"Концентрация и рассеяние как приемы эффективного преобразования систем"

Перницкий С.И.
19.10.98

В различных сферах человеческой деятельности для повышения эффективности систем достаточно часто используются увеличение плотности распределения и, наоборот, рассредоточение элементов системы. Обобщая практику подобных преобразований, можно сформулировать прием "концентрация": "Для достижения цели, выполнения действия или повышения эффективности системы сконцентрировать в ключевом месте и в ключевой момент времени существенные ресурсы, элементы, действия" и прием "рассеяние": "Если концентрированно расположенные объекты или действия вызывают нежелательные эффекты, их следует рассеять, рассредоточить в пространстве и\или во времени". Приведены типовые способы реализации, области преимущественного применения, примеры использования этих приемов на практике. Отмечается существование эффектов автоконцентрации и авторассеяния.

Приемы "концентрация" и "рассеяние" могут быть рекомендованы в качестве эффективных инструментов изменения свойств различных систем практически в любых сферах человеческой деятельности.

Одним из направлений развития ТРИЗ [1,2] является выявление, обобщение и систематизация эффективных приемов, применяемых в практике человеческой деятельности. При анализе примеров эффективных решений, накопленных в рабочем фонде, в частности в фонде пословиц и поговорок [3,4], было обращено внимание, на то, что в различных областях для повышения эффективности различных систем достаточно часто используются увеличение плотности распределения или, наоборот, рассредоточение элементов системы. Этот практический опыт может быть обобщен и представлен в виде приемов "концентрация" и "рассеяние", которые могут быть рекомендованы в качестве эффективных инструментов изменения свойств различных систем практически в любых сферах человеческой деятельности.

Прием "Концентрация"

Рассмотрим несколько примеров из различных областей человеческой деятельности.

Военное дело. Перед наступлением или при обороне войска и боевая техника сосредотачиваются на ключевых направлениях. Это позволяет, не увеличивая общее число боевых единиц, увеличить их число на ключевом направлении в ключевой момент времени.

Экономика. При капиталистическом способе производства концентрация капитала ведет к концентрации производства, а на базе концентрации производства и капитала происходит концентрация банков. Образование банковских монополий, тесно срастающихся с промышленными монополиями,- важный фактор возникновения финансового капитала и финансовой олигархии. [5]. Таким образом, концентрация является одним из важнейших способов преобразования экономики.

Управление. "При жестком государственном регулировании имеется возможность быстрой концентрации ресурсов для осуществления широкомасштабных проектов в приоритетных отраслях. Этот фактор сыграл решающую роль в быстром экономическом подъеме разгромленных во второй мировой войне Японии и Западной Германии. Именно благодаря эффективности координирующей политики государства неуклонно крепнет Китай" [6].

Организация. "В доме может быть только один хозяин". "Двух боссов в одном бизнесе быть не может". Принцип единоначалия (Власть концентрируется в одних руках). При прочих равных условиях этим обеспечивается более оперативное и эффективное управление.

Государственное устройство: автократия (система управления, при которой одному лицу принадлежит неограниченная верховная власть).

Литература. Белорусская писательница Светлана Алексиевич, записавшая исповеди тысяч людей - фронтовичек, афганцев, самоубийц, чернобыльцев, сделала документальные свидетельства фактом высокой литературы."Для каждой книги я записываю минимум 500 человек, работаю 3-4 года, отбираю для каждой книги 100- 200 историй. Да, эти истории нельзя считать документами - это версии, но из множества версий собирается знаковый документ"[7].

Пищевая промышленность. Концентраты - обезвоженные прессованные пищевые продукты и полуфабрикаты, удобны для быстрого приготовления пищи и для хранения, в том числе длительного. У концентратов меньше масса и объем, как следствие- экономятся средства на этапах хранения и транспортировки.

Сельское хозяйство. Концентрированные корма (зерновые, комбикорм, жмых, трот, отруби и др.) с высоким содержанием питательных веществ входят в состав рационов всех видов сельскохозяйственных животных.

Горнодобывающая промышленность. Концентрационный стол - аппарат для гравитационного обогащения полезных ископаемых по плотности при движении рудной массы в потоке воды, протекающей по вибрирующей наклонной плоскости стола с поперечными нарифлениями. На выходе аппарата содержание ценных минералов выше, чем в исходном сырье. [5]

Педагогика. Помещение обучаемых в среду с высокой концентрацией обучающих факторов, например, изучение иностранных языков методом "погружения".

