие требований (ПТ), идеальный конечный результат (ИКР) и противоречие свойств (ПС), мы легко можем представить этапы точной формулировки задачи.

Основную линию решения нестандартных задач можно представить в виде следующей последовательности шагов:

С точки зрения ТРИЗ, задача точно сформулирована, когда выявлены ПП, ПТ, ИКР и ПС, согласно схеме, приведенной на рис.1.10.

1. Для формулировки всех звеньев цепочки прежде всего выявляют, чем не устраивает какая-либо система (определяют поверхностное противоречие — ПП) и что именно плохо в данной системе (находят нежелательный эффект).

2. Далее определяют требования, которые необходимо предъявить к системе. Так определяется противоречие требований (ПТ).

3. Затем систему представляют таким образом, что в ней отсутствует нежелательный эффект, но сохраняются имеющиеся положительные качества. Результатом такого представления системы является формулировка идеального конечного результата — ИКР.

4. После сравнения противоречия требований с ИКР выявляют помехи к получению идеального результата, ищутся причины возникновения помех и определяются противоречивые свойства, требуемые для определенных частей системы и не удовлетворяющие требованиям идеального конечного результата (ИКР). Таким образом, формулируется противоречие свойств (ПС), которое и представляет собой точную формулировку задачи.

5. Разрешая противоречивые свойства, указанные в противоречии свойств (ПС), получают решение без недостатков.

Способы разрешения противоречия свойств были описаны выше (пп. 1.1.4—1.1.5).

1.4. Логика решения нестандартных задач

Логика решения нестандартных задач показывает взаимосвязь элементов в последовательности шагов (рис. 1.10), описанной ранее.

Поверхностное противоречие (ПП) формулируется в виде потребности в появлении нового требования «A» (положительного эффекта — ПЭ) или в виде недостатка (нежелательного эффекта — НЭ) «анти-Б», который необходимо устранить. Причем, поверхностное противоречие (ПП) — это только одно требование (хорошее или плохое).

Схематически изобразим это так:

ПП (ПЭ): А или ПП (НЭ): анти-Б

или, наоборот: ПП (ПЭ): Б или ПП (НЭ): анти-А.

Для определения противоречия требований (ПТ) выявляем два противоречивых требования, предъявляемых к системе. Обозначим эти требования буквами «А» и «Б». Тогда противоречие требований может быть представлено как потребность в улучшении характеристик, удовлетворяющих требованию «А», которое приводит к недопустимому ухудшению характеристик, удовлетворяющих требованию «Б» (появлению требования анти-Б). Нежелательный эффект характеризуется требованием «Б». Или наоборот — улучшаются характеристики «Б» за счет ухудшения «А» (появления «анти-А»). В отличии от поверхностного противоречия (ПП), противоречие требований (ПТ) имеет два требования, которые противоречат друг другу:

ПТ: А — анти-Б

или

ПТ: анти-А — Б

Формулировка ИКР должна быть направлена на устранение нежелательного эффекта требования «анти-Б» при сохранении положительного эффекта требования «А», то есть

ИКР: А, Б

Противоречие свойств (ПС) определяется путем выявления противоречивых свойств «С» и «анти-С» (например, физических), которыми должен обладать элемент системы, не справляющийся с требованиями идеального конечного результата (ИКР).

Прежде всего необходимо определить, каким свойством «С» должен обладать элемент системы, чтобы обеспечить требование «Б», то есть устранить нежелательный эффект (обозначим это С→Б). Одновременно этот же элемент системы должен обладать противоположным свойством «анти-С», чтобы сохранить положительное требование «A» (обозначим это анти-С→А).

ПС: С → Б, анти-С → А

Если противоположное свойство «анти-С» не сохраняет положительное требование «A», тогда необходимо выбрать другое свойство «С», которое обеспечивает требование «Б», в то время как противоположное свойство «анти-С» сохраняет положительное требование «A».

