УБИТЬ ПРОТИВОРЕЧИЕ

Идеальная техническая система — это система, вес, объем и площадь которой стремятся к нулю, хотя ее способность выполнять работу при этом не уменьшается. Иначе говоря, идеальная система — это когда системы нет, а ее функция выполняется.

Генрих Алътшуллер

О. Рубан, сайт trizway.com

Источник: «Эксперт № 48, 24 — 30 декабря 2007, стр. 80 наука и технологии / инновационный бизнес».

Крупной американской компании — производителю микрочипов сильно досаждали пузырьки воздуха в защитном лаке, которым покрывались кремниевые и германиевые подложки для микросхем перед травлением. В цехах все перевернули вверх дном, но откуда появляются эти пузырьки, никто понять так и не смог. На японских предприятиях, использовавших тот же самый лак, пузырьков никогда не видели. Между тем убытки они приносили ощутимые: миллионы готовых чипов приходилось выбрасывать. Три года лучшие специалисты по полупроводниковой технике и органическим лакам, в том числе из NASA, нанятые компанией, пытались найти способ избавиться от пузырьков. Пробовали даже разогревать лак перед нанесением, но все безуспешно — в брак по-прежнему уходила значительная доля готовых микросхем.

Решение нашла фирма GEN3 Partners, никогда раньше не занимавшаяся ни чипами, ни лаками. Она изучила три области техники, где на управлении пузырьками воздуха давно съели собаку: индустрию шампанских вин, подводную технику, в частности акваланги, и системы защиты гидротехнических сооружений от ударов волн и обрастания водорослями, которые основаны на явлении осаждения воздушных пузырьков на подводных частях конструкций. И выяснила, что пузырьки образуются в лаке во время перелета из Японии от поставщика лака, вследствие изменения соотношения температуры и давления в жидкости. А чтобы легко и быстро избавиться от них, GEN3 предложила перенять технологию у производителей шампанского: когда они раскручивают вино в центрифуге, пузырьки скапливаются в центре так, что их несложно собрать.

Эта история — пример проявления принципиально новой концепции создания и использования новых знаний бизнесом. «Сегодня конкурентные преимущества бизнеса создаются главным образом знаниями, и своих мозгов не хватает уже никому. Даже крупным компаниям, у которых есть мощные R&D-подразделения, — говорит Сэм Коган, президент GEN3 Partners. — Бизнес созрел для того, чтобы брать практически полезные знания из внешней среды. Это общемировая тенденция».

Сегодня, на начальном этапе развития новой концепции, компании обращаются к «своим» — профильным отраслевым экспертам. Производитель микрочипов проходил этот уровень с несколькими бригадами спецов по микроэлектронике и лакам. На следующем этапе развития концепции Open Innovation — так именуется новый тренд — зона поиска новых знаний существенно расширится: решение проблемы будут искать далеко за пределами отрасли, в которой она возникла. Так, как это сделала для производителя микрочипов фирма GEN3, которая уже имеет методологию и практический опыт работы в этой новой для мира парадигме.

Примечательно, что истоком ключевых компетенций американской фирмы GEN3 является ТРИЗ — теория решения изобретательских задач, которую в середине прошлого столетия разработал советский энтузиаст-одиночка Генрих Альтшуллер.

Что делать не-Эдисонам

Гораздо больше людей знают писателя-фантаста Генриха Альтова (псевдоним Альтшуллера), а не патентоведа Каспийской военной флотилии Генриха Альтшуллера — создателя первой в мире науки о принципах организации процесса мышления для продуктивного изобретательства. До Альтшуллера изобретательство было сродни ясновидению: полагали, что Эдисоном нужно родиться. А поскольку подавляющее большинство технических проблем в реальной жизни ложится отнюдь не на гениев, их решение представляет собой длительный процесс перебора десятков возможных вариантов — пробы, ошибки и случайные озарения. Считалось, что по-другому быть не может, и в качестве помощи не-Эдисонам предлагались лишь приемы, способствующие тому, чтобы расшевелить сознание, — от мозгового штурма до наркотических веществ, растормаживающих активность нейронов в мозгу. Альтшуллер задумал разбить этот устоявшийся стереотип и поставил перед собой сверхзадачу — дать каждому грамотному ученому или инженеру возможность быстро находить эффективные решения технических задач. Для этого нужно было превратить творческий процесс изобретательства в рутинную процедуру, которая требовала бы всего лишь четко выполнять установленные правила и аккуратно применять правильные инструменты.

