Курс «Современный ТРИЗ». Модуль «Алгоритм решения инжиниринговых задач АРИнЗ»

Экономические, географические, законодательные эффекты, регулирующие акты Ростехнадзора, связанные с промышленной продукцией, также, или способствуют, или ограничивают потребность и сферу распространения различных типов инжиниринговых продуктов.

Поиск достижений подсистем, своевременное отыскание ноу-хау и их коммерциализация, умение применить в своем оборудовании или проектах во многом будет способствовать конкурентоспособности решений. Инструментом здесь является бенчмаркинг и применение наилучших доступных технологий (НДТ).

Выделение ресурсов на каждом уровне в триаде "Продукт – Компания – Рынок (Потребитель)" позволит глубже увидеть рождение потребности, возможности ее удовлетворения инновационным инжиниринговым продуктом и особенности влияния рынка. Так или иначе, можно предсказать принятие или непринятие инжинирингового продукта рынком. В первом случае – это взрывной рост продаж, а во втором это будет один из многих неудавшихся проектов.

3. 7. Приемы устранения противоречий в технических и бизнес-системах

Неоднократно было показано, что переход к обобщению противоречий, использование вепольного (элепольного по терминологии М. С. Рубина) анализа обобщенных систем позволяет применять к маркетингу и бизнесу найденные при анализе технических систем способы разрешения противоречий. В этом плане разработанная система разрешения противоречий в маркетинговых и бизнес-системах будет способна стать серьезным подспорьем в решении инжиниринговых задач. (Подробности мы обсудим в соответствующих разделах).

3. 8. Определение технической возможности решения

На этапе определения технической возможности решения в большей степени необходимо понять возможности применения решения в условиях конкретного заказчика или производства. Многие инжиниринговые решения не достигали цели, поскольку решение задачи опережало этап развития клиента или инвестиционные возможности клиента находились на низком уровне в связи с отсутствием рынка или неблагоприятной конъюнктурой.

Важным становится механизм оценки привлекательности потенциального инжинирингового решения, исходя из финансовых предпосылок и оценки рынка. Так, для приобретения современного оборудования используется простой способ расчета инвестиционных возможностей клиента, основанный на оценке уровня амортизационных отчислений. Зная оборот, уровень стоимости основных фондов и выделяя свой тип оборудования в общей сумме, можно предположить, что 10% отчислений амортизационных средств примерно будут равны инвестиционным возможностям клиента для модернизационных проектов. Условием здесь выступает то, что клиент использует собственные накопления и средства.

В случае, если собственных средств потенциального клиента или амортизационных отчислений недостаточно, сразу возникают задачи по расширению массовости продукта или снижению его стоимости до возможностей по приобретению со стороны наиболее финансово состоятельной или массовой доли клиентов, а также и другие задачи, например, связанные с повышением агрессивности маркетинга.

Выбор правильного технического решения, который можно было бы осуществить в рамках решения инжиниринговой задачи, будет основываться также на патентом поиске, анализе стартапов, анализе достижений подсистем и возможности использования других полезных ресурсов. При этом постоянно должна проводиться оценка решений на состоятельность. Не должно быть фантазий, решений вообще, наличия только предположений и пр.

3.9. Анализ и оценка решений

Анализ решений на способность к достижению ИКР и удовлетворению потребности потребителя проводится в основном так же, как и в других версиях решения инженерных проблем. Дополнительно можно указать, что необходимо выявлять невидные вначале противоречия в подсистемах, системе, ее окружении и надсистеме при возможном внедрении.

При этом возможно, что проявленные противоречия и необходимость доведения решения до полноценной новой технической системы, обеспечивающей ее полное и быстрое внедрение, потребует разрешения противоречий, возникающих между новой системой, даже идеально решающей противоречия, и устаревшим окружением системы.

3.10. Рекомендации по применению алгоритма

На основании выявленных решений обобщается ход решения инжиниринговой задачи и готовятся рекомендации по применению алгоритма на каждом из этапов решения инжиниринговых задач.

3.11. Чем отличается АРИнЗ от АРИЗ и АРИП

Почему должна существовать разница по сравнению с АРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач) и АРИП (алгоритм решения инженерных проблем)? Ответ мы находим у Г. И. Иванова, основателя АРИП: "Каждый класс задач требует использования своих алгоритмов". Однако общие черты сохраняются. Так, из общих понятий в АРИЗ, АРИП и АРИнЗ используются понятия: системность, системный анализ задачи, идеальный конечный результат, ресурсы и порядок их использования, противоречие и единство противоречий, их выявление и формулирование, разрешение противоречий и применение информационных фондов.

