Ошибки инноваторов, и как их избежать. ТРИЗ для чайников – 5, второе издание
© Лев Хатевич Певзнер, 2024
ISBN 978-5-0064-6000-3 (т. 5)
ISBN 978-5-4493-8108-8
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
От автора
Известна история, которую принято называть «ошибкой выжившего». Во время Второй мировой войны командование американских и британских ВВС поручило математику Абрахаму Вальду выяснить, какие части фюзеляжа самолета нужно защитить дополнительной броней. Вальд изучал самолеты, возвращавшиеся с боевых вылетов, отмечая места попаданий. В результате, он рекомендовал установить дополнительную защиту на те участки (центральную и заднюю части фюзеляжа), где количество пробоин было минимальным. Почему? Да очень просто – попадания снарядов в самолет в силу статистики должны были распределяться равномерно по всему корпусу самолета. Но те попадания, после которых самолеты возвращались, и которые Вальд видел, не были критичными. В то же время самолеты, получившие повреждения в других частях корпуса, вероятно, не возвращались, так как повреждения в этих местах были фатальными. Таким образом, Вальд рекомендовал укрепить именно те части самолета, где было меньше всего повреждений на вернувшихся самолетах.
Рисунок 1. Схема Вальда
Логика была следующей: если самолеты, возвращающиеся на базу, не имели повреждений в определенных частях корпуса, это могло означать, что самолеты, получившие пробоины в этих местах, не выживали. Следовательно, именно эти места нуждались в дополнительной защите.
Эта история прекрасно иллюстрирует концепцию «ошибки выжившего» – логической ошибки, заключающейся в том, что выводы делаются на основе данных от тех, кто «выжил», не учитывая тех, кто не «выжил». В данном случае, это привело бы к неправильному распределению брони на самолетах.
Почему-то в истории техники принято изучать рассказы об успешных изобретателях и инженерах. Однако, таких людей единицы, в то время как тех, кто потратил свою жизнь и сбережения, но не добился успеха – десятки и сотни тысяч. И если мы хотим добиться успеха, надо изучать их истории и понимать причины их провалов.
Почему-то в истории техники принято изучать рассказы об успешных изобретателях и инженерах. Однако, таких людей единицы, в то время как тех, кто потратил свою жизнь и сбережения, но не добился успеха – десятки и сотни тысяч. И если мы хотим добиться успеха, надо изучать их истории и понимать причины их провалов.
Изучать надо не мифы и легенды об успехах (в большинстве своем придуманные победителями), а огромный фонд ошибок и провалов, которые не позволили добиться успеха. Это сложно, об этом мало пишут, но именно этот анализ позволит успешно работать.
Я хочу выразить благодарность Якову Кацману, предоставившему ряд великолепных примеров из своего практического опыта и Борису Злотину за помощь в работе.
ВВЕДЕНИЕ
В ТРИЗ хорошо исследованы законы развития технических систем, а также основные линии и тенденции их эволюции. Следуя этим законам, можно достаточно быстро и эффективно развивать технические системы. Тем не менее, на практике мы постоянно сталкиваемся с ситуациями, когда развитие технических систем тормозится, а иногда и полностью останавливается, что приводит к краху бизнесов, основанные на них. Причины могут быть как объективные, так и субъективные. Ведь развитием системы занимаются не только ученые и инженеры, но и менеджеры-организаторы производства. И нередко их взгляды и стремления отличаются от оценок инженеров, и они навязывают инженерам свои «концепции» развития техники, которые заводят развитие в тупик. Особенно ярко это проявляется в тоталитарных режимах, когда лидеры бюрократии приказывают инженерам и конструкторам что и как делать (яркие примеры – Гитлер в Германии, Сталин в СССР). В таких случаях техника начинает развиваться по кривым путям, существенно уклоняясь от магистрального пути. Со временем все возвращается на круги своя, но теряется время и огромные ресурсы. Иногда ошибки стоят жизни целым компаниям и коллективам.
Рассматривая типовые ошибки, мы будем обращать внимание на причины их возникновения – как объективные, которых трудно избежать (но потери можно снизить), так и субъективные, связанные с психологической инерцией разработчика, ошибками менеджера-организатора. Последних можно избежать.
Основы методики исследования типовых ошибок при развитии технических систем заложил мастер ТРИЗ Борис Злотин около 30 лет назад. Он описал наиболее часто встречающиеся ошибки и их причины для разных этапов развития технической системы. Законы развития технических систем, разработанные к настоящему времени, в значительной степени изложены в книгах [1,2]. Сложность, многогранность и диалектичность процесса развития техники не позволили провести полное и законченное исследование по причинам возникновения ошибок в развитии технических систем.
Это второе издание книги, которое я существенно расширил и дополнил. Как и в первом издании, я постарался систематизировать и изложить материалы по типовых ошибкам в развитии технических систем, которые удалось собрать к настоящему времени.
