Теория контрпроцесса

В статье «Перестройка структуры ТС» предлагалось разрешать технические проблемы методом переноса вредного процесса, но сам механизм переноса при этом не рассматривался. Как выясняется, такая необходимость существует. Обнаружено, что при решении  некоторых задач не удается ограничиться простым переносом – необходимо еще и инвертирование вредного процесса, т.е. смена направления. Перенос процесса - сложная процедура, механизм которой и предстоит выявить в данной статье.

Для начала необходимо договориться о способе графического изображения процессов, т.к. одних только описаний недостаточно. Рисунок, чертеж, схема всегда нагляднее самого подробного описания. Нет сомнений, процессы удобно обозначать стрелками, однако такое обозначение будет неотличимым от обозначения силы, скорости и тому подобных векторных величин. В связи с тем, что процесс может иметь всего два направления – повышение и снижение – условимся, что стрелкой, направленной вверх, будет обозначаться повышение значения параметра, а направленной вниз – снижение. Еще одно необходимое условие – стрелка всегда располагается на носителе обозначаемого ею процесса. Эта оговорка важна, т.к. в силу своей материальности (и следующей из этого принципиальной неуничтожимости) процесс может при перестройке структуры буквально «перепрыгивать» с одного носителя на другой.

Вот как будет выглядеть выполненное с соблюдением данных условностей изображение главного производственного процесса (ГПП), выполняемого потоком ВЭИ над Изделием:

Фиг.1 Варианты изображения ГПП

На рисунке Фиг.1а показан ГПП, направленный на повышение значения какого-то параметра Изделия, а на рисунке Фиг.1б – ГПП, направленный на снижение значения параметра. Но дело обстоит не так просто – ни один процесс не может существовать сам по себе. Процесс всегда порождается разностью состояний объектов, которую нельзя представить иначе, как сосуществование одноименных процессов (как минимум - двух), имеющих различную величину или направление.

При взаимодействии меняется не только Изделие, но и обрабатывающий его поток  ВЭИ. Изменения параметра потока ВЭИ, в общем-то, Пользователю не нужны, но учитывать их существование надо, т.к. состояние системы определяется балансом ГПП и соответствующего ему контрпроцесса (КП), носителем которого является поток ВЭИ. Теперь можно изобразить взаимодействие потока ВЭИ и Изделия с учетом контрпроцесса:

Фиг.2 Варианты изображения ГПП и КП

Термин «анти-процесс» имеет мало общего с КП – разве что оба они являются процессами. Анти-процесс имеет направление, противоположное «основному» процессу, относится к одному параметру и одному носителю. В случае с КП и параметр может быть другим, и направление его изменения. Носителем ГПП является Изделие (пассивный элемент), а носителем КП – поток ВЭИ (активный элемент). Необходимо подчеркнуть, что физическая суть КП ничем не отличается от любого другого процесса. Отсюда следует, что возможен обратный эффект – контрпроцесс, носителем которого является поток ВЭИ, способен породить контрпроцесс в Изделии, который, в свою очередь, способен породить ответный контрпроцесс в потоке ВЭИ и т.д. В итоге, поток ВЭИ и Изделие являются носителями спектра контрпроцессов, в котором не так просто выявить причину и следствие. Если контрпроцессы взаимно уничтожаются (являются по отношению друг к другу анти-процессами), то ГПП протекает нормально, в противном случае возникают НЭ. Наверное, главной особенностью контрпроцессов является их непредсказуемость, причина которой достаточно тривиальна – это отсутствие информации о глубинных процессах, протекающих в веществе. 

В статье «Перестройка структуры ТС» рассматривалась масса вариантов взаимодействия, порожденных многообразием полезных процессов, выполняемых элементами ТС. Вариантов много, но выполнение какого-либо дополнительного полезного процесса тем или иным элементом ТС совершенно не влияет на ход решения задачи. Данное обстоятельство заметно упрощает алгоритмизацию решения, т.к. множество взаимодействий может быть сведено к шести вариантам. Эти варианты показаны на рисунке Фиг.3.

Фиг.3 Схемы взаимодействия

На этом рисунке ГПП и ВП показаны с привязкой к носителям и соблюдением принятых в начале статьи условностей. Не показаны лишь контрпроцессы, соответствующие ГПП и ВП, т.к. ГПП и ВП есть результат суммирования спектра контрпроцессов и последующего - искусственного - деления этого результата на полезную и вредную составляющие.