Чтобы решить эту задачу, Альтшуллер проделал гигантский объем работы. Проанализировав десятки тысяч изобретений из патентных баз и технической литературы, он обнаружил, что огромное многообразие уникальных задач из разных областей техники можно свести к ограниченному числу типовых технических противоречий, решения которых уже кем-то когда-то найдены. Примеры таких противоречий: прочность-вес, скорость-маневренность, дальность-грузоподъемность и так далее.

Альтшуллер считал, что техника развивается через возникновение и разрешение подобных противоречий. В противоположность широко распространенной идеологии поиска компромиссов он ут-верждал, что лучшее изобретательское решение «убивает» противоречие. Чтобы облегчить поиск таких решений, он собрал и систематизировал типовые решения часто встречающихся противоречий. Так появилась Таблица применения приемов разрешения технических противоречий, получившая впоследствии всемирную известность. Этот банк подсказок насчитывает 40 приемов, позволяющих устранить свыше полутора тысяч типовых противоречий.

К примеру, чтобы усилить конструкцию, существенно не увеличивая при этом ее вес (противоречие прочность-вес), следует воспользоваться приемом «Принцип местного качества», который предписывает «перейти от однородной структуры к неоднородной». На практике этот прием реализуется в виде ребер жесткости, разного рода локальных утолщений и сотовых конструкций. Так, древние греки делали шлемы с высокими гребнями, эти гребни и подставляли под меч противника, а станины современных станков, которые тоже должны быть очень прочными, внутри — пустотелые, и если их перевернуть, можно увидеть сотовые ячейки.

А вот пример противоречия из сегодняшнего бизнеса. Крупный американский производитель молочных продуктов, пожелавший снизить калорийность своих йогуртов, столкнулся с такой дилеммой: сахар в йогурте должен быть, потому что он определяет и вкус продукта, и его «сметанную» консистенцию, которая очень нравится потребителю, и сахара в йогурте не должно быть, потому что потребитель не будет есть высококалорийный продукт, боясь потолстеть.

Традиционные заменители сахара однозначно не годились — они дают только сладковатый привкус, но не обеспечивают всего набора свойств, который ассоциируется у потребителя с хорошим йогуртом: густота, однородная структура и глянцевая поверхность. Ответ подсказал прием «Принцип вынесения», согласно которому нужно «отделить от объекта «мешающее свойство»». «Мешающим свойством» сахара в данной задаче было то, что он усваивается организмом. В итоге натуральные сахара заменили на их синтезированные полные химические аналоги, которые не усваиваются, а следовательно, не поставляют в организм лишних калорий.

Альтшуллер не только собрал вместе десятки подобных приемов, он также разработал правила-наводки по их адресному применению именно в тех ситуациях, в которых они будут работать.

Потом появился знаменитый АРИЗ — алгоритм решения изобретательских задач, основной инструмент ТРИЗ, позволяющий свести любую задачу к типовому противоречию. АРИЗ был призван сде-лать процесс изобретательства быстрым и продуктивным, приводя любого неЭдисона к правильному решению без мучительной череды проб и ошибок. «АРИЗ систематизировал процесс придумывания идей, — говорит Александр Кудрявцев, ученик Альтшуллера и руководитель московского отделения НИЦ «Алгоритм», R&D-подразделения GEN3 в России. — Когда креативных людей заставляют следовать шагам алгоритма, они в итоге докапываются до того, что в процессе хаотичного придумывания, скорее всего, упустили бы».

Главной же заслугой Альтшуллера стало то, что он сформулировал законы развития технических систем — перечень объективных закономерностей, которые определяют появление новых модификаций технических систем, старение технических систем и возникновение качественно новых. К примеру, один из законов гласит, что для дальнейшего развития системы, исчерпавшей свои возможности, ее следует объединить с надсистемой.

Простейшим вариантом такого объединения является бисистема — две одинаковые исходные системы, соединенные вместе. Примеры бисистемы — двустволка и катамаран.