ГЛАВА 1. Закон S-образного развития технической системы
Все технические системы развиваются по S-образной кривой. Положение технической системы на S-тесно связано ее финансированием, типом лидера, отношениями в коллективе и многими другими аспектами. Понимание места системы на S-кривой позволяет грамотно управлять ее развитием, инвестированием средств в ее развитие, модернизацией управленческой и производственной структуры, а также прогнозировать перспективы развития системы и строить планы. Мы не будем глубоко изучать закон S-образного развития в этой книге, но кратко опишем его, чтобы иметь базу, для отсчета отклонений и ошибок в развитии.
1.1. Как появляются новые технические системы
Известны два основных пути создания принципиально новых (пионерных, как их называл Г. Альтшуллер) технических систем:
– создание технической системы на основе открытия,
– создание новой технической системы путем гибридизации известных технических систем.
Рассмотрим эти два пути.
1.1.1. Изобретения, созданные на основе открытия
Под такими изобретениями понимается создание технических систем и технологий, которые:
– реализуют новые функции, которые ранее не существовали; это позволяет создать и удовлетворять новые потребности, которых ранее не было1;
или
– реализуют известные функции на основе нового принципа действия, что позволяет удовлетворять известные потребности на качественно более высоком уровне.
Создание таких систем всегда является основой для появления новых направлений в технике, и даже новых отраслей промышленности. Зачастую они вызывают существенные изменения в обществе. Такие изобретения всегда открывают новые S-кривые.
Пример
Рентгеноскопия
Главное открытие в своей жизни Конрад Рентген сделал 8 ноября 1895 года. Работая в своей лаборатории, он заметил, что после включения тока в катодной трубке начинает светиться покрытый слоем платиноцианистого бария бумажный экран. Это происходило вопреки здравому смыслу, поскольку трубка была полностью закрыта плотным черным картоном, и свет не мог проходить через него. Когда рентген выключил ток, свечение прекратилось, а при включении тока экран снова засветился! Он сделал вывод, что в трубке возникают икс-лучи, способные проходить через плотный материал
Рисунок 2. Первый рентгеновский снимок – рука Альберта фон Келликера, 21.01.1896 года
и вызывать флуоресценцию определенных веществ. В зависимости от вида материала и его толщины преграда пропускала больше или меньше луче, что позволяло анализировать структуру различных объектов. Установка, разработанная Рентгеном, выполняла совершенно новую функцию – неразрушающий анализ структуры непрозрачного объекта.
Пример
До появления LED-светильников функция освещения выполнялась лампами накаливания, путем преобразования электричества в световое излучение через нагрев вольфрамовой спирали. Использование светодиодов для освещения представляет собой новый физический принцип освещения, в разы повышающий КПД использования электроэнергии.
Это привело к развитию не только новых систем освещения, но и породило новые направления в других отраслях, например, новые способы выращивания овощей в многоуровневых теплицах.
Рисунок 3. LED-светильник с множеством элементов; один из элементов
Рисунок 4. многоярусная теплица
В рассмотренных примерах:
– Рентгеновский аппарат не мог бы быть создан без открытия Рентгеном икс-лучей (за которое он, кстати, получил Нобелевскую премию по физике за 1901 год и право на дворянский титул!).
– Появление LED-светильников стало возможным только после открытия в 1960-1970-х годах технологии получения желтых, белых и синих светодиодов.
1.1.2. Создание новой технической системы путем гибридизации известных систем
Есть три пути создания принципиально новых первоэтапных технических систем с получением новых функций на базе использования уже известных систем или элементов:
– замена в известной системе одной из ключевых подсистем на другую, качественно превосходящую предыдущую;
– объединение двух (и более) различных известных систем в полисистему с получением нового качества;
– применение известной системы по новому назначению, с реализацией новой функции.
Следует отметить, что в зависимости потребности, которую удовлетворяет новая система, от ее рынка, такие системы могут стать основой для создания целых новых отраслей техники.
Замечание. А могут и не стать! Если рынок ограниченный или специфический!
1.1.2.1. Создание новых систем, через замену одной из подсистем на новую с другим принципом действия (гибридизация 1)
Новые системы, порождающие новые S-кривые, могут появляться, в результате того, что в известной системе одна из значимых подсистем заменяется на новую, с новым принципом действия, что позволяет достичь нового качества. Как правило, заменяется наименее эффективная в настоящий момент для данной системы подсистема, или подсистема, исчерпавшая ресурс развития. Новая подсистема работает на ином (хотя уже известном ранее и используемом в других системах) принципе действия2, что позволяет получить новое качество.
Примеры
Автомобиль – это немного измененная карета, в которую установили двигатель внутреннего сгорания. Обратим внимание на то, что и карета, и двигатель внутреннего сгорания3 были известны и развивались. Однако новая система обладала более высокими потребительскими качествами по сравнению с обычной каретой. Именно поэтому и появилась новая величайшая S-кривая – автомобили.
Рисунок 5. Коляска и первый автомобиль
Пример
Первые беспилотные самолеты были обычными боевыми самолетами, оснащенными системами телеметрии и дистанционного управления.