При решении задачи прежде всего требуется выявить источник НЭ – паразитную субсистему. Дальнейшие действия Решателя направлены на разрушение паразитной субсистемы, поэтому на рисунке Фиг.4 мы покажем те же шесть схем, оставив в них только элементы паразитных субсистем. ПНЭ и СНЭ (причина НЭ и следствие) образуют своеобразную систему, каждый элемент которой вносит свой персональный вклад в создание НЭ. Нет смысла выяснять происхождение процессов, носителями которых являются ПНЭ и СНЭ, какой является основным, а какой – контрпроцессом, т.к. оба они являются суммой более тонких процессов. Гораздо важнее то, что все изобретательские задачи становятся похожими одна на другую, как близнецы, меняются при этом лишь «имена» ПНЭ и СНЭ.

Решатель должен выявлять НЭ отдельно для ПРИЧИНЫ и отдельно для СЛЕДСТВИЯ. Ему надо установить отдельно для потока ВЭИ и отдельно для Изделия, какой параметр должен быть «обнулен» или многократно увеличен для устранения НЭ. Как правило, эта процедура не вызывает затруднений, хотя иногда может возникать впечатление, что рост или «обнуление» параметра прямо противоречат главному процессу. Необходимо понимать, что никаких реальных последствий данный шаг за собой не влечет, поэтому ГПП ни в коем случае не пострадает. Дабы не заплутать в этом лесу полезных и вредных процессов, анти-процессов и контрпроцессов, в Универсальном Решателе использован следующий прием – принято считать, что мерой вины ПНЭ является процесс А, а мерой вины СНЭ - процесс Б. Ситуация становится предельно ясной, как в милицейской шутке: «А и Б сидели».

Фиг.4 Варианты паразитных субсистем

Вполне самоочевидный факт - для разных вариантов паразитных субсистем способы нейтрализации процессов А и Б будут отличаться некоторыми деталями, поэтому их надо рассматривать отдельно. Начнем со схемы 1 (см. Фиг 5, слева). Используем для этого задачу, в которой потоком ВЭИ является шасси самолета, Изделием является фюзеляж, а Средой – воздушный поток, повышающий сопротивление движению самолета (снижающий скорость самолета).   

Фиг.5 Преобразование схемы 1

Перечеркнутая дугообразная стрелка (на рисунке слева) показывает, что непосредственное взаимодействие между потоком воздуха и шасси необходимо разорвать. Посредником между ними должно стать Изделие (фюзеляж), т.к. в системе нет других элементов. При этом взамен одного исчезнувшего взаимодействия появятся два, главными процессами которых являются анти-А и анти-Б, нейтрализующие действие процессов А и Б. В результате вредные процессы А и Б исчезают, но появляются их «двойники» - контрпроцессы А и Б, носителем которых является Изделие (см. средний рисунок) или новый элемент (см. рисунок справа). Внешне это выглядит, как перенос вредных процессов А и Б на Изделие, но надо понимать, что это не перенос, а результат качественного скачка в развитии системы.

Если помещать шасси на время полета внутрь фюзеляжа, то вредные процессы А и Б автоматически «переходят» на фюзеляж. При наличии места для размещения шасси в фюзеляже не надо менять площадь сечения фюзеляжа, поэтому переносимые процессы будут поглощены и станут частью главного процесса. Самолет делает именно это – преодолевает сопротивление воздуха. При отсутствии пространственных резервов сечение фюзеляжа придется увеличить (иногда ниши для шасси выполняют и в крыльях, увеличивая в нужных местах их сечение), что повысит сопротивление движению самолета, т.е. процессы А и Б уже не могут исчезнуть бесследно.

Ввиду того, что между шасси и фюзеляжем уже существовало взаимодействие, ввод нового взаимодействия качественно меняет шасси – оно становится подвижным, убирающимся, т.е. поток ВЭИ изменяется качественно.

Другой способ «развязки» конфликта (см. рисунок справа) предусматривает ввод между воздушным потоком и шасси нового элемента - обтекателя. Процессы А и Б автоматически «переходят» на новый элемент (обтекатель), а шасси оказывается защищенным от действия воздушного потока. Как и в предыдущем случае, два новых взаимодействия меняют ситуацию качественным образом, т.к. сопротивление обтекателя намного меньше сопротивления шасси.

Существует непосредственная механическая связь между обтекателем и фюзеляжем, поэтому, в конечном счете, носителем контрпроцессов А и Б становится фюзеляж. Варианты описанных двух решений являются альтернативными, поэтому допускается их объединение.