В тоже время инжиниринговые задачи опираются на уже имеющиеся достижения или решения, близкие к коммерциализации, и, фактически, в них используются решения, уже нашедшие в большой степени разрешение физических противоречий.

В связи с этим можно утверждать, что в основном в решении инжиниринговых задач используются уже готовые или почти готовые подсистемы, которые заново формируют систему и преображают эффективность ее действия или компонуют инновационную техническую систему. Поэтому такие понятия как оперативная зона, оперативное время, узко понимаемые вещественно-полевые ресурсы используются мало, как и применение физических, химических и др. эффектов, направленных на решение узких и слишком специализированных задач.

Нам также важно увидеть, что понятие "потребность" сильно отличается от понятия "конкретной задачи". В понятии "потребность" заложены такие обязательные элементы как необходимость, техническая возможность, постоянство потребности, иначе нет возможности реализовать ее в обеспеченных финансовыми инвестициями технических разработках в обозримой перспективе.

В качестве своих ресурсов инжиниринг опирается на технические возможности предприятия, разрабатывающего инжиниринговую проблему. Поскольку деятельность предприятия должна быть коммерчески выгодна акционерам, то, в свою очередь, она может опираться на серийность или спрос, чтобы разработать техническое решение было выгодно и коммерчески состоятельно. Эти ограничения приводят к необходимости выделения нового класса задач – инжиниринговых.

В инжиниринговых задачах более выражена потребность в использования своего оборудования – большинство инжиниринговых компаний, как правило, отталкиваются от нее. Выделив свои способности, удается и лучше удовлетворять потребности клиентов, т.к. больше добавленная стоимость или ниже цена.

На основе анализа своих ресурсов и способностей проводится поиск новых потребностей клиентов в оборудовании, материалах и пр., производимом инжиниринговой компанией.

Для понимания потребностей клиентов проводится анализ уровня развития техники и соответствие уровню эволюции по ЗРТС, выделение следующего уровня по отношению к существующим сегодня конкурирующим решениям. В свою очередь, это предполагает умение находить конкурирующие решения, определять основные потребительские противоречия, определять состояние комплектующей техники, материалов и пр.

Все компоненты анализа, объединенные вместе, должны позволить находить актуальные практические задачи, которые должны быть поставлены перед клиентами инжиниринговых компаний их собственными потребителями. Отталкиваясь от их потребностей в создании коммерческих продуктов, должны предлагаться и новые решения, лучше, чем у конкурентов.

Ориентируясь на высказанные положения, можно дать основные отличия от наиболее близкой к новому алгоритму АРИП Г. Иванова, см. табл. 3.2.

Табл. 3.2. Основные отличия АРИнЗ от АРИП

Как и в АРИП, решаемыми проблемами в АРИнЗ могут быть проблемы производственно-технологические, конструкторские, измерительные и аварийные. Научно-исследовательские задачи в инжиниринговой практике обычно решаются на предварительном этапе до представления их клиенту или объем их должен быть незначителен. В противном случае коммерциализация решения будет невозможна или отложена на длительный срок.

Однако есть и существенные отличия. Они в основном связаны с тем, имеет ли инжиниринговая компания инструменты, технологии, оборудование и ноу-хау для решения задачи. Если нет, то решение находит потребитель, либо самостоятельно, либо использует технические решения-заменители. Понятно, что в этом случае в инжиниринговых услугах никто не нуждается.

3.12. Ограничения АРИнЗ

Часто решения задач, полученные при применении АРИнЗ, отличаются от тех, которые могли бы быть получены при решении по АРИЗ. Как мы видели, это связано с теми ограничениями, которые накладываются возможностями компании, потребителями и рынком в целом.

Однако, получаемые методом АРИнЗ решения также часто более жизнеспособны, поскольку отражают согласованное между всеми тремя элементами триады "Продукт – Компания – Потребитель (Рынок)" общее состояние системы, что в свою очередь способствует успешному внедрению и вхождению инжинирингового продукта на рынок.

4. Виды инжиниринговых задач

Несмотря на огромный объем задач, связанных с выполнением инжиниринга, их можно классифицировать по отношению к творческой составляющей. Такими видами задач могут быть:

1. Совершенствование продукта

2. Совершенствование технологии производства

3. Использование продукта для новых отраслей

4. Прогнозные задачи.

