Глава 1. ТРАДИЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Принцип Компетентности по Питеру: чтобы избегать ошибок, надо набираться опыта; чтобы набираться опыта, надо делать ошибки.

Содержание главы 1:

1.1. Введение

1.2. Метод проб и ошибок

1.3. Психологическая инерция

1.4. Отсутствие системного мышления

1.1. Введение

Потребность в изобретательстве была у человечества всегда.

Истоки изобретательства уходят своими корнями в глубокую древность. Для добычи пищи и защиты наши далекие предки первоначально пользовались объектами, «изготовленными» природой: камни, палки и т. д. Поэтому первые «изобретения» были ориентированы на применение известных в природе «устройств», веществ и способов. Процесс изобретательства в те далекие времена заключался в наблюдении и удаче (случайности) нашего предка. Кто-то обратил внимание, что острым камнем или рогом можно обрабатывать землю или шкуру животных, можно использовать огонь после лесных пожаров и т. д.

Так, судоходство, скорее всего, началось с момента, когда человек заметил, что бревно, находящееся в воде, может поддерживать его на плаву, а судостроение берет начало с изобретения первого плота. Еще в древности человек использовал водные пути рек и морское пространство для передвижения. Особенно интенсивно морское дело развивалось в рабовладельческом обществе.

Изобретение колеса в корне изменило способы передвижения по суше.

Изобретения характерны для многих областей деятельности: строительство, архитектура, литература, искусство, сельское хозяйство, спорт и т. д. В каждом из этих видов имеются свои нововведения. Так история нововведений в изобразительном искусстве связана с изобретением перспективы, новых видов красок, новых направлений и т. д.

Безусловно, особую роль изобретательство играет в инженерной деятельности.

Инженер происходит от французского «ingénieur» и латинского слова «ingenium» – изобретательность, а также врожденная способность, дарование, ум.

Изобретательские способности необходимы инженеру не только при разработке принципиально новых решений, которые, как правило, оформляются в виде патентов, но и на этапах проектирования, создания опытных образцов, разработки серийных и массовых изделий, эксплуатации и утилизации оборудования. На всех этапах возникают задачи, которые для решения требуют изобретательства.

В связи с этим актуальным становится знание методов изобретательства и умение их использования в различных ситуациях.

1.2. Метод «проб и ошибок»

Выясним, зачем нужна «технология решения задач»?

Вы можете справедливо сказать, что все мы каждый день, решая задачи без всякой технологии, справляемся с ними. Зачем нам какая-то «технология решения задач»?

Действительно, когда специалист решает известный ему тип задачи из области его знаний, то он это делает быстро и на профессиональном уровне. Этот рутинный процесс показан на рис. 1.1.

Другое дело, если перед специалистом стоит задача нового типа – ничего подобного он ни разу в жизни не решал. Он пытается ее решать, но «упирается в стенку», появляется непреодолимый барьер (рис. 1.2). Специалист не может получить решение потому, что ему не хватает знаний и опыта.

Давайте разберемся, как в этом случае обычно решают задачи?

Решение любых задач, а тем более, творческих, изобретательских, в нашем представлении связано с перебором большого количества вариантов (рис. 1.3).

Попробовали решать задачу, двигаясь в одном направлении, – не вышло, попробовали чуть изменить направление, тоже не вышло. Вернулись в исходную точку и выбрали другое направление. Снова попытались решать задачу, и снова потерпели неудачу. И вот на какой-то пробе получили первое решение. Как правило, это решение достаточно низкого уровня. Оно чаще всего лежит на поверхности.

Обычно используют именно это решение. Реже процесс решения продолжается, и снова совершаются очередные пробы и очередные ошибки.

В науке такой процесс решения задач перебором вариантов называют метод «проб и ошибок».

На решение задач методом «проб и ошибок» уходит слишком много времени и полученные результаты не всегда являются наилучшими.

Условно все решения задач можно разделить на 5 уровней. Первый уровень – самый низкий, а пятый – самый высокий.

Чем выше уровень решения, тем больше проб нужно сделать. Так для решения 1-го уровня необходимо совершить не более 10 проб, а для получения решения 5-го уровня не менее 1 миллиона проб. Подробно уровни решений описаны в параграфе 2.2.

Как правило, используя метод «проб и ошибок» получают решения1-го, реже 2-го уровня.

Попробуем разобраться почему, используя метод «проб и ошибок», получают слабые решения. Решая задачи, специалист, прежде всего, опирается на свои знания и опыт. Это хорошо, когда он решает известные ему типы задач. При решении принципиально новых задач, такой опыт подсказывает уже известные пути, которые в данном случае не помогают, а тормозят процесс. Эти решения, как правило, уже были опробованы, иначе задача была бы решена. Такой опыт оказывает «медвежью услугу». Память подсказывает уже известные решения, навязанные психологической инерцией. Это понятие также называют «инерция мышления» или «психологический барьер» Поэтому вектор психологической инерции всегда направлен в сторону решений низкого уровня (слабых решений) – решений 1-го, реже 2-го уровней.

Решая задачи методом «проб и ошибок», мы тратим много времени и далеко не всегда получаем лучшие результаты, а полученные решения, как правило, являются дорогими.

1.3. Психологическая инерция

Приступая к решению новой задачи, мы невольно пытаемся применить уже известные нам решения, методики или понятия. Эта «услужливая» память подсказывает пути, ранее используемые нами, то есть заставляет идти по «проторенной дорожке». Вот это-то явление и получило название психологическая инерция.

Таким образом, психологическая инерция – явление при котором непроизвольно используют известные решения, методы, действия и т. д., опирающиеся на предыдущий опыт. Это хорошо, когда решаются известные, для специалиста, типы задач – это рутинный процесс. При этом не нужно тратить время на то, что известно. Однако, если решаются задачи новых типов, то психологическая инерция является помехой.

Для устранения психологической инерции имеются специальные методы.

Опишем некоторые из причин появления психологической инерции:

– употребление специальных терминов;

– параметрические представления, например, пространственно-временные представления об объекте;

– система ценностей;

– употребление привычного принципа действия;

– употребление привычной формы;

– традиции (профессиональные, корпоративные, национальные, территориальные, религиозные и т. п.).

1.3.1. Употребление специальных терминов

Одна из причин появления психологической инерции – употребление привычных терминов, приводимых в условиях задачи. Мы мыслим понятиями, и термины незаметно «толкают» нас в направлении уже известных решений.

Пример 1.1. Ледокол

Рассматривая, например, задачу с передвижением ледокола во льдах, мы уже невольно представляем определенную «технологию» передвижения во льдах. «Ледокол» – значит, лед необходимо колоть. Хотя может быть его лучше резать, пилить, взрывать или двигаться подо льдом, надо льдом или сквозь лед?

Преодоление этого вида психологической инерции может осуществляться путем перехода к более общим терминам или функциям, которые выполняют эти объекты. Таким образом, нужно определить в какую систему входит данный объект, определить функцию, которую выполняет данный объект. Этого уже может быть достаточно, чтобы избавиться от психологической инерции. Может быть, придется определить надсистему, в которую входит данная система и определить ее функцию. Эту операцию можно продолжить – выйти в наднадсистему и т. д. Избавление от специальных терминов описывается в АРИЗ (п. 6.10.2).

Пример 1.1. Ледокол (продолжение)

Разберем термин ледокол. Его функция колоть лед. Более общая функция – ломать лед, разрушать лед. Можно выявить все способы разрушения льда. Мы уже упоминали выше: резать, пилить, взрывать. Можно добавить еще, например, плавить, растворять и т. д.

Теперь давайте выясним, зачем нам нужно разрушать лед? Для того, чтобы была возможность проходить судам сквозь лед. Значить необходимо определить другие способы прохода сквозь лед. Как мы отмечали раньше можно двигаться подо льдом, по льду, надо льдом или сквозь лед. Судну необходимо проходить сквозь лед, чтобы преодолеть определенное пространство. Значит, нужно выявить все возможные способы перемещения определенного груза из одного пункта в другой.

Таким образом, мы увидели много других способов преодоления пространства, и психологическая инерция термина не довлеет над нами.

Пример 1.2. Мясорубка

Рассмотрим другой термин мясорубка. Значит, мясо нужно только рубить, а почему его не рвать или не разделять какими-то другими способами. Таким образом, можно говорить о «мясорвалке», «мясовзрывалке», а в общем случае «мясоразделялке». Известно, что если не нарушать структуры волокон мяса, то пища получается более вкусная и полезная.

1.3.2. Параметрические представления

Психологическая инерция появляется с употреблением привычных для данной системы параметров.

Пример 1.3. Сверхзвуковой самолет

В момент перехода самолетом звукового барьера (скорость самолета превышает скорость звука) на передней кромке образуется ударная волна.

На фронте ударной волны скачкообразно происходят кардинальные изменения свойств потока – давление и температура газа скачком возрастают. Все эти изменения тем больше, чем выше скорость сверхзвукового потока. При гиперзвуковых скоростях (число Маха = 5 и выше) температура газа достигает нескольких тысяч градусов. Так, например, шаттл «Колумбия» разрушился 1 февраля 2003 года из-за повреждения термозащитной оболочки, возникшего в ходе полета).

Пример 1.4. Фазовые изменения

Изменяя температуру и давление, вода может превратиться в пар или лед.

Подобные изменения могут проводиться с любыми параметрами системы, при этом желательно выбирать наиболее существенные.

Для преодоления этого вида психологической инерции параметры повышают от заданных до бесконечности и уменьшают до нуля, а в некоторых случаях – до минус бесконечности.

С изменением условий до максимума или минимума зачастую происходят скачкообразные изменения свойств. Подробнее об этом будет описано в п. 8.1.3.