Конкурсные отборы.

Часто приемы выражаются кратко, афористично: "Собрать все в кулак". "Отжать воду". "Выделить главное" (в определении цели, стратегии, тактики, при анализе объекта, явления, в публичном выступлении, в рекламе...)

Приведенные примеры из различных сфер человеческой деятельности объединяет нечто общее. Этим общим является способ, используемый для преобразования объектов, систем или ситуаций. Назовем его прием "повышение концентрации" или, кратко, - прием "концентрация".

Прием "концентрация" может быть сформулирован следующим образом:

"Для достижения цели, выполнения действия или повышения эффективности системы сконцентрировать в ключевом месте и в ключевой момент времени существенные ресурсы, элементы, действия.

Использование термина "концентрация" в данном определении согласуется с общепринятым понятием "концентрация", которое произошло от новолатинского concentratio [5, 8]: сосредоточение, скапливание, обогащение, собирание кого-либо, чего-либо в каком-либо месте (например, концентрация войск, концентрация сил); степень насыщенности, густоты чего-либо; количество вещества, содержащееся в единице массы (или объёма) раствора, смеси, сплава.

Концентрация может быть абсолютной - выражается, числом частиц в единице объёма или в данной пространственной области, и относительной - выражается отношением числа данных объектов к общему числу всех объектов в данной области.

Концентрация - способ преобразование систем, состоящих из некоторого множества объектов (по крайней мере не меньше двух), управляющий их взаимным расположением и\или относительным количеством.

Рассмотрение примеров использования, а также анализ сущности приема, позволяют, с точки зрения сферы применения, отнести прием "концентрация" к классу универсальных - он может использоваться в различных сферах человеческой деятельности. Свидетельством тому является также и существование целых классов устройств, осуществляющих функцию концентрации:

-концентраторы оптических излучений: - линзы, зеркала, дифракционные устройства;

-концентраторы радиоволн - антенны, волноводы;

-концентраторы акустические - фокусирующие и волноводные концентраторы;

-концентраторы сигналов - в телефонии, средствах связи, телеметрии и в измерительных системах;

-линии и фабрики по обогащению руд полезных ископаемых ;

-концентраторы информации - библиотеки, архивы.

Прием "концентрация" целесообразно использовать в следующих ситуациях:

-выполнение действия в условиях ограниченных ресурсов;

-появление негативных эффектов, обусловленных низкой концентрацией (например, отсутствие лечебного эффекта при низкой концентрации лекарств);

-появление полезных свойств при повышении концентрации (например, в условиях высокой концентрации сильных идей на хорошей конференции появляются новые идеи).

Прием "концентрация" разрешает противоречия типа:

-"увеличить не увеличивая";

-требуется большое количество объектов, ресурсов, действий, а имеется только малое (противоречие требуемого с располагаемым);

-система выполняет свои функции, но занимает недопустимо большой объем, имеет недопустимо большой вес, содержит ненужные или вредные части.

Прием повышения концентрации используется и в сфере методологии творчества. В ряде старых изобретательских методик рекомендуется бродить по свалкам, универмагам, музеям. В этих местах сосредоточены разнородные объекты, которые могут подсказать искомое решения. Суть этих способов в том, чтобы в поле зрения изобретателя повысить концентрацию объектов, которые могут стать источником аналогии или ассоциации, подсказывающей идею искомого решения. В хорошо проведенном мозговом штурме создается высокая плотность идей (пространственная и временная), в результате одни идеи порождают другие, все новые и новые. Эти способы повышают "питательность" творческой среды.

В самой ТРИЗ повышение концентрации используется и при создании решательных инструментов и при поиске решений конкретных задач. Например, создание ТРИЗовских инструментов методом анализа "патентного фонда" и, в частности, процесс создания системы приемов разрешения противоречий можно рассматривать как последовательное повышение концентрации сильных решений. Отбор сильных решений из множества существующих (из сотен тысяч -40 000), затем из 40 000 сильных - отбор самых сильных и наиболее часто используемых, и, наконец, как результат их обобщения - формулирование 40 типовых приемов разрешения технических противоречий.

Ход решения конкретной задачи с помощью ТРИЗовских инструментов (таблица приемов, стандарты, АРИЗ, ЗРТС) или даже просто использование отдельных понятий (оперативная зона, оперативное время, идеальный конечный результат) направленно выводит на области поискового поля с высокой концентрацией сильных решений.

Во многих случаях повышение концентрации в данном месте и в данное время достигается путем перемещения, перераспределения и образования объектов, удержания нужных объектов и отбрасывания ненужных. Отсюда следуют и типовые способы реализации приема "концентрация"- выделение и накопление нужного ("Собирай по ягодке - наберешь кузовок." "Нового счастья ищи, а старого не теряй", "Новых друзей наживай, а старых не теряй"), фильтрация и отбрасывание ненужного ("Отделяй зерна от плевел"), введения или усиление объединяющих связей объектов, сведение потоков в одну точку. Для того, чтобы переместить или локализовать объекты, требуются определенные силы и условия, создание которых в конечном счете и позволяет повысить концентрацию объектов в данном месте и в данное время.

Следует отметить существование явлений, которые можно назвать "автоконцентрирующими (самоконцентрирующими) эффектами". Это случаи, когда в определенных условиях повышение концентрации в происходит как бы САМо-собой, без каких-либо специальных усилий и воздействий со стороны (так, сказать ИКРовские эффекты - воздействия нет, а эффект реализуется). Условиями проявления автоконцентрирующих эффектов, например, являются:

-стоячие волны;

-центростремительные силы;

-перемещение среды в области низкого давления;

-ниши с благоприятными условиями ("Перестало существовать равномерное распределение торгового капитала по территории России. Сегодня (1997г.) капитал концентрируется в крупных торгово-промышленных центрах и недотационных регионах, где существует развитая инфраструктура и финансовые ресурсы"[9]);

-появление выгоды, интереса ("миром правят интересы"). Высокая норма прибыли (в отрасли, регионе);

-движение к некоторому центру;

-пересечения потоков - на перекрестках дорог, транспортных потоков возникают поселения, города, промышленные и торговые центры;

-"злачные" места;

-яркие личности;

-объединяющие идеи;

-добро (люди интуитивно тянутся к добру);

Наличие автоконцентрирующих явлений зафиксировано также в пословицах и поговорках [10]: "Пришла беда - растворяй ворота!","Беда беду накликает", "Беда семь бед приводит", "Всякая беда по семи бед рожает", "Деньги к деньгам липнут", "Где вода была, там и будет; куда деньга пошла, там и скопится", "Где много воды, там больше будет", "Где много денег - больше будет", "Деньги что гальё (галки), всё в стаю сбиваются", "Деньга на деньгу набегает", Деньга деньгу наживает (или: родит, кует), "Впитывает, как губка", "Рыба ищет, где глубже, человек ищет, где лучше", "Собираются, как мухи на мед", "Летят, как мотыльки на свет", "Делай добро. Добро добром к тебе вернется".

Прием "Рассеяние"

Рассмотрение приема "рассеяние" проведем по той же схеме, что и рассмотрение приема "концентрация": примеры, определение, область применения, способы реализации, особенности.

Примеры применения приема "рассеяние":

Во время войны в Афганистане моджахеды для зенитных пулеметов оборудовали вертикальные пещеры с обширными секторами стрельбы, а также устанавливали их под карнизами горных складок. Все эти средства располагались рассредоточенно и эшелонированы по рубежам. Рассредоточение зенитных средств обеспечивало ведение огня одновременно с различных направлений, что затрудняло их подавление [11].

Рассредоточение живой силы, техники, объектов для повышения живучести, уменьшения вероятности уничтожения всей системы в целом.

С середины 1950-х гг получило развитие новое явление в экономике развитых капиталистических стран - диверсификация - расширение объектов деятельности, номенклатуры продукции, производимой монополистическими объединениями. Это явление связано с процессом концентрации на межотраслевом уровне и усилением внутренней неустойчивости капиталистического хозяйства. В результате диверсификация монополистические объединения превращаются в многосторонние сложные, комплексы, подразделения которых подчас не связаны между собой технологически.

При демократическом устройстве государства власть рассредотачивается по разным институтам (парламент, правительство...).

Для уменьшения перегрузки в часы пик и обеспечения более равномерной загрузки транспорта в больших городах сдвигают часы начала и окончания работы различных предприятий и заведений.

Для устранения очередей и давки в часы пик при пересадке пассажиров железнодорожную платформу электрички удалили от входа в метро.

Для исключения одновременного поражения механической проводки и электродистанционной системы СУРЗ-114 при маловероятном нелокализованном разрушении двигателя самолета все электрические линии СУРЗ-114 в зоне возможного поражения проложены по потолку грузовой кабины, а механическая тросовая проводка проходит под ее полом [12].

Электродистанционная система управления самолета Су-27 "размазана" по его объему и чрезвычайно живуча [13].

На двухколесных тележках основного шасси самолета Миг-31 колеса расположены разнесенным тандемом - второе колесо не идет вслед первому. Это уменьшает давление на грунт и позволяет 46-тонному самолету приземляться на полевой аэродром [14].

Чтобы аварийное происшествие (пожар, перемещение груза и т.п.) не могло привести к выходу из строя всех каналов гидросистемы самолета, их максимально разносят друг относительно друга [15].

Во избежание отрыва от конструкции рулевой поверхности самолета, ее разделяют на секции, а к каждой секции подводят не более двух каналов гидросистемы [15].

При увеличении расстояния между отверстиями в силовой конструкции или при использовании накладок в местах соединения силовых элементов концентрации напряжений уменьшается.

Рассеяние света - отклонение распространяющегося в среде светового пучка во всевозможных направлениях, обусловлено неоднородностью среды и взаимодействием света с частицами вещества, при котором меняется пространственное распределение интенсивности, частотный спектр и поляризация света.

Трудовой коллектив - собственник "размазанный", трудно представить его эффективным и грамотным контролером директора [16].

Одна из эффективных тактик предприятия на фондовом рынке, обеспечивающая большую надежность в условиях нестабильности - диверсификация портфеля акций.

Герой Чарли Чаплина прятал заначку от жены в разных местах.

Пословицы: "Не складывай все яйца в одну корзину", "Подальше положишь, поближе возьмешь", "Доброго держись, а от худого удались", "Пуганый зверь далеко бежит".

Эти примеры демонстрируют использование одного и того же приема, который можно назвать приемом "рассеяние". Термин рассеять, рассеяние (рассеивание) используется в общепринятом смысле. Например, в [8] рассеять означает - расположить на большом пространстве, ослабить, сделать менее сосредоточенным, разогнать в разные стороны, заставить разбежаться. Приведем также часто используемые в интересующем нас смысле "синонимы": рассредоточить, разнести (по разным сторонам), растянуть, размазать, разбавить (уменьшить концентрацию), диверсифицировать, дивергенция, держать отдельно друг от друга, удалить от...

Прием "рассеивания" может быть сформулирован следующим образом: "Если концентрированно расположеннные объекты или действия вызывают нежелательные эффекты, их следует рассеять, рассредоточить в пространстве и\или во времени".

Прием может быть использован в случаях, когда высокая концентрация объектов вызывает недопустимые нежелательные эффекты или уменьшение концентрации приводит к появлению (проявлению) новых полезных свойств (например, высокая концентрация озона в атмосфере вредна для организма, в то время как низкая - полезна).

Преимущественными областями применения приема "рассеяние" являются задачи повышения надежности, безопасности, живучести, уменьшение и устранение нежелательных эффектов, возникающих при высокой концентрации объектов.

Типовыми способами реализации приема "рассеяние" являются:

-увеличение расстояния между объектами;

-увеличение интервала времени между действиями;

-уменьшение количества объектов в заданной области;

-уменьшение плотности распределения объектов в пространстве;

-увеличение количества объектов другого вида;

-введение разбавителя, разжижителя;

-расширение потока; направление частей потока в разные стороны ;

-движение от центра.

Наряду с "автоконцентрирующими эффектами" существуют и "авторассеивающие эффекты". т.е. явления самопроизвольного рассеивания, уменьшения концентрации объектов в системе.

Примером подобного явления природного характера может служить диффузия, например молекул красителя, вылитого в жидкость, или молекул пахучего вещества в воздухе. В области социальной - "утечка мозгов".

Условиями возникновения авторассеяния являются:

-наличие сил, разбрасывающих объекты - "центробежные силы" (в прямом (физическом) и переносном смысле);

-возникновение "вакуума", "пониженного давления" вокруг системы;

-преобладание диффузии над концентрирующими факторами;

-диффузия из области высоких концентраций в область низких концентраций или в вакуум, в новую открытую нишу;

-возникновение "сил притяжения" вне системы;

-ниши с неблагоприятными условиями;

-отсутствие выгоды, интереса;

-разные интересы у членов группы;

-разъединяющие идеи, (деление людей по сортам, и признакам: кастовым, национальным, религиозным, образовательным, имущественным и т.д.);

-зло.