В свою очередь эти задачи внутри могут также делиться, как правило, по достижению технико-экономического эффекта, за счет поиска и решения технических проблем. В соответствии с классификацией Г. Иванова задачи могут быть направлены на решение следующих проблем:

– ПРОИЗВОДСТВЕННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ. Признаками таких проблем являются: сбои, остановки, неритмичность и неэффективность технологических процессов; выход технологических параметров за пределы допускаемых норм, возникновение брака, неблагоприятное воздействие на окружающую среду и т.п.

– КОНСТРУКТОРСКИЕ ПРОБЛЕМЫ. Признаками таких проблем являются: низкая производительность; большие энергоемкость, масса, размеры, ненадежность, недолговечность и сложность конструкции. Конструкторские проблемы имеют подвиды:

– При развитии существующих систем: изменяются любые части системы кроме рабочего органа, принцип работы которого остается прежним.

– При создании новых систем: изменяется рабочий орган, который использует принципиально иной принцип работы. В соответствии с изменением рабочего органа изменяются и другие части системы.

– ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ОБНАРУЖИТЕЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ. Признаками таких проблем являются: отсутствие информации о промежуточных или крайних состояниях технической системы или ее частей. Такие задачи часто связаны с повышением управляемости и динамичности системы, заменой человека в технической системе, повышением массовости продукта и пр.

– АВАРИЙНЫЕ ПРОБЛЕМЫ. Признаками таких проблем являются: возникновение в технической системе саморазвивающихся, неуправляемых процессов, приводящих к разрушению самой технической системы и окружающей среды.

Отметим, что алгоритм решения инжиниринговых задач должен разрабатываться с учетом инновационной стратегии фирмы и уровня развития ее продуктов, как это следует из анализа работы инновационных инжиниринговых компаний, см. пример ниже:

Пример. В работе компании Изобреталь, Москва, выделяются следующие виды инжиниринговых задач:

– разработать новый продукт под последующий серийный выпуск,

– разработать нестандартное технологическое оборудование,

– автоматизировать технологические и связанные с ними бизнес процессы,

– решить технологическую проблему на производстве.

Деление на типы задач весьма условное, т.к. в процессе работы одна задача часто перетекает в другую. Статистика по типам проектов выглядит следующим образом:

Рис. 4.1. Примерное распределение проектов компании Изобреталь

Как мы видим, львиную долю всех заказов дает услуга по разработке нового продукта. Во многом это связано с тем, что из-за возросшего курса доллара российские компании пытаются снизить свою зависимость от импортных товаров и комплектующих.

Проекты по разработке новых продуктов условно делятся на 4 категории:

1. Разработка нового продукта

2. Повышение потребительских свойств изделия

3. Снижение себестоимости продукта

4. "Обратный" инжиниринг, связанный с импортозамещением.

Как можно видеть, компания выделила отдельный блок задач, связанный с импортозамещением. Это отвечает ее инновационной стратегии, своим возможностям и способностям и текущему полю возможностей, предоставляемому рынком.

5. Методики решения инжиниринговых задач

Методики, разрабатываемые для инжиниринговых задач, должны соответствовать основным направлениям проектов. Учитывая показанные выше виды инжиниринговых задач и практику компании Изобреталь, можно провести условную классификацию по творческой составляющей для решения представленных выше задач. Для этого применим материалы работы О. М. Герасимова, обобщившего направления инновационного проектирования:

1. Методика определения направлений совершенствования инжиниринговых продуктов в новых отраслях

2. Методика повышения добавленной ценности инжиниринговых продуктов

3. Методика выполнения проектов по совершенствованию технологических процессов

4. Методика выполнения проектов по анализу рисков и верификации концепций инжинирингового продукта

5. Методика выполнения проектов по созданию патентозащищенных продуктов, не подпадающих под действие патентов конкурентов

6. Методика выполнения прогнозных проектов.

Дадим их краткую характеристику:

1. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИНЖИНИРИНГОВЫХ ПРОДУКТОВ В НОВЫХ ОБЛАСТЯХ

Методика включает выбор продукта, анализ его по S-кривой, выбор направления развития продукта в зависимости от этапа, на котором находится продукт, техническая и бизнес-система потребителя и определяется уровень развития рынка (этапы жизненного цикла рынка), на который предлагается вывести инжиниринговый продукт.

2. МЕТОДИКА ПОВЫШЕНИЯ ДОБАВЛЕННОЙ ЦЕННОСТИ ИНЖИНИРИНГОВЫХ ПРОДУКТОВ

Методика включает предварительный анализ продукта, выбор параметров MFPV (главных параметров качества продукта), бенчмаркинг и анализ жизненного цикла продукта, определение весовых коэффициентов значимости критериев выбора продукта и предпочтений потребителей, определение этапа развития технической системы, определение показателя уровня развития главных параметров, выбор продукта, выбор функциональных параметров главных параметров качества продукта.