Итак, выводы по схеме 1:

1.      Если ВП вызван вредным воздействием Среды на поток ВЭИ, то перенос ВП с элемента Среды или с потока ВЭИ на Изделие делает ВП полезным процессом.

2.      Перенос ВП с потока ВЭИ на Изделие ведет к изменению (замене) потока ВЭИ.

3.      Перенос ВП с элемента Среды или с потока ВЭИ на новый элемент ведет к поглощению ВП.

На следующем рисунке (Фиг.6, слева) показана исходная схема паразитной субсистемы 2. Ее преобразование удобно рассмотреть на следующем примере – в металлическом ящике находится кислота, в которой производится травление образцов. Ящик портится от действия кислоты и его приходится заменять.

Ящик играет роль элемента Среды, на взаимодействие с которым расходуется часть кислоты. Вопрос можно поставить и по другому – материал ящика расходуется на взаимодействие с кислотой.

Фиг.6 Преобразование схемы 2

Преобразование схемы 2 мало отличается от преобразования схемы 1. Взаимодействие можно организовать так, что анти-А нейтрализует ВП «рост активности кислоты», а анти-Б нейтрализует ВП «рост растворения ящика». Для этого поток ВЭИ «кислота» должен быть помещен внутрь образца. В результате возникают контрпроцессы «рост активности образца» (А) и «рост растворения образца» (Б), т.е. кислота будет расходоваться только на травление образца. Другими словами, вредные процессы А и Б становятся неотъемлемой частью ГПП (см. средний рисунок).

В систему может быть введен новый элемент (см. рисунок справа), способный защитить ящик от воздействия кислоты. Этим новым элементом может служить защитное покрытие ящика (если весь ящик почему-либо нельзя выполнить из инертного материала). На рисунке показано, что ящик и новый элемент могут составлять единое целое. 

Выводы по схеме 2:

1.      Если ВП вызван вредным воздействием потока ВЭИ на Среду, то перенос ВП с элемента Среды или с потока ВЭИ на Изделие делает ВП полезным.

2.      Перенос ВП с потока ВЭИ на Изделие ведет к изменению (замене) Изделия.

3.      Перенос ВП с элемента Среды или с потока ВЭИ на новый элемент ведет к поглощению ВП.

На рисунке (Фиг.7, слева) показана исходная схема паразитной субсистемы 3. Рассмотреть ее можно на примере задачи Г.С.Альтшуллера о раскаленной стеклянной ленте, движущейся по рольгангу. Из-за достаточно большого расстояния между роликами лента провисает (деформируется). Потоком ВЭИ в данной задаче является рольганг, Изделием – стеклянная лента, а Средой – Земля с ее гравитационным полем.

Точно так же, как и в предыдущей задаче, ввод нового взаимодействия между потоком ВЭИ (рольганг) и Изделием (лента) должен привести к качественному изменению рольганга.

Фиг.7 Преобразование схемы 3

Можно также организовать новые взаимодействия, введя между элементами паразитной субсистемы новый элемент, т.е. вредный процесс Б можно устранить за счет ввода множества новых точек опоры для ленты. Что конкретно должны представлять из себя эти дополнительные точки – в данном случае не имеет принципиального значения. Заметим только, что и в варианте с вводом потока ВЭИ в качестве «посредника», и в варианте с вводом нового элемента просматривается тенденция к увеличению количества точек опоры. Эти варианты являются альтернативными и могут быть объединены. Лента обладает весом, поэтому можно считать, что в задаче имеет место конфликт двух потоков ВЭИ – ленты и рольганга. Изделие (ленту) заменять нельзя, замене подлежит рольганг, некачественно выполняющий свою функцию.

Общий способ защиты от внешних воздействий – размещение одного элемента внутри другого. В рассматриваемом примере этот способ явно не подходит, т.к. от гравитации не спрячешься. Да и неясно, как можно поместить стеклянную ленту внутрь опоры?

Воздействия часто обладают направленностью, поэтому величина НЭ может зависеть от взаимной пространственной ориентации системы и вредного потока ВЭИ. В рассматриваемом примере достаточно производить вытягивание стеклянной ленты из расплава вертикально вверх, изменив для этого конструкцию рольганга. Его ролики должны располагаться один против другого.

Отметим особо, что контрпроцесс Б в данном примере приобретает направление, противоположное исходному процессу Б.

