Принципы и алгоритмы решения инновационных задач

Теория решения изобретательских задач декларировалась ее автором Г. С. Альтшуллером как альтернатива многочисленным и малоэффективным методам активизации перебора вариантов, позволяющая "превратить процесс решения изобретательских задач в точную науку".

Чем же на самом деле является ТРИЗ? Каковы ее реальные возможности и перспективы? Теория решения изобретательских задач появилась в 1960-х гг. в СССР. Основателем теории являлся, как уже говорилось, Г. С. Альтшуллер (15.10.1926–24.09.1998) – писатель-фантаст, инженер, изобретатель. ТРИЗ представляет собой набор методов, объединенных общей теорией, помогает в организации мышления изобретателя при поиске идеи изобретения и делает этот поиск более целенаправленным, продуктивным, способствует нахождению идеи более высокого изобретательского уровня. В ТРИЗ в качестве главного направления впервые стало изучение и использование в изобретательстве законов развития технических систем. В их числе можно назвать следующие [1].

  • 1. Закон полноты частей системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы.
  • 2. Закон энергетической проводимости системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является сквозной проход энергии по всем частям системы.
  • 3. Закон согласования ритмики частей системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согласование ритмики (частоты колебаний, периодичности) всех частей системы.
  • 4. Закон увеличения степени идеальности системы. Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности.
  • 5. Закон неравномерности развития частей системы. Развитие частей системы идет неравномерно. Чем сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей.
  • 6. Закон перехода в надсистему. Исчерпав возможности развития, система включается в надсистему в качестве одной из частей. При этом дальнейшее развитие идет на уровне надсистемы.
  • 7. Закон перехода с макроуровня на микроуровень. Развитие рабочих органов системы идет сначала на макро-, а затем на микроуровне.
  • 8. Закон увеличения степени вепольности. Развитие технических систем идет в направлении увеличения числа вещественнополевых связей.

Основным инструментом ТРИЗ являлся АРИЗ.

Основные инструменты для решения задач

АРИЗ представляет собой ряд последовательных логических шагов, целью которых является выявление и разрешение противоречий, существующих в технической системе и препятствующих ее совершенствованию. В своем развитии АРИЗ имел ряд модификаций. Практическое применение имели модификации АРИЗ-77 и АРИЗ-85В, имеющие следующую постановку и анализ задач.

Часть 1. Выбор задачи.

  • 1.1. Определить конечную цель решения задачи.
  • а) Какую характеристику объекта надо изменить?
  • б) Какие характеристики объекта заведомо нельзя менять при решении задачи?
  • в) Какие расходы снизятся, если задача будет решена?
  • г) Каковы (примерно) допустимые затраты?
  • л) Какой главный технико-экономический показатель надо улучшить?
  • 1.2. Проверить обходной путь. Допустим, задача принципиально нерешима: какую другую задачу надо решить, чтобы получить требуемый конечный результат?
  • а) Переформулировать задачу, перейдя на уровень надсистемы, в которую входит данная в задаче система.
  • б) Переформулировать задачу, перейдя на уровень подсистем (веществ), входящих в данную в задаче систему.
  • в) На трех уровнях (надсистема, система, подсистема) переформулировать задачу, заменив требуемое действие (или свойство) обратным.
  • 1.3. Определить, решение какой задачи целесообразнее – первоначальной или одной из обходных. Произвести выбор (при выборе должны быть учтены факторы объективные (каковы резервы развития данной в задаче системы) и субъективные (на какую задачу взята установка – минимальную или максимальную)).
  • 1.4. Определить требуемые количественные показатели.
  • 1.5. Увеличить требуемые количественные показатели, учитывая время, необходимое для реализации изобретения.
  • 1.6. Уточнить требования, вызванные конкретными условиями, в которых предполагается реализация изобретения.
  • а) Учесть особенности внедрения, в частности допускаемую степень сложности решения.
  • б) Учесть предполагаемые масштабы применения.
  • 1.7. Проверить, решается ли задача прямым применением стандартов на решение изобретательских задач. Если ответ получен, перейти к 5.4. Если ответа нет, перейти к 1.8.
  • 1.8. Уточнить задачу, используя патентную информацию.
  • а) Каковы (по патентным данным) ответы на задачи, близкие к данной?
  • б) Каковы ответы на задачи, похожие на данную, но относящиеся к ведущей отрасли техники?
  • в) Каковы ответы на задачи, обратные данной?
  • 1.9. Применить оператор РВС.
  • а) Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до 0. Как теперь решается задача?
  • б) Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?
  • в) Мысленно меняем время процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?
  • г) Мысленно меняем время процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до 0. Как теперь решается задача?
  • л) Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта или процесса от заданной величины до 0. Как теперь решается задача?
  • е) Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта или процесса от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?