Законы оказались наиболее ценной для практического применения частью ТРИЗ: они показывают, в каких направлениях стоит усовершенствовать данную техническую систему, а в каких усилия не оправдаются. «Альтшуллер объявил: технические системы развиваются в соответствии с объективными закономерностями, эти закономерности можно познать, и мы их познали. По сравнению с сущест-вовавшими на тот момент психологическими приемами типа концепции шести шляп Эдварда де Боно это был, несомненно, прорыв, — полагает Александр Кудрявцев. — А собранные Альтшуллером перечни типовых приемов и физических эффектов представляют собой концентрированный опыт прошлых поколений, опыт, который можно было бы передавать новым поколениям инженеров, несмотря на возрастной провал, который мы имеем сейчас по многим инженерным специальностям».

Школа Альтшуллера

Альтшуллеру удалось создать сеть тризовских школ более чем в ста городах СССР. В этих школах за двадцать с лишним лет прошли обучение ТРИЗ почти 100 тыс. человек. После смерти Альтшуллера многие его ученики стали пытаться капитализировать наработки учителя. Активная фаза распространения ТРИЗ по миру пришлась на начало 90-х, совпав с волной эмиграции из бывшего СССР. Сегодня тризовцев можно встретить в США, Европе, в Японии, Южной Корее, Китае и даже в Иране и во Вьетнаме.

За полтора десятилетия на базе ТРИЗ сформировались три направления бизнеса: обучение ТРИЗ, технический консалтинг и разработка программных продуктов. Все эти годы шло активное совершен-ствование инструментов ТРИЗ. Так, Борис Злотин, ученик Альтшуллера и основатель фирмы Ideation International, специализируется на прогнозах развития технических систем. Вместо десятка общих законов, которые сформулировал Альтшуллер, он сейчас работает с четырьмя сотнями узких, более конкретных закономерностей, которые учитывают и такие нюансы, как, например, дефицит ресурсов, с которым система может столкнуться на каком-либо этапе своего развития. Вместе с тем авторитет ТРИЗ был серьезно подорван, а рынок испорчен, поскольку многие из тех, кто называл себя последователем Альтшуллера и тризовцем, на поверку оказывались непрофессионалами, а иногда и шарлатанами.

На сегодняшний день десятки крупнейших высокотехнологичных компаний мира включили ТРИЗ в рамки корпоративной политики. Допустим, инженер Samsung не может продвинуться по карьерной лестнице, если в числе других компетенций он не овладел ТРИЗ. В числе корпораций, принявших «религию Альтшуллера», — Siemens, Procter & Gamble, General Electric и другие. Intel, к примеру, обучила приемам ТРИЗ уже более тысячи сотрудников своих подразделений по всему миру.

Обучение специалистов таких компаний ТРИЗ — один из секторов рынка почти для шести десятков тризовских фирм и фирмочек. Самые известные из них — упомянутые GEN3 Partners (США), Ideation International (США), CREAX (Бельгия), IWINT (Китай) и «ТРИЗ-профи» (Россия).

Наибольшего успеха в развитии ТРИЗ и ее коммерциализации достигла фирма GEN3, которая специализируется на создании технологических решений на заказ. Сегодня это самая крупная тризовская фирма в мире со штаб-квартирой в Бостоне и штатом из 110 постоянных сотрудников. Отделения R&D-подразделения GEN3 — НИЦ «Алгоритм» — расположены в Санкт-Петербурге и Москве. Среди клиентов GEN3 — крупнейшие компании США, Европы и Японии: Alcoa, Procter & Gamble, Unilever, Xerox, Energizer, Gillette, Honda, Nestle Purina, Nippon Chemi-Con, Toshiba и другие.

Кооператив изобретающих машин

История фирмы GEN3 Partners началась в 1989 году с кооператива «Лаборатория изобретающих машин», который создал тризовец Валерий Цуриков. Чуть позже к нему присоединился еще один тризовец и ученик Альтшуллера Саймон Литвин. Кооператив занимался разработкой программного обеспечения на основе ТРИЗ. Партнеры продали тысячи пакетов софта. Клиентами фирмы стали АвтоВАЗ, «Азовмаш», Челябинский тракторный завод и десятки других предприятий.

В 1992 году «Лаборатория изобретающих машин» первой среди тризовских фирм вышла на мировой рынок: в США была зарегистрирована компания Invention Machine Corporation (IMC). IMC продолжила развивать софтверное направление бизнеса: разрабатывала компьютерные программы — решатели задач для американских компаний.