Выводы по схеме 3:

1.      Если ВП вызван вредным воздействием Среды на Изделие, то перенос ВП с элемента Среды на поток ВЭИ или с Изделия на поток ВЭИ делает ВП полезным.

2.      Перенос ВП с Изделия на поток ВЭИ ведет к изменению (замене) потока ВЭИ.

3.      Перенос ВП с элемента Среды или с Изделия на новый элемент ведет к поглощению ВП.

4.      Контрпроцесс Б имеет направление, противоположное направлению вредного процесса Б.

Наверное, всем известно, что представляет из себя очистка лука. Стоит повредить кожицу луковицы и едкие фитонциды сразу попадают в глаза. Слезы ручьем, но малоприятную работу надо выполнить. Как быть?

Фиг.8 Преобразование схемы 4

Нож выполняет роль потока ВЭИ, луковица – роль Изделия, а глаза – роль Среды. Луковица выполняет роль вредного потока ВЭИ, вызывающего ВП.

Из схемы видно, что поток ВЭИ (нож) и Изделие (луковица) должны образовать систему, создающую анти-процесс, способный устранить вредное действие фитонцидов. Данное решение невозможно реализовать без изменения потока ВЭИ, коим является нож. Нужен инструмент, способный удерживать луковицу и летучие вещества внутри себя, либо откачивать воздух с фитонцидами из оперативной зоны, но эти решения достаточно сложны. 

Другой вариант (с вводом нового элемента) – луковица образует систему с новым элементом. Эта система способна создать анти-процесс, нейтрализующий вредное действие летучих веществ. Надо периодически смачивать луковицу, при этом вода образует пленку, способную задержать фитонциды. При этом не имеет значения, с чем связан новый элемент – с луковицей или с глазами, важно лишь, чтобы фитонциды чем-то поглощались. Вот почему в данной ситуации вырабатываются слезы – чтобы задерживать вредные вещества.   

Выводы по схеме 4:

1.            Если ВП вызван вредным воздействием Изделия на Среду, то перенос ВП с элемента Среды или с Изделия на поток ВЭИ делает ВП полезным.

2.            Перенос ВП с Изделия на поток ВЭИ ведет к изменению (замене) потока ВЭИ.

3.            Перенос ВП с элемента Среды или с Изделия на новый элемент ведет к поглощению ВП.

4.            Контрпроцесс А имеет направление, противоположное направлению вредного процесса А.

При индукционной плавке бериллия вносят добавку для повышения проводимости расплава, но добавка загрязняет выплавляемый бериллий. Как быть?

Фиг.9 Преобразование схемы 5

Потоком ВЭИ в задаче является добавка, а Изделием – расплав. Вредный процесс А – рост массы добавки, а вредный процесс Б – снижение проводимости расплава. Как и в предыдущих примерах, необходимо вместо нежелательного взаимодействия ввести два новых, но в системе нет других элементов. Из-за этого приходится прибегнуть к использованию Х-элемента, под которым можно подразумевать все, что угодно.

Взаимодействие потока ВЭИ с Х-элементом приводит к замене потока ВЭИ более подходящим, т.е. добавкой должно служить вещество, имеющееся в системе. Отказавшись от прежнего потока ВЭИ, надо использовать вместо него чистый бериллий. И в случае изменения элементов системы, и в случае ввода нового элемента решения оказываются абсолютно идентичными.

В то же время, логику второго решения можно понимать и так - защита расплава от вредного действия при помощи вещества, не позволяющего электропроводной добавке смешиваться с расплавленным бериллием. Но нужно ли так изощряться, если существует первое решение, простое и эффективное?

Выводы по схеме 5:

1.      Если ВП вызван вредным воздействием потока ВЭИ на Изделие, то перенос ВП с потока ВЭИ или с Изделия на новый элемент делает ВП полезным.

2.      Перенос ВП с потока ВЭИ на новый элемент ведет к изменению (замене) потока ВЭИ.

3.      Перенос ВП на новый элемент ведет к поглощению ВП.

4.      Контрпроцесс Б имеет направление, противоположное направлению процесса Б.

Зимой вода в трубопроводе замерзает и разрывает его. Как быть?

Фиг.10 Преобразование схемы 6

Изделие – вода, поток ВЭИ – труба. Трубу должен защищать Х-элемент, т.к. в системе нет других элементов. При отсутствии запрета на изменение элементов роль Х-элемента труба должна выполнять САМА. Взаимодействие между Х-элементом и потоком ВЭИ ведет к замене потока ВЭИ. Достаточно трубу заменить шлангом (конечно, при нормальной температуре шланг должен выдерживать давление воды).