Часть 2. Построение модели задачи.

  • 2.1. Записать условие задачи, не используя специальные термины.
  • 2.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов. Если по условиям задачи дан только один элемент, перейти к шагу 4.2.

Правило 1. В конфликтующую пару элементов обязательно должно входить изделие.

Правило 2. Вторым элементом пары должен быть элемент, с которым непосредственно взаимодействует изделие (инструмент, второе изделие, внешняя среда).

Правило 3. Если один из элементов (инструмент) по условиям задачи может иметь два состояния, надо взять то состояние, которое обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции технической системы, указанной в задаче).

Правило 4. Если в задаче есть пары однородных взаимодействующих элементов, достаточно взять одну пару.

  • 2.3. Записать два взаимодействия (действия, свойства) инструмента и изделия: имеющееся и то, которое надо ввести (или полезное и вредное).
  • 2.4. Записать стандартную формулировку модели задачи, указав конфликтующую пару и техническое противоречие.

Часть 3. Анализ модели задачи.

3.1. Выбрать из элементов, входящих в модель задачи, тот, который можно легко изменять, заменять и т.д.

Правило 5. Технические объекты легче менять, чем природные.

Правило 6. Инструменты легче менять, чем изделия.

Правило 7. Если в системе нет легко изменяемых элементов, следует указать элемент "Внешняя среда".

3.2. Записать стандартную формулировку ИКР (идеального конечного результата): элемент (указать элемент, выбранный на шаге 3.1) сам устраняет вредное воздействие (указать, какое), сохраняя способность выполнять полезное воздействие.

Правило 8. В формулировке ИКР всегда должно быть слово "сам" ("сама", "само").

  • 3.3. Выделить ту зону элемента (указанного в 3.2), которая непосредственно не справляется с требуемым по ИКР комплексом двух взаимодействий. Что в этой зоне – вещество, поле?
  • 3.4. Сформулировать противоречивые физические требования, предъявляемые к состоянию выделенной зоны элемента конфликтующими взаимодействиями (действиями, свойствами).
  • а) Для первого действия (указать полезное взаимодействие или то взаимодействие, которое надо сохранить) необходимо указать физическое состояние: быть нагретой, подвижной, заряженной и т.д.
  • б) Для второго действия (указать вредное взаимодействие или взаимодействие, которое надо ввести) необходимо указать физическое состояние: быть холодной, неподвижной, незаряженной и т.д.

Правило 9. Физические состояния, указанные в пунктах "а" и "б", должны быть взаимно противоположными.

3.5. Записать стандартную формулировку физического противоречия: выделенная зона элемента (указать) должна быть (указать состояние, обозначенное на 3.4 а), чтобы выполнять полезное взаимодействие (указать), и должна быть (указать состояние, обозначенное на 3.46), чтобы предотвращать вредное воздействие (указать).

Часть 4. Устранение физического противоречия.

  • 4.1. Рассмотреть простейшие преобразования выделенной зоны.
  • а) Разделение противоречивых свойств в пространстве.
  • б) Разделение противоречивых свойств во времени.
  • в) Разделение противоречивых свойств путем использования переходных состояний, при которых сосуществуют или попеременно появляются противоположные свойства.
  • г) Разделение противоречивых свойств перестройкой структуры: частицы выделенной зоны наделяются имеющимся свойством, а вся выделенная зона в целом наделяется требуемым (конфликтующим) свойством.

Правило 10. Рассматривать только те преобразования, которые соответствуют ИКР (т.е. осуществляются сами по себе).

  • 4.2. Использовать таблицу типовых моделей задач и вепольных преобразований.
  • 4.3. Использовать таблицу применения физических эффектов и явлений.
  • 4.4. Использовать таблицу основных приемов устранения технических противоречий.
  • 4.5. Перейти от физического ответа к техническому: сформулировать способ и дать схему устройства, осуществляющего этот способ.
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >