40 приёмов устранения технических противоречий

40 приёмов устранения технических противоречий — это классифицированный перечень эвристических методов, разработанный Генрихом Альтшуллером в рамках теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Данные приёмы предназначены для разрешения технических противоречий — ситуаций, в которых попытка улучшить один параметр системы (например, прочность) неизбежно ухудшает другой (например, массу). Каждый приём представляет собой типовое преобразование или действие, которое позволяет обойти это ухудшение, сохранив или улучшив оба параметра. Список был опубликован в 1970-х годах и с тех пор является базовым инструментом ТРИЗ, широко применяемым в инженерном проектировании, менеджменте и других областях.

История создания

Генрих Альтшуллер, анализируя десятки тысяч патентов и изобретений, заметил, что многие задачи решаются с помощью повторяющихся приёмов. В 1946–1956 годах он выделил несколько десятков таких приёмов, а к 1970-м годам систематизировал их в список из 40 пунктов. Первоначально приёмы были сгруппированы по принципу действия (например, «дробление», «вынесение», «асимметрия»). Позднее, в 1979 году, Альтшуллер создал таблицу разрешения технических противоречий, где каждому противоречию (типу «улучшаемый параметр — ухудшаемый параметр») сопоставляются наиболее вероятные приёмы. Таблица содержит 39 строк и 39 столбцов (типовые параметры), а на пересечении — номера от 1 до 4 приёмов.

Классификация приёмов

Приёмы не имеют строгой иерархии, но их можно условно разделить на несколько групп по характеру преобразования:

Приёмы, связанные с изменением структуры и формы

1. Дробление — разделение объекта на независимые части (например, замена цельного вала на телескопический).
2. Вынесение — отделение «мешающей» части объекта или наоборот, выделение нужной части.
3. Асимметрия — переход от симметричной формы к асимметричной (например, овальные отверстия вместо круглых для снижения концентрации напряжений).
4. Объединение — соединение однородных или смежных объектов (например, шкаф-купе, объединяющий полки и вешалки).
5. Универсальность — выполнение объектом нескольких функций (например, нож-консервный ключ).
6. Многоэтажность — переход от одноэтажной компоновки к многоэтажной (например, многоэтажный паркинг).
7. Матрешка — размещение одного объекта внутри другого (например, выдвижная антенна).
8. Сфероидальность — замена плоских поверхностей на сферические, переход к вращательным движениям (например, шариковые подшипники).

Приёмы, основанные на изменении свойств материалов и среды

1. Изменение агрегатного состояния — переход от твёрдого к жидкому, газообразному или плазменному состоянию (например, использование воды для охлаждения вместо твёрдых радиаторов).
2. Изменение степени гибкости — замена жёстких элементов на гибкие или наоборот (например, резиновые шланги вместо металлических труб).
3. Изменение цвета и прозрачности — использование окраски, маркировки, изменение прозрачности (например, прозрачный корпус для визуального контроля).
4. Изменение физико-химических параметров — изменение температуры, давления, вязкости, pH и т.д. (например, нагрев для облегчения деформации).
5. Использование фазовых переходов — применение теплоты плавления или испарения (например, термоаккумуляторы на основе парафина).
6. Использование расширения — применение теплового расширения или сжатия (например, биметаллические пластины в термостатах).

Приёмы, связанные с динамизацией и адаптацией

1. Динамизация — переход от неподвижной системы к подвижной, изменяемой (например, регулируемое сиденье автомобиля).
2. Частичное или избыточное действие — если трудно получить 100% эффекта, делают «чуть меньше» или «чуть больше» (например, окраска с запасом для компенсации износа).
3. Переход в другое измерение — использование многоэтажной компоновки, наклон, использование обратной стороны (например, печатная плата с монтажом с двух сторон).
4. Механическая вибрация — использование колебаний для перемещения, разделения или упрочнения (например, вибросито).
5. Периодическое действие — переход от непрерывного действия к импульсному (например, прерывистая подача смазки).
6. Непрерывность полезного действия — устранение холостых ходов, пауз (например, конвейерная линия).
7. Проскок — выполнение операции на высокой скорости, чтобы избежать нежелательных эффектов (например, быстрый нагрев для закалки).

Приёмы, использующие поля и эффекты

1. Обратная связь — введение сигнала о состоянии системы для управления (например, термостат).
2. Посредник — использование промежуточного объекта для передачи действия (например, катализатор в химической реакции).
3. Самообслуживание — система сама восстанавливает свои ресурсы (например, самозатачивающийся инструмент).
4. Копирование — замена сложного объекта его упрощённой копией (например, макет вместо натурных испытаний).
5. Дешевая недолговечность взамен дорогой долговечности — использование одноразовых элементов (например, бумажные стаканчики).
6. Замена механической схемы — переход к электрическим, оптическим, тепловым или другим полям (например, замена механического таймера на электронный).
7. Использование пневмо- и гидроконструкций — замена твёрдых частей на газ или жидкость (например, пневматические амортизаторы).
8. Использование гибких оболочек и тонких плёнок — замена массивных конструкций на плёночные (например, надувные лодки).
9. Использование пористых материалов — введение пор для изменения свойств (например, пористые фильтры, пенометаллы).
10. Изменение окраски — использование оптических эффектов, флуоресценции (например, светоотражающие знаки).

Приёмы, связанные с изменением отношений и связей

1. Обратить вред в пользу — использование вредного фактора для получения положительного эффекта (например, отходящее тепло для обогрева).
2. Обратная связь (дополнительно) — введение отрицательной обратной связи для стабилизации (например, регулятор напряжения).
3. Отброс и регенерация частей — удаление отработанных частей или восстановление (например, сменные лезвия).
4. Изменение агрегатного состояния (повтор) — более детальное применение фазовых переходов.
5. Применение фазовых переходов (повтор) — использование скрытой теплоты.
6. Термическое расширение — использование расширения материалов для создания усилия (например, термореле).
7. Сильные окислители — использование кислорода, озона для ускорения процессов (например, плазменная резка).
8. Инертная среда — замена активной среды на инертную для предотвращения реакций (например, аргон при сварке).
9. Композитные материалы — замена однородного материала на композит (например, стеклопластик вместо стали).

Применение в ТРИЗ

Приёмы используются совместно с таблицей разрешения технических противоречий. Инженер формулирует противоречие (например, «хочу увеличить скорость резания, но при этом растёт температура»), находит в таблице соответствующие строки (скорость) и столбцы (температура) и получает номера приёмов (например, 28, 35, 2, 19). Затем он интерпретирует каждый приём применительно к своей задаче. Например, приём 28 («замена механической схемы») может подсказать использование лазерной резки вместо механической.

Критика и ограничения

Некоторые специалисты отмечают, что список из 40 приёмов не является полным и не всегда даёт однозначные решения. Приёмы требуют творческой интерпретации и не гарантируют успеха. Кроме того, таблица Альтшуллера была составлена на основе патентов середины XX века и может не учитывать современные технологии (например, нанотехнологии, биотехнологии). Тем не менее, 40 приёмов остаются популярным инструментом обучения ТРИЗ и часто используются в инженерном образовании.

Примеры использования

• Дробление (приём 1): в автомобилестроении — замена цельного кузова на модульную платформу.
• Асимметрия (приём 4): в электронике — несимметричные разъёмы для защиты от неправильного подключения.
• Динамизация (приём 15): в авиации — складывающиеся крылья самолётов для ангара.
• Обратить вред в пользу (приём 22): в химической промышленности — использование отходящих газов для получения тепла.

Источники

• Альтшуллер Г. С. «Творчество как точная наука». — М.: Советское радио, 1979.
• Альтшуллер Г. С. «Найти идею: Введение в ТРИЗ». — Петрозаводск: Скандинавия, 2003.
• Злотин Б. Л., Зусман А. В. «ТРИЗ: теория решения изобретательских задач». — СПб.: Питер, 2010.
• Кудрявцев А. В. «40 приёмов устранения технических противоречий: методическое пособие». — М.: МИРЭА, 2015.