Решение с вводом нового элемента предусматривает перенос процессов А и Б на новый элемент, но при этом контрпроцесс А будет иметь направление, противоположное процессу А, а контрпроцесс Б сохранит прежнее направление. Новый элемент защитит трубу благодаря способности изменять свой объем в зависимости от давления.

Выводы по схеме 6:

1.      Если ВП вызван вредным воздействием Изделия на поток ВЭИ, перенос ВП с Изделия на поток ВЭИ делает ВП полезным.

2.      Перенос ВП с Изделия на поток ВЭИ ведет к изменению (замене) потока ВЭИ.

3.      Перенос ВП с Изделия или с потока ВЭИ на новый элемент ведет к поглощению ВП.

4.      Контрпроцесс А при переносе процесса А на новый элемент меняет направление на противоположное.

Общий вывод, вытекающий из данного анализа - не стоит обобщать правила переноса процессов А и Б. Стратегия поиска решения проблемы в структуре должна быть следующей – сначала необходимо выявить тип задачи, а уже затем, согласно сделанным для каждого типа выводам (правилам переноса), конкретизировать решение.

Следует отметить бросающееся в глаза сходство предложенных решений со стандартом 1.2 «Разрушение веполей». Это сходство не случайно. Т.н. «вредный веполь» – это вовсе не ТС и не часть ТС, а модель паразитной субсистемы, в которой нет Изделия и нет потока ВЭИ - там есть только ПРИЧИНА и СЛЕДСТВИЕ. В классической ТРИЗ отсутствовало понимание этого принципиального различия, что не позволило создать эффективного алгоритма для решения изобретательских задач. После выявления способа обхода мешающего процесса начинается откровенное «гадание на кофейной гуще» - попробуем сделать так, а если не получается, то попробуем сделать эдак – и т.п. Методы развития творческого воображения (РТВ), многоэкранная схема (МЭС), масса малоэффективных операторов и инструментов (вроде анализа противоречий) – следствие алогичности используемых подходов.  

Главное отличие процессного подхода заключается в существовании двух линий анализа – линии ПРИЧИНЫ и линии СЛЕДСТВИЯ. Анализ ПНЭ выявляет комплекс взаимозависимых процессов, а анализ СНЭ выявляет наиболее эффективное направление развития (имеется в виду выявление сопряженного параметра). Ни в одном из АРИЗов нет даже упоминания о комплексе процессов, от которого напрямую зависит число возможных вариантов решения. Нет и многого другого, что отличает технологию точного мышления (ТТМ) от ТРИЗ.

Причина низкой эффективности АРИЗов – извращенный подход разработчиков ТРИЗ к алгоритмизации. Алгоритм считали неким комплексом наводящих вопросов, которые, по замыслу их далеких от информатики авторов, должны были автоматически, без перебора вариантов, выводить на решение проблемы. Им было невдомек, что абсолютно все решения, как и вся необходимая для их формулировки информация должны изначально содержаться в алгоритме. Им было невдомек, что решение проблемы складывается из анализа комплекса направлений развития – качественной стороны (упорядочение процессов), количественных соотношений между процессами А и Б, пространственных и временных отношений между ними, учета требований, касающихся сложности решения и принципа выполнения операции. Кроме того, алгоритм должен включать в себя и проверку на соответствие системе исходных запретов – на изменение элементов, на усложнение системы, на ритмизацию действия, на изменение пространственного расположения системы, на использование инверсии.

Простота хуже воровства! И как язык поворачивался называть праздник невежества наукой, а то и сильным (или даже точным) мышлением? Что особенно удивительно - до сегодняшнего дня не прекращаются попытки реанимирования отжившего инструментария – многоэкранной схемы и вепольного анализа. Разве средневековье еще не закончилось?

Примечание:

В качестве материала для анализа использован ряд учебных задач без ссылок на их авторов. Не стоит расценивать это, как попытку плагиата – корыстных целей здесь не ставилось и чужой славы нам не надо. В чем упрекать меня, если и моему читателю дела нет до истинной цены моих трудов. Для него они – волшебная «халява» и ничего более. Процесс «обработки» читателя есть, а контрпроцесса нет - такое положение вещей вряд ли можно считать естественным. По-видимому, пора делать выводы.       

Карев А.А.

г.Братск

8.02.04 г.

На главную страницу