Дальнейшее обострение противоречий осуществляется выявлением более глубинных свойств «C1», которые необходимы для создания (обеспечения) выявленных ранее свойств «C».

С1 → С

В некоторых случаях при решении сложных изобретательских задач, необходимо выявить еще более глубоко причинно-следственные связи в системе. Для этого приходится выявлять еще более глубинные свойства С1, С2, …Сn. Следующее по номеру свойство определяет, причину возникновения предыдущего свойства, то есть то, что необходимо для выполнения этого свойства.

С2 → С1

С3 → С2
…→……

Сn → Сn-1

В таких случаях выявляют несколько противоречий свойств (ПС1, ПС2, ПС3… ПСn). Схематически это можно изобразить:

Решение (Р) задачи состоит в разрешении противоречия свойств, например, путем разделения противоречивых свойств C… Cn.

Обозначим это так:

На приведенной выше схеме вертикальной чертой условно обозначено разделение.

Основные способы разделения противоречивых свойств были представлены в п. 1.1.4, а анализ противоречия требований (ПТ) и противоречия свойств в п. 1.1.5.

Полная логическая схема решения нестандартных задач показана на рис.1.11.

Обозначения:

ПП — поверхностное противоречие.

НЭ — нежелательный эффект.

ПТ –противоречие требований.

ИКР — идеальный конечный результат.

ПС — противоречие свойств.

А, Б — качества или параметры системы.

С — требуемые свойства системы.

Р — решение.

│ –знак разделения противоречивых свойств.

В более развернутом виде логика решения нестандартных задач с возможностью выявления глубинных свойств представлена на рис. 1.12.

Обозначения:

ПП — поверхностное противоречие.

ПТ — противоречие требований.

ИКР — идеальный конечный результат.

ПС — противоречие свойств.

А, В — качества или параметры системы.

С, С1, Сn — требуемые свойства или состояния системы.

Р — решение.

│ — знак разделения противоречивых свойств.

Давайте опишем решение ранее рассмотренной задачи 1.1 в соответствии с логикой решения нестандартных задач.

Задача 1.1. Верхняя одежда

Разбор задачи

Поверхностное противоречие (ПП)

ПП: А

ПП: надо создать верхнюю одежду, которую удобно носить (А).

Противоречие требований (ПТ)

ПТ: А — анти-Б

ПТ: если изготовить верхнюю одежду, которую удобно носить (А), она может получиться недостаточно теплой (анти-Б).

Идеальный конечный результат (ИКР)

ИКР: А, Б

ИКР: верхнюю одежду удобно носить (А) и она достаточно теплая (Б).

Противоречие свойств (ПС)

ПС: C→А, анти-С→Б

ПС: верхняя одежда должна быть легкой (С), чтобы ее было удобно носить (А), и тяжелой (анти — С), чтобы она была достаточно теплой (Б).

Анализ ПТ и ПС

В данной задаче оба требования ПТ к верхней одежде, чтобы она была удобной и теплой, одинаково важны.

Основным требованием к верхней одежде в прошлом было требование хорошей теплоизоляции. В каждый исторический период это достигалось использованием доступных материалов для производства верхней одежды. В основном использовались тяжелые шерстяные или полушерстяные ткани, мех и кожа.

В дальнейшем появились новые материалы, которые позволили создать легкую и теплую одежду. Поэтому описанное противоречие свойств в данном случае разрешается разделением противоречивых свойств в структуре (например, использование пуха в качестве наполнителя для верхней одежды).

Выше мы рассмотрели возникающие вторичные задачи. Так, использование пуха в качестве наполнителя делает верхнюю одежду удобной (легкой) и теплой, однако, в стремлении удешевить процесс производства, производители могут использовать некачественный пух, что может вызывать аллергические реакции у потребителя. Возникает новое противоречие:

ПТ: если сделать верхнюю одежду с использованием пуха, то она будет теплая (А), но возможна аллергическая реакция человека (анти-Б).