Психологическая инерция появляется с употреблением привычных пространственно-временных представлений, которые связываются с тем или иным объектом или процессом. Размеры объекта и продолжительность его действия либо прямо указаны в условиях задачи, либо подразумеваются сами собой.

Одним из способов преодоления этого вида психологической инерции, связанной с пространственно-временными и стоимостными представлениями, – использование оператора РВС (размер-время-стоимость), который рассматривается ниже (п. 8.1.3).

В общем случае этот вид психологической инерции связан с привычными значениями параметров системы. Для преодоления этого вида психологической инерции используют параметрический оператор – максимальное увеличение и уменьшение параметра и поиск новых решений. Примеры приведены в п. 8.1.3.

1.3.3. Традиция

Большое влияние на стиль нашей жизни, на моду, на способы приготовления пищи, на вид и содержание окружающих нас предметов, на стиль работы и мышления оказывает традиция (профессиональная, корпоративная, национальная, территориальная, религиозная и т. д.).

Покажем некоторые особенности национальной традиции.

Пример 1.5. Двигатель автомобиля

На одной из выставок демонстрировались двигатели для автомобилей, произведенные компаниями из различных стран.

Французы сделали двигатель с красивым внешним видом, на который было очень приятно смотреть. Чтобы разобрать этот двигатель, нужно было использовать, семь различных инструментов.

Корпус немецкого двигателя был тщательно обработан даже с внутренней стороны, где не требовалась обработка. Чтобы его разобрать, нужно было использовать три инструмента.

Американский двигатель был внешне не красив, внутренние стороны корпуса были обработаны только в необходимых местах. Для его разборки требовался только один инструмент.

Пример 1.6. Цветы в Альпах

В Швейцарских Альпах путника призывают не рвать цветы.

Призывы эти сделаны с учетом национальной психологии.

Надпись, сделанная по-французски, гласит: «Наслаждайтесь цветами, но не обрывайте их!».

На английском языке она звучит как вежливая просьба: «Пожалуйста, не рвите цветы!».

Немецкое запрещение категорично – «Цветы не рвать!».

Этот вид психологической инерции можно преодолеть, если рассмотреть, как можно большее количество «решений», предлагаемых другими специальностями, компаниями, странами, национальностями и религиями и т. д. При этом необходимо использовать самые лучшие решения.

1.3.4. Система ценностей

Ценностные представления о вещах и понятиях (система ценностей) накладывают на них свое мировоззрение, которое мешает их увидеть в другом свете.

Пример 1.7. Вода

В странах, где много рек и озер, вода считается даровым ресурсом, а в пустыни каждый глоток воды ценится очень дорого.

Преодоление этого вида психологической инерции требует изменить представление об имеющейся ценности. Представить наиболее ценный объект рассмотрения неценным или наоборот, неценный – ценным и представить для себя следствия этого подхода.

1.3.5. Принцип действия

Пожалуй, с особым упорством психологическая инерция проявляется в сохранении прежнего принципа действия в новых изобретениях. Много таких примеров хранит история техники. Вспомним некоторые из них.

Пример 1.8. Первое паровое судно

Первое паровое судно, построенное в конце XVIII века американским изобретателем Джоном Фитчем (John Fitch), приводилось в движение… веслами. Гребцы были заменены паровым двигателем, в остальном старый принцип действия корабля не изменился (рис. 1.4). А главное, что движитель (весла) были оставлены от старого судна.

Пример 1.9. Шагающий паровоз

Паровоз, изобретенный Уильямом Бруном (William Brunton), использовал принцип действия лошади. В качестве движителя использовались не колеса, а ноги (рис. 1.5). С помощью их паровоз отталкивался. Брун получил патент 3 700, выданный 22 мая 1813 г.

Преодоление этого вида психологической инерции требует функционального подхода. Принцип действия подбирается, так, чтобы максимально эффективно выполнить функцию.

1.3.6. Форма

Сохранение старой формы в новых изобретениях – один из наиболее рапространенных видов психологической инерции.

Рассмотрим пример из история техники.

Пример 1.10. Первый автомобиль

Первый автомобиль повторял форму привычной коляски. Паровой двигатель этого автомобиля был расположен впереди в специальном кожухе, выполненном в форме… крупа лошади. Интересно, что и управление этой машиной осталось традиционным. Повороты осуществлялись с помощью привычных… вожжей. Посмотрите на карикатуру того времени (рис. 1.6).

Преодоление этого вида психологической инерции требует функционального подхода. Форма подбирается так, чтобы максимально эффективно выполнить функцию и принцип действия.

Однако, иногда старая форма может быть следствием психологической инерции потребителей, отдающих предпочтение привычному, традиционному представлению об изделии. Все большее распространение получают изделия в стиле «ретро». Кроме того, старые формы часто повторяются в моде.

Использование методов развития творческого воображения позволяет управлять психологической инерцией.

1.4. Отсутствие системного мышления

Помимо психологической инерции традиционному мышлению свойственно отсутствие системного мышления (системного подхода).