Для этого проводится компонентно-структурный анализ, функциональный анализ, потоковый анализ, анализ по законам развития технических систем (ЗРТС), причинно-следственный анализ, диагностический анализ, ресурсный анализ, функционально-ориентированный поиск, анализ по возможности переноса свойств. Результаты анализа позволяют составить список ключевых задач и начать решение ключевых задач.

На концептуальном этапе формулируются предварительные идеи концепций, проводится разработка концепций, формулируются концептуальные направления и разрабатываются окончательные предложения.

3. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТОВ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Методика предполагает формулирование исходной ситуации и определение проблем технологии, определение ключевых недостатков и распределение их по технологическим операциям, проведение свертывания элементов, порождающих ключевые недостатки. Далее необходимо разработать концепцию изменений технологии, и разработать окончательные предложения.

4. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТОВ ПО АНАЛИЗУ РИСКОВ И ВЕРИФИКАЦИИ КОНЦЕПЦИЙ

Методика состоит в следующем: необходимо провести анализ концепции, представленной на верификацию, определить возможность использования стандартного оборудования, определить необходимость разработки новой конструкции (технологии), провести изготовление опытного образца и провести тестирование, после чего прорабатывается возможность установки опытно-промышленной партии в эксплуатации.

5. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТОВ ПО СОЗДАНИЮ ПАТЕНТОЗАЩИЩЕННЫХ ПРОДУКТОВ, НЕ ПОДПАДАЮЩИХ ПОД ДЕЙСТВИЕ ПАТЕНТОВ КОНКУРЕНТОВ

Методика включает анализ патента и выбор основных направлений "обхода" патентов. После этого требуется сформулировать исходную ситуацию, уточнить цели проекта, провести анализ формулы анализируемого патента, провести анализ возможности замены хотя бы одного отличительного признака с получением нового качества, если предлагаемое решение не подпадает под принципы эквивалентности.

Направлениями "обхода" могут быть:

1. анализ возможности использования конструктивных решений патентов, срок действия которых уже истек,

2. анализ возможности замены принципа действия с получением нового качества,

3. анализ возможности аннулирования (оспаривания) действующего патента.

6. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГНОЗНЫХ ПРОЕКТОВ

Методика включает предварительный анализ продукта, определение главных параметров качества продукта и его потребительской ценности, анализ продукта по кривой жизненного цикла, с определением этапа развития продукта. На этом этапе определяются направления развития продукта, потребителя и рынка, находящихся, как правило, на различных этапах жизненного цикла в отдельности. Выявляются ближние и дальние перспективы развития для продукта, потребителя и рынка в целом.

Основные методики приведены в приложении.

6. Применение АРИнЗ

6.1. Применение АРИнЗ в технических областях

6.1.1. Основные подходы АРИнЗ в технических областях

Чтобы получить наибольший эффект при подготовке коммерческих предложений, необходимо провести комплексный анализ состояния дел у клиента. Для этих целей в настоящее время используется множество способов, например, анкетирование, ситуационный анализ, SWOT анализ, технология маркетингового аудита и т.п.

К сожалению, эти методики не вскрывают приоритетные противоречия и часто не интерпретируются с экономической точки зрения. Чтобы сделать это, требуется провести подробный инженерно-экономический анализ, применяя методики «накопления ценности» – «value chain». Эта методика является основной применяемой методикой в арсенале АРИнЗ.

В этом случае мы сможем отследить весь поток создания ценности для клиента, начиная от проектирования и до послепродажного обслуживания и дальнейших модернизаций, т.е. обеспечивая продукции «жизнь после жизни».

Последовательно применяя методики «value chain» можно получить направленный подход к совершенствованию процессов у заказчика. Использовать нужно все возможные способы получения отдачи, которые может предложить продукция компании – продавца. Особенностью такого подхода является то, что в него включаются не только технические аспекты (предложение продукции), экономические (расчеты экономического и технико-экономического эффекта), но и организационные и системные эффекты, которые могут быть получены при реализации всего комплекса мероприятий при внедрении продукции.

В голове клиента всегда существует сомнение, окупится ли предлагаемая вещь, насколько полезны предлагаемые ею функции, насколько конкурентно предложение, что предлагают товары–заменители, какие полезные дополнительные функции можно получить от предлагаемого продукта. Немалую роль играют и возможные ресурсы, необходимые для поддержания в эксплуатации продукта и, соответственно, эксплуатационные затраты. Колебания рынка входного сырья и рынка готовых продуктов также оказывают значительное влияние на желание приобрести продукцию.

