Основы ТРИЗ. Теория решения изобретательских задач. Издание 3-е, исправленное и дополненное

2.5. Таблицы их использования.

3. Приемы устранения противоречий и таблицы их применения (п. 7.1);

3.1. приемы разрешения технических противоречий (п. 7.1.2).

– 40 основных приемов [12];

– 10 дополнительных [10].

3.2. приемы разрешения физических противоречий (п. 7.1.3).

– приемы – анти-приемы [14];

– приемы, разбитые на группы;

– способы разрешения физического противоречия [24].

4. Ресурсы природы и техники и способы их использования (п. 7.3).

Часто в информационный фонд включают также задачи-аналоги. Это решенные задачи, в которых разрешено конкретное противоречие.

Технологические эффекты также называют научными эффектами или просто эффектами.

Рис. 2.3. Структурная схема ТРИЗ для функции решения задач

АРИЗ представляет собой программу (последовательность действий) по выявлению и разрешению противоречий, т. е. решению задач. АРИЗ включает: собственно программу, информационное обеспечение, питающееся из информационного фонда (на рис. 2.3 показано стрелкой), и методы управления психологическими факторами, которые входят составной частью в методы развития творческого воображения (РТВ). Кроме того, в АРИЗ предусмотрены части, предназначенные для выбора и формулировки задачи, а также оценки полученного решения. Последняя модификация, разработанная Г. С. Альтшуллером – это АРИЗ-85-В.

Вепольный анализ (структурный вещественно-полевой анализ) – это специальный язык, позволяющий представить исходную систему в виде структурной модели, выявить ее свойства, с помощью специальных правил и закономерностей преобразовать модель задачи в структуру решения, которое устраняет недостатки исходной задачи.

Классификация системы стандартов на решение изобретательских задач и сами стандарты построены на основе вепольного анализа и законов развития технических систем. Кроме того, он включен в программу АРИЗ (это показано стрелками на рис. 2.3).

Кратко опишем и другие элементы ТРИЗ показанные на рис. 2.2.

Метод выявления и прогнозирования аварийных ситуаций и нежелательных явлений разработан Б. Л. Злотиным и А. В. Зусман и назван «диверсионным» подходом. Он основан на использовании ТРИЗ, функционального, системного и морфологического анализов, диаграммы Исикавы (диаграмма «рыбьей кости») и специально разработанных списков контрольных вопросов. С помощью этой методики «изобретаются» для данной системы аварийные ситуации и нежелательные явления, рассматривается вероятность их появления. Сначала придумывают «диверсию», а потом способы, как ее совершить. При этом проводится анализ существующей ситуации и тенденций ее развития, формулируются и разрешаются противоречия, возникающие при решении задачи. На следующем этапе изыскиваются и анализируются способы, позволяющие предотвратить возникновение чрезвычайных ситуаций и нежелательных явлений. При этом максимально используются все ресурсы системы.

Методы системного анализа и синтеза включают:

– системный подход;

– анализ и синтез потребностей;

– функциональный анализ и синтез.

Эти инструменты позволяют создать системную картину мира и прогнозировать развитие систем.

В ТРИЗ широко используется системный подход, включающий аппарат системных исследований, специализированный для анализа и синтеза технических систем, основанный на закономерностях развития техники и для прогнозирования развития технических систем. Кроме того, системный подход используется для развития творческого мышления.

Функционально-стоимостный анализ (ФСА) – метод технико-экономического исследования систем, направленный на оптимизацию соотношения между их потребительскими свойствами (функции, также воспринимаемые как качество) и затратами на достижения этих свойств. Используется как методология для непрерывного совершенствования: продукции, услуг, производственных технологий, организационных структур. Задачей ФСА является достижение наивысших потребительских свойств продукции при одновременном снижении всех видов производственных затрат. Классический ФСА имеет три английских названия-синонима – Value Engineering, Value Management, Value Analysis.

ФСА, используемый в ТРИЗ, значительно отличается от классического функционально-стоимостного анализа. Он был существенно модифицирован и дополнен разработчиками ТРИЗ. Сегодня ФСА – это практически иная методология, которая рассматривается в рамках методов системного анализа и синтеза.

Для развития творческих качеств личности и коллектива в ТРИЗ используются (рис. 2.2):

– методы развития творческого воображения (8.1);

– теория развития творческой личности (8.2);

– теория развития творческих коллективов (8.3).

Методы развития творческого воображения позволяют уменьшить психологическую инерцию при решении творческих (изобретательских) задач.

Теория развития творческой личности описывает качества и жизненную стратегию творческой личности.

Теория развития творческих коллективов позволяет выявить и использовать законы развития творческих коллективов.

2.5. Использование инструментов ТРИЗ

Использование различных элементов ТРИЗ для конкретных функций показано в таблице 2.2: «Функции и структура ТРИЗ».

При прогнозировании развития систем прежде всего используется законы развития систем и системный анализ и синтез систем. Кроме того, могут использоваться вепольный анализ и стандарты на решение изобретательских задач. В некоторых случаях может использоваться функциональный анализ и синтез.

При построении новых систем прежде всего используется законы развития систем, системный анализ систем и функциональный анализ и синтез. Во вторую очередь могут использоваться вепольный анализ, диверсионный подход, стандарты на решение изобретательских задач, все виды технологических эффектов и ресурсы. Иногда могут использоваться и методы развития творческого воображения.

При улучшении существующих систем стоит в первую очередь использовать законы развития систем и системный анализ систем, АРИЗ, вепольный анализ, системный анализ и синтез систем, функциональный анализ и синтез, стандарты на решение изобретательских задач, все виды технологических эффектов, приемы, ресурсы. Могут быть полезны и методы развития творческого воображения.

При поиске задачи в первую очередь стоит использовать законы развития систем, диверсионный анализ, системный анализ и синтез систем и стандарты на решение изобретательских задач. Менее применимы эффекты и ресурсы. Иногда могут применяться приемы и методы развития творческого воображения.

При выборе задачи в первую очередь стоит использовать законы развития систем, АРИЗ, системный анализ и синтез систем и функциональный анализ и синтез. Во вторую очередь следует использовать стандарты на решение изобретательских задач.

При решении задачи в первую очередь стоит использовать АРИЗ, диверсионный подход, функциональный анализ и синтез и стандарты на решение изобретательских задач. Во вторую очередь использовать законы развития систем, вепольный анализ, системный анализ и синтез систем, все виды технологических эффектов, приемы (Inventive Principles) и ресурсы. Иногда могут применяться методы развития творческого воображения.

При оценке полученного решения в первую очередь стоит использовать законы развития систем и стандарты на решение изобретательских задач. Во вторую очередь следует использовать АРИЗ, вепольный анализ, диверсионный подход, системный анализ и синтез систем и функциональный анализ и синтез.

При развитии творческого воображения в первую очередь стоит использовать методы развития творческого воображения. Во вторую очередь следует использовать законы развития систем, системный анализ и синтез систем и ресурсы. В третью очередь стоит использовать диверсионный подход.

При развитии творческой личности в первую очередь стоит использовать методы развития творческой личности. Во вторую очередь следует использовать системный анализ и синтез систем.

При развитии творческих коллективов в первую очередь стоит использовать методы развития творческих коллективов. Во вторую очередь следует использовать системный анализ и синтез систем и в третью очередь – использовать диверсионный подход.

Таблица 2.2. Функции и структура ТРИЗ

Примечание.

В таблице цифрами обозначена очередность применения, что соответствует степени важности этого элемента для данной функции. Знак « – » показывает, что данный элемент для этой функции не используется.

С помощью ТРИЗ решаются стандартные и нестандартные типы задач (рис. 2.3).

Под стандартным (известным) для ТРИЗ типом задач понимается задача с известным типом противоречия, а нестандартным (неизвестным) – задачи с неизвестным типом противоречия.

Стандартные (известные) типы изобретательских задач решаются с использованием информационного фонда, а нестандартные (неизвестные) – применением АРИЗ. По мере накопления опыта решения класс известных типов задач пополняется и структурируется.

Классификация задач осуществляется при помощи таблицы использования основных приемов устранения технического противоречия, вепольного анализа и функционального подхода. Это своего рода призма (рис. 2.4), с помощью которой мы «раскладываем» проблему на известные (стандартные) задачи и неизвестные (нестандартные) задачи. Для каждого класса стандартных задач имеются свои соответствующие стандартные решения. Стандартное решение подбирается под конкретные условия. Для классификации и выявления задач могут использоваться и другие элементы ТРИЗ, например, основная линия решения задач – выявление причинно-следственных связей, которая рассматривается в главе 6 (п. 6.5) и в учебном пособии АРИЗ [44].

Таким образом, использование информационного фонда и, прежде всего, системы стандартов на решение изобретательских задач, позволяет без использования АРИЗ разрешить противоречия, имеющиеся в задаче и получить решения высокого уровня. Это своего рода стандартные пути решения задач без перебора вариантов, который характерен для метода «проб и ошибок».

Схематично это показано на рис. 2.4. Вы преобразуете вашу задачу с помощью специальных инструментов (на рисунке это показано в виде призмы) в стандартную задачу. Для каждой стандартной задачи найдены стандартные решения и стандартное решение вы используете для получения вашего решения. В случае со стандартами на решения изобретательских задач, в качестве «призмы» используется вепольный анализ.

Рис. 2.4. Решение стандартных задач

Для выявления существующих аварийных ситуаций и нежелательных явлений, а также прогнозирования будущих в ТРИЗ используется диверсионный подход.

Разработаны компьютерные программы, основанные на ТРИЗ. Они обеспечивают интеллектуальную помощь инженерам и изобретателям при решении изобретательских задач. Имеется программа по выявлению, прогнозированию и предотвращению аварийных ситуаций и нежелательных явлений.

В следующих главах рассмотрим более подробно отдельные разделы ТРИЗ.

2.6. Изобретательское мышление

2.6.1. Качества изобретательского мышления

На наш взгляд, высшая стадия овладения ТРИЗ – это выработка навыков изобретательского мышления. Его также называют Сильное, Талантливое, ТРИЗное мышление. Подробнее с этим материалом можно познакомиться в [72], [87—89].

Навыки изобретательского мышления состоят из нескольких составляющих (качеств):

1. Системное мышление.

2. Эволюционное мышление.

3. Мышление через противоречия.

4. Мышление через ресурсы (ресурсное мышление).

5. Мышление по моделям.

6. Развитие творческого воображения (РТВ).

Под системным мышлением автор понимает умение видеть составные части системы, ее элементы, иерархию системы, взаимовлияние элементов системы и системы с надсистемой и окружающей средой, учет изменений во времени и по условию, историческое развитие, цепочку по постановке цели, выявления потребностей, построение функциональной модели, дерева принципов действия, системный уровень. Системное мышление рассмотрено в главе 3.

Эволюционное мышление имеет две составляющие:

а) Выявление закономерностей развития (трендов) в любых явлениях, например, как это делается в тестах на логику или IQ (например, последовательность: треугольник, квадрат, пятиугольник… что дальше?).

б) Использование законов развития систем для развития конкретной системы (глава 4).

Мышление через противоречия – предусматривает выявление и разрешение противоречий (пп. 6.3—6.7).

Ресурсное мышление – это умение выявлять и использовать ресурсы (п. 7.3).

Моделирование – это умение решать задачи с помощью моделирования. Моделирование с помощью веполей (глава 6), маленьких человечков (п. 8.1.4), компонентно-структурное и функциональное моделирование (п. 3.5.3). Помимо различных методов мыслительного моделирования желательно выполнять простейшие модели из картона, пластилина и т. д. Желательно использовать различные виды математического и компьютерного моделирования.

РТВ нацелено на управление психологической инерцией. Для развития творческого воображения используются все известные приемы и методы (п. 8.1). Можно развивать также другие виды воображения: зрительное, слуховое, обонятельное, вкусовое, тактильное (осязательное), кинестетическое, температурное (термоцепция), эквибриоцепцическое (чувство равновесия), проприоцепция – или «осознание тела». Эти виды воображения в отдельности или комплексно могут значительно расширить творческое воображение человека. Подробнее о развитии творческого воображении можно прочитать в [75].

2.6.2. Способы развития изобретательского мышления

Изобретательское мышление развивается с помощью постоянного применения каждого из описанных видов.

Системное мышление развивается использованием системного подхода (глава 3):

– умения видеть иерархию систем;

– взаимосвязи и взаимовлияния отдельных частей системы на систему, системы на надсистему и окружающую среду, обратное взаимодействие;

– учет любых изменений во времени и по условию, вызванных влиянием и взаимовлиянием;

– историческое развитие;

– постановка целей;

– выявление и прогнозирование потребностей;

– построение функциональной модели;

– выявление принципа действия системы;

– построение структурной и потоковой модели;

– определение работоспособности и конкурентоспособности системы.

Эволюционное мышление развивается выявлением закономерностей в различных явлениях, системах, процессах, последовательностях и использованием законов развития систем (глава 4) для прогнозированная развития этих систем.

Мышление через противоречия развивается выявлением и разрешением противоречий (глава 6).

Ресурсное мышление развивается выявлением и использованием ресурсов (п. 7.3).

Моделирование развивается построением мысленных, компьютерных и вещественных моделей для решения определенных задач.

Творческое воображение развивается с помощью специальных приемов и методов РТВ (п. 8.1), чтения научной фантастики и оценки научно-фантастических произведений.

2.7. ТРИЗ в мире

ТРИЗ все больше завоевывает мир. Созданы компании, занимающиеся ТРИЗ. Помимо стран бывшего СССР, ТРИЗ распространена в США, Канаде, странах Европы, в Израиле, Австралии, Японии, Южной Корее, странах Юго-Восточной Азии и Южной Америки.

Курс ТРИЗ читается в ряде университетов России, США, Канады, Франции, Англии, Германии, Швейцарии, Австралии, Израиля, Японии и Южной Кореи. ТРИЗ изучают инженеры, бизнесмены, менеджеры и ученые, студенты университетов различных специальностей и школьники всех возрастов. Проводятся занятия с детьми, начиная с трех лет. Имеются курсы по подготовке воспитателей детских садов, учителей школ и преподавателей ТРИЗ для университетов. Ведется большая работа по подготовке учебно-методических материалов. Эти направления наиболее развиты в России и некоторых странах бывшего СССР.

Несколько компаний разрабатывают и продают компьютерные программы по ТРИЗ.

Наиболее распространена консультационная деятельность для промышленных компаний в форме решения производственных и научных задач, получения перспективных решений и обучения сотрудников ТРИЗ. Все большее распространение получают консультации для компаний занимающихся бизнесом и сервисом.

ТРИЗ используют ведущие компании мира (Samsung, Intel, General Electric, LG, Motorola, General Motors, Ford, Boeing, NASA, Rockwell, Xerox, Gillette, Procter & Gamble, Johnson & Johnson, Phillips, Bosch-Siemens, Hewlett-Packard и т. д.).

Созданы кафедры и лаборатории ТРИЗ в университетах, защищаются диссертации по ТРИЗ и с использованием ТРИЗ.

Ученики и последователи автора ТРИЗ, Г. С. Альтшуллера, живут и работают во многих странах. Они продолжают развивать ТРИЗ, применяя ее на практике и добиваясь впечатляющих результатов. ТРИЗ справедливо считают наукой XXI века.

Создана и успешно работает Международная Ассоциация ТРИЗ (МА ТРИЗ), президентом которой до последнего дня своей жизни был Г. С. Альтшуллер.

Действует Европейская Ассоциация ТРИЗ (ETRIA).

В США работает Институт Альтшуллера (The Altshuller Institute).

Создан Саммит разработчиков ТРИЗ, целью которого является объединение специалистов, занимающихся развитием теории и методики. Саммит проводит ежегодные встречи, где обсуждаются наилучшие научные разработки по развитию ТРИЗ.

Имеются региональные Ассоциации ТРИЗ в станах бывшего СССР, США, Франции, Италии, Австрии, Израиле, Австралии, Южной Кореи, Тайване, Латинской Америки и в других странах.

В Internet имеются сайты и многочисленные ссылки, посвященные ТРИЗ.

Проводятся ежегодные международные конференции по ТРИЗ в:

– бывших странах СССР – Саммит разработчиков ТРИЗ;

– в любых странах мира – МАТРИЗ;

– Европе – МА ТРИЗ и ETRIA;

– США – Институт Альтшуллера;

– Японии – ТРИЗ Форум;

– Южной Кореи – KATA (Korea Academic TRIZ Association) и др. (приложение 3).

СМИ многих стран неоднократно говорили об эффективности ТРИЗ.

Все вышеописанное – это элементы ТРИЗ-движения, созданного Г. С. Альтшуллером.

2.8. Контрольные вопросы

1. Кто автор ТРИЗ?

2. Перечислите постулаты ТРИЗ.

3. Опишите уровни изобретений. Опишите этапы творческого процесса. Опишите характерные черты для каждого из уровней изобретения. Приведите примеры на каждый из уровней изобретения.

4. Какие основные функции ТРИЗ?

5. Перечислите основные части ТРИЗ.

6. Какие составные части входят в информационный фонд ТРИЗ?

7. Для чего предназначена каждая из частей ТРИЗ?

8. Опишите структуру ТРИЗ для функции решение задач.

Опишите качества изобретательского мышления.

Глава 3. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД

Кто в океане видит только воду,

Тот на земле не замечает гор.

В. Высоцкий

Содержание главы 3:

3.1. Основные определения системного подхода

3.1.1. Системное мышление

3.1.2. Система

3.1.3. Функция

3.1.4. Поток

3.1.5. Иерархия

3.2. Системность

3.2.1. Общие понятие

3.2.2. Отсутствие системности

3.3. Системный оператор

3.4. Учет влияний

3.5. Системный подход при проектировании

3.5.1. Системный синтез

3.5.2. Системный анализ

3.5.3. Анализ выявления недостатков

3.6. Выводы

3.1. Основные определения системного подхода

Выше на притче о слепцах (п. 1.4, пример 1.11) мы показали одну из составляющих традиционного мышления – отсутствие системного мышления.

Часто, решая задачи или исследуя какую-то систему, мы похожи на этих слепцов. Мы рассматриваем только маленькую часть задачи или часть системы, а этого часто бывает недостаточно. Мы даже не всегда знаем ее составляющие – подсистемы, а тем более части этих составляющих – подподсистемы. Не видим, куда входит данная система. Все это показывает отсутствие системного подхода.

Ниже приведем основные определения и составные части системного подхода.

3.1.1. Системное мышление

Системное мышление – это мышление, которое использует системный подход и является одним из элементов изобретательского мышления.

Системный подход – рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы.

Системный подход должен использоваться как при анализе, так и при синтезе систем.