Можно разрешить это противоречие, используя компромисс, и заменить пух синтетическим наполнителем, но в этом случае могут ухудшиться теплоизоляционные свойства одежды. Появляется новая задача.

Разбор задачи

Сформулируем противоречия и идеальный конечный результат для новой задачи:

Поверхностное противоречие (ПП)

ПП: А

ПП: Каким образом использовать синтетический наполнитель, чтобы изготовить достаточно теплую верхнюю одежду (А)?

Противоречие требований (ПТ)

ПТ: анти-А — Б

ПТ: если изготовить верхнюю одежду с использованием синтетического наполнителя, то она не будет вызывать аллергическую реакцию (Б), но одежда может получиться недостаточно теплой (анти-А).

Идеальный конечный результат (ИКР)

ИКР: А, Б

ИКР: верхняя одежда должна быть теплой (А), удобной и не вызывать аллергическую реакцию (Б).

Противоречие свойств (ПС)

ПС: C→А, анти-С→Б

ПС: необходимо использовать синтетический наполнитель (С), чтобы не вызывать аллергическую реакцию человека (Б), и не нужно использовать синтетический наполнитель (анти-С), чтобы верхняя одежда получилась достаточно теплой (А).

Решение было найдено за счет использования аэрогеля вместо синтетического наполнителя (см. пример 1.3), а также применения дополнительного внешнего источника тепла, создающего требуемый температурный баланс. Например, может использоваться нагревательный элемент, встроенный в одежду (см. пример 1.4 — 1.7). Теоретически могут использоваться другие источники энергии для поддержания требуемого температурного баланса, например, химические реакции, фотохимические реакции типа фотосинтеза и т. п.

1.5. Решение задач

Давайте рассмотрим логику решения нестандартных задач на различных примерах.

Задача 1.2. Корсет

Условие задачи

Периодически тонкая талия входит в моду. Для достижения силуэта с тонкой талией, или силуэта «песочные часы», придумали корсет. Он помогает смоделировать фигуру, уменьшить ее недостатки и подчеркнуть достоинства. Корсет не только утягивает талию, но выпрямляет спину и приподнимает грудь. Однако, при затягивании корсета сжимаются внутренние органы, что вредно отражается на здоровье женщины.

Как быть?

Разбор задачи

Определим поверхностное противоречие, то есть противоречие между потребностью и возможностью ее удовлетворения:

Поверхностное противоречие (ПП)

ПП: А

ПП: Женщины хотят, чтобы их видели с тонкими талиями (А), но не всегда физически имеют тонкую талию.

Выявим противоречие требований, когда при улучшении одного параметра, возникает недопустимое ухудшение другого параметра.

Противоречие требований (ПТ)

ПТ: А — анти-Б

ПТ: Если использовать корсет, то он позволяет демонстрировать тонкую талию (А), утягивая ее, но сдавливает внутренние органы женщины и приносит вред здоровью (анти-Б).

Сформулируем идеальный конечный результат:

Идеальный конечный результат (ИКР)

ИКР: А, Б

ИКР: Женщина демонстрирует тонкую талию (А), но не приносит вред своему здоровью (Б).

Углубляя противоречия дальше, определим противоречие свойств, то есть необходимо найти противоречивые свойства, которые должны удовлетворять обоим требованиям ИКР.

Противоречие свойств (ПС)

ПС: C→А, анти-С→Б

ПС: Уменьшение размера талии должно быть (С), чтобы продемонстрировать тонкую талию (А), и не должно быть (анти-С), чтобы не сдавливать внутренние органы и не вредить здоровью (Б).

Анализ ПТ и ПС

Выявим какое из требований противоречия требований (ПТ) обязательное (его нельзя менять), а какое не обязательное (его можно менять).

Обязательное требование — не наносить вред здоровью.

Значит мы может изменять только требование — демонстрировать тонкую талию.

Перейдем к анализу требований противоречия свойств (ПС).