Явление "авторассеяния" зафиксировано также в фольклере: "Лебедь рвется в облака, Рак пятится назад, а Щука тянет в воду","Разбежались, как тараканы".

Понятно, что зная условия возникновения явления, при необходимости, "запустить" явление можно создав соответствующие условия. Например, в борьбе с негативными общественными образованиями древнеримский способ "разделяй и властвуй" может быть реализован также и путем авторассеяния (ИКР - объединенная группа сама рассеивается). Отсюда следует способ саморассеивания некоторой объединенной группы - "вооружить" разные части группы разными (до противоположности ) интересами.

Сущность приема "рассеяние" частично перекается с сущностью приемов "дробление" и "вынесение", также как приема "концентрация" - с приемами "объединение" и "местного качества", однако они не сводятся друг к другу.

Парный прием "Концентрация - рассеяние"

Концентрация и рассеяние по сути "две стороны одной медали", "два конца одной палки", т.е. два противоположных приема. "Одной рукой собирай, другою раздавай!". Эти приемы можно рассматривать как один общий прием "концентрация - рассеяние". Подобные приемы в ТРИЗ называют парными. Сконцентрировать - это расположить рядом, увеличить число объектов в единице пространства; рассеять - это значит рассредоточить, уменьшить число объектов. Эти приемы управляют плотностью распределения элементов системы и их действий в пространстве и во времени. Концентрация - по сути и функции - удельная характеристика - количество чего-либо на единицу пространства (на единицу длины, площади, объема). Часто это приемы перераспределения имеющегося - "из того же сделать больше", "из того же сделать меньше".

Обобщенный прием "концентрация-рассеяние" может быть сформулирован следующим образом: "Для изменения свойств системы изменить концентрацию составляющих ее элементов или концентрацию окружающей среды".

Системы, состоящие из некоторого множества элементов, взаимное положение которых может меняться, обладают некоторыми специфическими свойствами. Свойства таких систем зависят не только от свойств элементов системы, но и от их концентрации. При изменении концентрации изменяются свойства системы и ее взаимодействие с надсистемой и окружающей средой. А изменяя свойства системы можно добиваться наибольшего положительного эффекта или реализации новых функций. Эффективность приемов "концентрация" и "рассеяние" обусловлена, в частности тем, что результат достигается при минимальных затратах, поскольку преобразование системы осуществляется за счет перераспределения имеющихся в системе ресурсов и не требует привлечения или создания ресурсов новых.

Приемы "концентрация" и "рассеяние" могут быть рекомендованы в качестве эффективных инструментов преобразования широкого круга систем в различных сферах человеческой деятельности.

Литература.

1. Г.С. Альтшуллер. Алгоритм изобретения. "Московский рабочий", 1973.

2. Г.С.Альтшуллер, Б.Л.Злотин, А.В.Зусман, В.И.Филатов. Поиск новых идей: от озарения к технологии (ТРИЗ). Кишинев, Картя Молдованеска. 1989 г. стр. 12, 82, 85.

3. Перницкий С.И. Пословицы и поговорки в ТРИЗ, Журнал ТРИЗ, 1990 г., т.1, №2, стр. 62-63.

4. Перницкий С.И. Приемы разрешения противоречий в пословицах, Журнал ТРИЗ,1992 г.,т.3,№1, стр. 69-73.

5. Советский энциклопедический словарь, М., СЭ, 1982 г.

6. ФинансовыеИзвестия 11.06.98, стр. 4.

7. Известия 24.06.98, стр.6.

8. Толковый словарь ОРФО, CD, 1997 г.

9. Финансовые Известия 10.06.97, стр.2.

10. В.Даль. Пословицы русского народа. М., Художественная литература, 1984г.

11. А.М.Володко, В.А.Горшков, "Вертолет в Афганистане", Воениздат, 1993 г., стр.36-37.

12. Самолеты "Ил": расширение функциональных возможностей, ТВФ, 1996, №-6.

13. Современный истребитель, М, Хоббикнига, 1995, стр.143.

14."Вестник ПВО" - "Крылья Родины", 1993 г. N 8, стр.60.

15. Авиационная промышленность, 1992 г, №2, стр.5.

16. Известия 14.11.96, стр.4-3.