Обратите внимание на механизм создания изобретения – первоначально в известную систему с минимальными изменениями вводится новая подсистема. Затем, в процессе развития этой вновь созданной системы происходит полное изменение ее конструкции. Поэтому современные автомобили и беспилотники совершенно не похожи на первоначальную карету с мотором и обычный самолет с телеметрией.
Рисунок 6. Современный беспилотник
Как это ни парадоксально, но такие значимые с точки зрения человечества новые технические системы, как автомобиль, реактивная авиация, не что иное, как «просто» удачная замена одной из важных подсистем в технической системе, на уже известную, но качественно более совершенную. И замена выполнена в соответствие с известными законами развития технических систем. Они не являются пионерными системами! То есть в классификации ТРИЗ – это ГИБРИДИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.
1.1.2.2. Простое объединение двух и более систем с последующим свертыванием (гибридизация 2)
Объединение двух и более систем позволяет создавать новые объекты, которые порождают новые S-кривые.
Пример
В современном комбайне объединены две системы – косилка и молотилка. Но у них общий двигатель, шасси с колесами, а технология позволяет одновременно выполнять две операции. И все это управляется одним человеком!
Рисунок 7. Косилка, молотилка, комбайн
Пример
Катамаран – объединение двух лодок, которое дает дополнительное свойство – большую устойчивость при снижении сопротивления.
Рисунок 8. Катамаран
Техника гибридизации хорошо разработана в работах В. М. Герасимова и В. О. Прушинского, и может быть использована инженерами после приобретения небольшого опыта [11,12].
Инструментами для гибридизации могут быть, хорошо разработанные к настоящему времени, методика функционально-стоимостного анализа и законы развития технических систем.
1.1.2.3. Использование известных материалов, технических систем и технологий по новому применению
Часто применение известных технологий порождает новые технические системы (новые S-кривые), отличающиеся от тех, которые использовали эти технологии ранее.
Наиболее ярким примером этого являются современные компьютеры. Первоначально компьютеры разрабатывались для выполнения сложных математических расчетов.
Но, в какой-то момент, программисты начали использовать компьютеры для печати картинок символами. Идея была подхвачена, и вскоре на компьютере стали печатать тексты. Через некоторое время у компьютеров появилась масса новых применений. В настоящее время математические вычисления являются лишь одним из узких сегментов среди всех применений компьютеров. Разумеется, и сама техническая система при этом претерпела существенные изменения.
Рисунок 9. Первый компьютер IBM
Грамотные изобретатели, анализируя систему, всегда будут искать ресурсные функции, специфические свойства и характеристики системы, которые пока никак не используются, но могут удовлетворять новые потребности. Затем они постараются создать новые системы, в которых эти функции будут гипертрофированно развиты, и найдут для них новые рынки4.
Пример
В марте 1853 года сестра Леви Страусса пригласила его погостить в Калифорнию. В это время Сан-Франциско была знаменитая золотая лихорадка, и массы старателей стремились в Калифорнию в надежде обогатиться. Шурин Страусса решил подзаработать, и попросил Леви прихватить с собой парусины, которую хотел использовать для шитья палаток. В то время, в связи с переходом флота от парусников к пароходам, парусина резко подешевела. Однако, когда Леви приехал в Калифорнию, выяснилось, что спроса на палатки нет, зато у старателей большая проблема с одеждой, которая быстро протиралась и портилась. Предприимчивый Страусс сообразил, что парусина может быть использована по другому назначению, и начал шить из нее штаны. Это и были первые джинсы! Неожиданно новая одежда стала пользоваться большим спросом. В 1873 году он вместе с Джекобом Девисом получил патент на «Комбинезон без верха», и учредил компанию «Леви Страусс».
Рисунок 10. Фирменная этикетка Леви Страусс
Пример
Первоначально резонансный магнетрон, изобретенный британскими физиками Джона Рэндалла и Гарри Бута в 1940 году, применялся в радарах, которые эффективно наблюдали за небом в поисках самолетов. Этими разработками занималась во время Второй Мировой войны и сразу после нее занималась, американская компания Raytheon5.
Однако вскоре после войны финансирование оборонных разработок сократилось, и перед инженерами встала задача найти новые рынки для продукции компании. Инженер компании Перси Спенсер вспомнил, что однажды, работая с магнетроном, он обнаружил, что у него в кармане расплавился шоколадный батончик. Повторив эксперимент, он понял, что магнетрон можно использовать для нагрева предметов. Так появилась идея создания микроволновых печей.
Первая печь весила около 340 килограмм, стоила около 3 000 долларов – в то время колоссальные деньги, примерно стоимость среднего дома или элитного «Кадиллака»! Поэтому новые печи использовались только в ресторанах. Но, после ряда усовершенствований и удешевлений, ее вес уменьшился до 10—15 килограмм, а цена снизилась до 20—250 долларов. Рынок стал массовым, а микроволновая печь стала обязательным предметом почти в каждом американском доме.