В 1999 году из IMC выделился бизнес по технологическому консалтингу на базе ТРИЗ. Консалтингом занялась новая компания — Pragmatic Vision Incorporated (PVI). В 2003 году PVI объединилась с американской фирмой GEN3 Partners, которая до этого специализировалась на бизнес-консалтинге.

В 90-х, когда тризовцы — основатели GEN3 делали первые попытки выйти на мировой рынок, стало ясно, что классическая альтшуллеровская ТРИЗ абсолютно непригодна для решения задач в том виде, в котором их формулирует рынок. Бизнес не оперирует узкими техническими проблемами, владельцы и топ-менеджеры компаний, а именно они стали в итоге потребителями услуг GEN3, озабочены проблемами другой природы: необходимо повысить рентабельность бизнеса, расширить рынок, создать долгосрочные конкурентные преимущества и так далее.

Первое, о чем рынок заставил задуматься тризовцев-предпринимателей, — какие параметры продукта следует улучшать, чтобы усовершенствованный продукт имел успех на рынке. «Мы определили для себя, что инновация — это существенное изменение хотя бы одного из основных параметров, определяющих ценность данной категории продуктов для потребителя, — говорит Саймон Литвин. — И только такими инновациями следует заниматься». Метод, позволяющий выявить совокупность таких параметров, получил название MPV Analysis (Main Parameters of Value Analysis).

Например, к четырем типам продуктов для борьбы с поллинозами (сезонными аллергиями) — медикаментозным средствам, мазям для полости носа, работающим по принципу липучек для мух, носовым фильтрам и маскам (респираторам) — потребитель подходит с одной и той же шкалой критериев. Он хочет, чтобы средство было высокоэффективным, дешевым, безопасным для здоровья, не затрудняло дыхания и не бросалось в глаза окружающим.

Заказчик проекта — крупная компания, производившая мази, просила улучшить этот продукт, однако законы развития технических систем поставили на мазях крест: если система исчерпала свои возможности по основным параметрам, заниматься улучшением других параметров не имеет смысла. Из остальных типов продуктов лучше всех удовлетворяли выявленным MPV носовые фильтры — затычки для носа из мягкого пористого материала, у которых был один недостаток: они здорово мешали дышать. Эта функция и была выбрана в качестве объекта для совершенствования. В итоге бизнес-задача «сделайте наши мази конкурентоспособными на рынке» была сведена к ключевому противоречию совсем другой технической системы: поры в носовом фильтре должны быть маленькими, чтобы задерживать частицы пыли размером 5-10 микрон, и поры должны быть большими, чтобы не препятствовать дыханию.

Циклон в носу

Следующим шагом, который приблизил GEN3 к нуждам рынка, стало создание функционально ориентированного поиска (ФОП). Суть ФОПа состоит в том, чтобы искать решение проблемы клиента в других областях, где с подобными вопросами имеют дело давно и где их решение жизненно важно. Так, проблема улавливания микрочастиц остро стоит в химической и цементной промышленности, в микроэлектронике, в производстве медицинской техники и в ядерно-энергетических установках.

Через своих экспертов (GEN3 создала собственную сеть экспертов и консультантов Global Knowledge Network, в которую входит около восьми тысяч ведущих специалистов из разных областей науки и техники) фирма выяснила, что наиболее дешево и эффективно эту задачу решили производители цемента: они устанавливают у себя в цехах огромные аппараты-циклоны. Воздух в циклоны нагнетается с помощью мощных вентиляторов, завихряется, создается центробежная сила, которая отбрасывает частицы пыли к стенкам аппарата, где ее собирают механические пылесборники. Таким образом, удается очистить воздух от 99,9% канцерогенной пыли.

«Наша идея выглядела дико: запихнуть трехметровый циклон в нос, — рассказывает Саймон Литвин. — Стали смотреть. Метод функционального анализа подсказал, что роль вентилятора выполнят легкие — они обеспечат нужный поток воздуха. Чтобы завихрить этот поток, вход фильтра решили сделать спиралевидным. А чтобы собрать пыль, отжатую потоком воздуха к стенкам фильтра, придумали намазать эти стенки несохнущим клеем. По расчетам, емкости клеевого слоя должно было хватить на восемь часов. Этого вполне достаточно».