ПОИСК ПРОБЛЕМ И РЕЗЕРВОВ

Главным постулатом для подготовки эффективных предложений является то, что в сложившемся производстве всегда есть скрытые резервы, которые могут быть реализованы, в т.ч. и при помощи внедрения качественного предлагаемого продукта. В этом отличие инженерно-стоимостного анализа от простого указания на экономические преимущества при подготовке коммерческого предложения. Такой анализ также помогает сделать предложение уникальным, от которого, говоря словами создателей «Крестного отца», «клиент не сможет отказаться». Постоянный анализ экономических, рыночных, организационных и технических противоречий является его основой.

Никто обычно не заявляет о создании резервов на этапе проектирования. Их всегда стремятся снизить, но, тем не менее, они появляются. Причиной этому может служить множество факторов. Это и техническое отставание со временем, и моральное устаревание, и неэффективное использование информации, неучет экономической стороны дела, неоправданное завышение технических параметров в связи с устаревшими нормами, несогласованность и отсутствие координации в работе разных отделов и т.п. Нередки и временные решения, как и устоявшиеся проектные решения, старые парадигмы, которые закрепляются в технической и оргдокументации. Проблемой могут стать трудности вписывания новой техники в существующее производство, избыток или недостаток унификации арматуры и т.п.

Возможности скрыты также и в системном подходе к внедрению новой техники, с планомерным преодолением психологической инерции и консерватизма. Нужно дать возможность шире увидеть роль внедряемого устройства во взаимодействии с другими системами, технологическим процессом, в динамике постоянного развития, показывая пути развития через преодоление технических и организационных противоречий на производстве клиента.

Появление резервов наиболее характерно со временем, когда появляются новые технические решения, развиваются прогрессивные информационные технологии. Хороший продавец всегда смотрит, сколько времени прошло после поставки того или иного продукта на предприятие заказчика. Он может предположить, какие ожидания может иметь заказчик, поскольку со временем резервов становится все больше и больше. Появляются свежие решения, новые товары-лидеры, изменяются привычки и организационные формы работы. К каждому из этих новых резервов по сравнению с традиционно сложившимися формами работы должен приложить свою руку специалист по инжинирингу, выступающий здесь, и как инженер, и как маркетолог. Его задачей будет выискивание резервов для совершенствования продукции заказчика и предложение наиболее востребованных товаров и услуг.

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Системный анализ нужен для того, чтобы сложные программы внедрения новой продукции, например программ повышения эффективности технологического процесса, внедрения сложной техники входили бы в жизнь предприятия наиболее легко. При обычном подходе внедрение происходит долго и трудно. Проблема состоит в том, что многие виды техники, например арматура, входит практически во все виды оборудования и используется большинством производственных, эксплуатационных и ремонтных цехов предприятий.

Анализ резервов у заказчика может пройти несколько стадий. При этом должно стать понятно, какие резервы могут быть вскрыты при помощи установки нового продукта. На первом этапе всегда есть возможность ознакомиться с традиционными издержками и затратами и сравнить их с затратами, при которых используется продукция лидером отрасли или с неким идеальным продуктом, способным решить проблемы и потребности заказчика. Уже здесь есть возможность избавиться от излишков всякого рода резервов, компенсируя это повышением надежности, управляемости, ростом динамичности регулирования и т.п.

Следующим этапом становится программа внедрения изделия на основе системного подхода. Основным пунктом здесь может стать анализ затрат на основе потребительской стоимости. Для начала работы необходимо провести несколько ступеней поэлементного анализа. Потом требуется перейти к поиску системных резервов по результатам комплексного анализа. Далее следует предположить возможное вскрытие резервов использования продукции в процессе эксплуатации на всех стадиях жизненного цикла. Все стадии анализа при внедрении нового изделия должны сопровождаться вскрытием противоречий: технических, организационных и экономических.

ПРОГРАММЫ ВНЕДРЕНИЯ

Системный анализ предполагает применение программно-целевого подхода. Хорошим примером программ внедрения продукции могут стать развитые подходы в рамках функционально-стоимостного анализа. При использовании этого метода изучается производственный и технологический процесс, организационные процедуры, изыскиваются скрытые проблемы и резервы. Специалистов предприятия знакомят с новейшими решениями и проводят презентации. На основе проведенных работ формируется программа внедрения продукта. Часто опытные продавцы действуют таким же образом или имеют группу консультантов или ассистентов.