С предложением сделать маленький циклончик в ноздре представители GEN3 обратились в израильскую фирму Negev Tornado, которая разрабатывает лучшие в мире промышленные циклоны. «Они сначала подняли нас на смех. Мы сказали: посчитайте. Они посчитали и убедились: это действительно можно сделать, — вспоминает Саймон Литвин. — Дальнейшее было делом техники. Эта фирма рассчитала для нас конструкцию мини-циклона, изготовила аэродинамическую модель носа и сделала опытный образец». Первые тестовые продажи фильтров в Японии показали, что потребителю новинка понравилась.

Тот же подход, предусматривающий заимствование готовых технологий в других областях, помог встряхнуть столетний бизнес банановой компании. Для увеличения продаж было решено создать ускоритель созревания бананов — устройство, позволяющее непосредственно перед отправкой фруктов на прилавок до-водить бананы до наиболее предпочтительной для потребителя степени спелости. Выяснили, что созревание зависит от энзимов — ферментов, которые расщепляют углеводороды в бананах и тем самым способствуют дозреванию уже сорванных плодов. С помощью ФОПа нашли область, где уже умеют управлять этим процессом: оказалось, что в винодельчеfской отрасли созревание молодого вина ускоряют с помощью ультразвука. На основе ультразвуковой технологии специалисты «Алгоритма» создали установку, напоминающую тостер, в которой банан дозревает за 30-40 минут.

А самым неожиданным решением в пpaктике GEN3 стала технология, которая произвела маленькую революцию в отрасли женских прокладок и детских подгузников. Задача состояла в том, чтобы создать технологию, позволяющую пробивать миллионы 10-микронных отверстий в пленке, которая служит верхним слоем в этих гигиенических предметах, — так, чтобы они были одинакового размера, с ровными краями и не допускали вытекания жидкости в обратном направлении. Функционально ориентированный поиск привел специалистов «Алгоритма» в Военную инженерно-космическую академию имени А.Ф. Можайского: в качестве готового прототипа для искомой технологии послужила установка, моделирующая процесс бомбардировки обшивки спутника микрометеоритами в условиях космического пространства. Теперь «абсолютно непромокаемые» прокладки и «самые сухие» подгузники изготавливаются в Штатах по российским космическим технологиям.

Прыжки через дырки

Как любая методика, ТРИЗ не является универсальной. Тризовские законы развития технических систем не применимы к живым и информационным системам. «Мы не сильны в тех областях, где работа идет не с материальными объектами, а с массивами информации: в схемотехнике, программных продуктах, фармацевтике. В этих сферах наработаны свои инструменты — способы обработки данных, комбинаторика и другие. Они эффективнее, чем ТРИЗ», — объясняет Саймон Литвин. ТРИЗ не «возьмет» задачу, если нет четких данных о причинно-следственных связях между элементами внутри системы и характере взаимодействия системы с ее внешним окружением.

ТРИЗ не является универсальной методикой и в том смысле, что не содержит всех необходимых подсказок, поддержек и рекомендаций, чтобы процесс мышления продвигался к цели-решению без задержек и препятствий. Последователи Альтшуллера утверждают, что ТРИЗ можно считать точной наукой только на 70-80%: между шагами АРИЗ остались «дырки», многие методы и подходы недостаточно формализованы. Поэтому значение человеческого фактора для ТРИЗ велико: человек, который решает задачи по ТРИЗ, должен сочетать в себе противоречивые качества. «С одной стороны, он должен быть дисциплинированным, чтобы строго следовать шагам АРИЗ и рекомендациям там, где они есть, с другой — он должен обладать интеллектуальной смелостью, чтобы «прыгать» через «дырки» там, где указаний нет», — уточняет Александр Кудрявцев.

При этом разные решатели «прыгают» в разные стороны. А это значит, что мечта Альтшуллера сделать свою методику технологичной настолько, чтобы она приводила всех решателей к одному и тому же, причем лучшему, решению, не реализовалась. Кто-то «прыгает» дальше, кто-то ближе, в зависимости от таланта, креативности и багажа знаний. Тризовцы-практики это признают. «ТРИЗ — это своего рода коэффициент, на который умножаются изобретательские способности человека. Чем талантливее человек, тем эффективнее он использует ТРИЗ», — утверждает Саймон Литвин.

После изобретательства

«Дыры», присущие классической ТРИЗ, с большим или меньшим успехом латали все последователи Альтшуллера. Они достраивали исходную методику в соответствии со своими талантами и вызовами рынка. Так, GEN3 разработала и опробовала на практике более двух десятков новых инструментов, подходов и приемов. В целом комплексная методология GEN3 получила название GEN3 Innovation Discipline. Это новое поколение ТРИЗ имеет очевидный успех: за 15 лет работы GEN3 успешно выполнила более 300 крупных проектов стоимостью от 100 до 500 тыс. долларов каждый.

Фактически в GEN3 создание инноваций поставлено на поток. Такую продуктивность удалось обеспечить главным образом за счет четырех ключевых отличий усовершенствованной методологии ТРИЗ от классической. Первое — в новой методологии появился четкий ориентир для правильного направления совершенствования продуктов — параметры продуктов, которые имеют ценность для потребителя. Зная эти параметры, специалисты GEN3 сопоставляют известные рыночные тренды с тризовскими законами развития технических систем и определяют, в каком направлении следует совершенствовать данную категорию продуктов.

Второе отличие — переход от изобретательства к заимствованию готовых технологий из других областей. Плюсы такого подхода очевидны. Во-первых, перенос готового технического решения снимает риски, что решение работать не будет: можно сходить в цех и убедиться, что циклоны работают. Во-вторых, заимствованное решение в отличие от нового уже отработано, причем, как правило, в жестких условиях. Все это экономит время, деньги и интеллектуальные ресурсы, которые при традиционном подходе затра-чиваются на разработку, проверку, доводку и отладку изобретений с нуля.

Третий важный фактор, о котором Альтшуллер вообще не задумывался, — сопровождение внедрения найденных решений, которое подразумевает решение так называемых вторичных задач. «Вторичные задачи неизбежно возникают при попытке внедрить любое новое техническое решение. Судьба многих перспективных изобретений, которые должны были решить достаточно серьезные проблемы, разбилась именно о вторичные задачи», — говорит Марк Бахрах, технический директор «Алгоритма». В «Алгоритме» разработана специальная методика, позволяющая прогнозировать и решать вторичные задачи. К примеру, когда начали испытывать носовые фильтры, выяснилось, что при резком вдохе фильтр может провалиться глубоко в ноздрю и стать инородным предметом в дыхательных путях. Кроме того, обнаружилась проблема, связанная с тем, как извлекать использованные фильтры из носа. Заставлять потребителя ковырять в носу на глазах у всего честного народа было нехорошо. Обе эти вторичные задачи решили посредством перехода к бисистеме: фильтры в обеих ноздрях соединили с помощью прозрачной пластиковой дужки.

Наконец, четвертое отличие состоит в том, что альтшуллеровская ТРИЗ предназначалась для изобретателя-одиночки, а новое поколение методологии — для команды. «Мы ушли от индивидуального изобретательства, потому что создавать инновации по принципу конвейера под силу только команде. Даже самый великий тризовец не сможет за сравнительно короткое время провести обзор конкурирующих продуктов и технологий, анализ продукта по законам развития технических систем, функциональный анализ, выявить ключевые проблемы, найти их решения и обосновать работоспособность и эффективность предложенных идей. А наши методики позволяют команде талантливых людей совершенствовать практически любые продукты и технологические процессы», — говорит Саймон Литвин.

Ни один из альтернативных методов решения технических задач — мозговой штурм, синектика, метод фокальных объектов и так далее — не завоевал такой популярности, как ТРИЗ. Сегодня мировой рынок услуг по обучению ТРИЗ оценивается в сотни миллионов долларов. Россия вполне может занять значительную долю этого рынка — сильные тризовские школы сохранились в Москве и Санкт-Петербурге. Особенно перспективны уникальные ниши, в которых пока никто не может составить конкуренцию российской тризовской школе. Речь идет о повышении квалификации для руководителей тризовских отделов корпораций и подготовке тризовцев — консультантов по решению задач в компаниях. Это новая профессия, суть которой — помогать новообученным инженерам компаний самим решать технические проблемы своей корпорации.