 |
Функции и структура триз
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 показывает ТРИЗ как единую систему. В ней раскрывается структура и функции ТРИЗ, кратко описываются все ее части.
Глава 2 стандартные приёмы решения задач. Такие как Аналогия, Инверсия, Эмпатия, Комбинирование, Фантазия.
Глава 3 знакомит читателя с основной структурой законов развития и организации стандартных Технических систем. В ней дается представление о каждом из законов, показана их взаимосвязь, и подробно описываются некоторые из них.
В главе 4 рассматривается так называемый "Вепольный анализ".Он позволяет представить структурную модель исходной технической системы, выявить ее свойства, с помощью специальных правил преобразовать модель задачи, получив тем самым структуру решения, которое устраняет недостатки исходной задачи. Такие модели позволяют легче разобраться в исходной ситуации, а правила их преобразования позволяют не только решить проблему, но и представить будущие решения.
Глава 5 посвящена Алгоритму Решения Изобретательских Задач (АРИЗ). АРИЗ представляет собой программу (последовательность действий) по выявлению и разрешению противоречий в технической задаче, найти решение задач.
– Изобретательская задача – расплывчатая формулировка проблемы с неочевидными решениями для данных условий.
Решать изобретательские задачи в прошлом приходилось методом проб и ошибок, перебирая всевозможные варианты.
Метод проб и ошибок это способ не алгоритмизированного поиска решений, когда «генерирование» идей происходит совершенно случайно и интуитивно.
Долгое время перебор вариантов вели наугад. Но постепенно появились определенные приемы: копирование природных прототипов (аналогия), увеличение размеров и числа одновременно действующих объектов, объединение разных объектов в одну систему. Основные приёмы решения задач мы будем рассматривать во 2 разделе. Накапливались факты, наблюдения, сведения о свойствах веществ; использование этих знаний повышало направленность поисков, упорядочивало процесс решения задач. Но менялись и сами задачи; из века в век они становились сложнее.
|
|
|
В настоящее время существуют задачи 5 уровней сложности, классификацию которых предложил Альтшуллер.
В задачах первого уровня объект (устройство или способ) не изменяется (Например, улучшили уже имеющуюся теплоизоляцию). Средства для решения задач первого уровня находятся в пределах одной узкой специальности, а поиск решений ограничивается перебором десяти вариантов проб.
В задачах второго уровня объект изменяется, но несильно (в защитное устройство дополнительно введено зеркало). При этом, средства их решения относятся к одной отрасли техники.
В задачах третьего уровня объект изменяется сильно. Для задач третьего уровня решения приходится искать в других отраслях (задача в деревообработке решается методами, известными в металлообработке).
В задачах четвертого уровня один объект системы меняется полностью. Решение задач четвертого уровня надо искать не в технике, а в науке - обычно среди мало применяемых физических и химических эффектов и явлений.
В задачах пятого уровня меняется вся техническая система, в которую входит объект. При этом средства решения могут вообще оказаться за пределами современной науки; поэтому сначала нужно сделать открытие, а потом, опираясь на новые научные данные, решать изобретательскую задачу.
В конце XIX века применение метода проб и ошибок усовершенствовал Эдисон. В его мастерской работало до тысячи человек, поэтому можно было разделить одну техническую проблему на несколько задач и по каждой задаче одновременно вести проверку многих вариантов. Таким образом, Эдисон изобрел научно-исследовательский институт (и это, на наш взгляд, величайшее его изобретение).
|
|
|
С целью повышения эффективности поиска решений изучались процессы мышления талантливых ученых и изобретателей. На базе закономерностей стала формироваться система обучения творческим способностям, и был выявлен ряд методов. Эти методы можно условно разделить на две группы:
1. Методы психологической активизации творческих процессов (мозговой штурм, синектика).
2. Методы систематизации перебора вариантов (конференция идей, метод фокальных объектов). Практически все методы этой группы используют в качестве основы принцип морфологического анализа.
Рассмотрим некоторые методы активации творческих процессов:
Метод мозгового штурма представляет собой совокупность приемов получения новых идей путем творческого сотрудничества отдельных членов организованной группы при решении рассматриваемой технической проблемы.
В мозговом штурме творческий процесс разделен на два этапа:
– этап генерации идей – краткий сеанс совместного поиска вариантов решения проблемы с упором на интуицию и воздействием не только на логическое мышление, но и на подсознание;
– этап экспертизы идей – критический анализ идей с применением формально логических аналитических методов.
Важным условием успешной работы группы является концентрация внимания ее членов исключительно на рассматриваемой проблеме, независимость суждений каждого из них, свободное выражение идей каждым членом группы. Полностью исключается давление на высказываемые идеи со стороны других членов группы, в то же время всячески приветствуются стремления развивать идеи своих коллег, строить одну идею на основе другой и комбинировать эти идеи в различных сочетаниях.
Считается, что наилучшие результаты получают тогда, когда группа работает в составе пяти – десяти человек, а работа группы длится не более часа.
Однако, анализ сущности мозгового штурма как метода выявил два четких противоречия:
1.Чтобы развивать идею на этапе генерирования, ее необходимо критиковать, а критика правилами проведения штурма запрещена.
|
|
|
2. Чтобы направлять ход решения в одну сторону, необходимо им управлять, а суть мозгового штурма в хаотическом генерировании идей.
Указанные противоречия частично устранены в методе «синектика», где штурм ведется постоянной группой со специально подобранным составом изобретателей. Для активации методов штурма используются различные методы решения задач, которые мы будем рассматривать во 2 главе.
При морфологическом анализе, предложенном швейцарским астрофизиком Цвикки, сначала выделяют оси - главные характеристики объекта, а затем по каждой оси записывают элементы - всевозможные варианты. Имея запись элементов по всем осям и комбинируя сочетания разных элементов, можно получить очень большое число всевозможных вариантов.
Этот метод более сложен, поскольку связан с проникновением в морфологию (состав и структуру) изделия, но вместе с тем он более продуктивен, поскольку позволяет получать большое число комбинаций независимых переменных и подвергать альтернативные идеи анализу при поиске рациональных (как правило, принципиально новых) технических решений.
Эффективность морфологического анализа, таким образом, связана с четким противоречием: она тем выше, чем меньше характеристик и вариантов их реализации, но при этом возникает опасность потерять нужное сочетание.
Метод фокальных объектов состоит в том, что признаки нескольких случайно выбранных объектов переносят на совершенствуемый объект, в результате чего получаются необычные сочетания, позволяющие преодолевать психологическую инерцию.
Таким образом, стали необходимы новые методы управления творческим процессом, способные резко уменьшить число «пустых» проб. Необходима новая организация творческого процесса поиска решения, позволяющая эффективно применять новые методы решений задач. А для этого необходимо научно обоснованная и практически работоспособная теория решения изобретательских задач (ТРИЗ).
ТРИЗ разработана Генрихом Альтшуллером. Первая работа по ТРИЗ была опубликована в 1956 г.
|
|
|
В 40-х годах бакинский инженер Генрих Альтшуллер работал в патентном отделе, имея дело с тысячами патентными применениями и описаниями изобретения и проанализировал более 25 тысяч описаний патентов. Скоро он заметил, что все изобретения значительно отличаются по их уровню утонченности, и что изобретения, так же как и их основные технические проблемы, могут быть распределены по категориям, согласно характера знания, требуемого для их решения. Поэтому он предложил 5 типов сложных технических проблем и их решений. 5 типов сложности технических задач.
Он пришел к заключению, что решение изобретательской задачи может быть рассмотрено как систематический процесс разрешения серии физических противоречий в данной технической системе. Это привело его к систематическому поиску всех имеющихся патентных описаний с целью идентификации специфических "изобретательских хитростей", которые были использованы для разрешения индивидуальных физических противоречий. Этот поиск продолжался приблизительно 40 лет и все еще идет.
В результате это привело к созданию и разработке информационного фонда ТРИЗ таблицы 40 изобретательских приемов, стандартов решения задач, которые могут быть использованы при решении изобретательской задачи. Альтшуллер так же ввел понятие элементарной технической системы, приемлемой для моделирования любой технической системы при рассмотрении, которая осуществляет анализ его функции и особенности более легко и гораздо эффективнее. Эти результаты были использованы для разработки АРИЗ, нового метода проектирования, который привел к тысячам запатентованных изобретений.
Альтшуллер так же заметил, что определенное число приемов встречается в изобретениях в различных областях техники и этот факт натолкнул его на мысль начать поиск основной теории технического творчества. Было установлено, что должен быть разработан систематический, общий метод решения изобретательских задач. Этот метод должен быть основан на последовательном анализе данной проблемы и разрешения индивидуальных физических противоречий.
Рассмотрим ряд основных определений:
– теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) – это наука, изучающая закономерности развития технических систем и разрабатывающая систему методов и приемов для решения технических проблем. Эта наука позволяет не только выявлять и решать творческие задачи в любой области знаний, но и развивать творческое (изобретательское) мышление, развивать качества творческой личности, что даёт возможность изобретателю получать нестандартные идеи решения задач, позволяет прогнозировать развитие систем, в том числе и технических;
|
|
|
– изобретательское мышление – это системное мышление, которое выявляет и разрешает противоречия, лежащие в глубине сложной проблемы (изобретательской задачи);
– противоречие – свойство связи между двумя параметрами системы, при котором изменение одного из этих параметров в нужном для потребителя направлении вызывает недопустимое для потребителя изменение второго параметра;
– система – совокупность элементов, предназначенная для выполнения определенной функции и образующая при своем объединении новое свойство, которым не обладают отдельно взятые элементы.
– Идеальный конечный результат (ИКР) – это ситуация, когда нужное действие получается без каких-либо затрат (потерь), усложнений и нежелательных эффектов.
– Идеальная техническая система - это система, которой нет, а ее функции выполняются, т.е. цели достигаются без средств, или с минимальными затратами. Если от существующей технической системы требуется выполнение какой-либо новой функции и для этого приходится создавать новую систему, то последняя может стать «идеальной», если в ранее существовавшую систему будут внесены такие изменения, которые позволят ей самой выполнять новую функцию.
ФУНКЦИИ И СТРУКТУРА ТРИЗ
Функции ТРИЗ
При решении изобретательских задач всегда присутствует мощная интеллектуальная работа для выявления аналогий, создания метафорических и даже фантастических образов, придумывания новых структур и конструкций, не имеющих прямых логических аналогов. Для развития этих аспектов творчества были опробованы десятки альтернативных методов стимуляции воображения и генерации нетривиальных идей. В итоге сложилось ясное представление о возможностях и ограничениях ТРИЗ.
Возможности ТРИЗ основаны на следующем:
1) ясное формулирование структуры проблемы, редуцирование ее к предельно упрощенной форме в виде бинарного противоречия (или нескольких противоречий), так ТРИЗ обеспечивает правильную диагностику проблемы, выявление ее действительной сути;
2) определение взаимодействующих элементов проблемной ситуации и ресурсов, необходимых и достаточных для решения проблемы, для устранения противоречий;
3) выдвижение идеальных целей, мысленное идеальное моделирование нужных функций, требующихся от будущего решения;
4) использование опыта создания сотен тысяч эффективных изобретений для нахождения решений актуальных проблем;
5) применение законов развития систем для стратегического выбора направления поиска идеи решения;
6) применение строгой дисциплинирующей методики пошагового анализа проблемы и синтеза идеи решения в виде так называемых алгоритмов решения изобретательских задач (АРИЗ).
ТРИЗ позволяет:
· Точно выявить сущность задачи.
· Выявлять основные направления поиска, не упуская многие моменты, мимо которых обычно проходишь.
· Систематизировать поиск информации по выбору задач и поиску направлений решений.
· Найти пути отхода от традиционных решений.
· Мыслить логически, алогически и системно.
· Значительно повысить эффективность творческого труда.
· Сократить время на решение.
· Смотреть на вещи и явления по-новому.
Функции ТРИЗ:
1. Решение творческих и изобретательских задач любой сложности и направленности без перебора вариантов.
2. Решение научных и исследовательских задач.
3. Выявление проблем и задач при работе с техническими системами и при их развитии.
4. Выявление и устранение причин брака и аварийных ситуаций.
5. Максимально эффективное использование ресурсов природы и техники для решения многих проблем.
6. Прогнозирование развития технических систем (ТС) и получение перспективных решений (в том числе и принципиально новых).
7. Объективная оценка решений.
8. Систематизирование знаний любых областей деятельности, позволяющее значительно эффективнее использовать эти знания и на принципиально новой основе развивать конкретные науки.
9. Развитие творческого воображения и мышления.
10. Развитие качеств творческой личности.
11. Развитие творческих коллективов.
Структура ТРИЗ
В состав ТРИЗ (см. рисунок 1.1 и таблицу 1) входят:
1. Законы развития технических систем (ТС).
2. Информационный фонд.
3. Вепольный анализ (структурный вещественно-полевой анализ) технических систем.
4. Алгоритм решения изобретательских задач – АРИЗ.
5. Методы развития творческого воображения.
|
С помощью ТРИЗ решаются известные и неизвестные типы задач. Известные (стандартные) типы изобретательских задач решаются с использованием информационного фонда, а неизвестные (нестандартные) – применением АРИЗ ( рисунок 1.1)
Рисунок 1.1
Таблица 1 ФУНКЦИИ И СТРУКТУРА ТРИЗ.
| Функции | Структура | ||||||||||||||
| Законы развития ТС | АРИЗ | Вепольный анализ | ИНФОРМАЦИОННЫЙ ФОНД | МЕТОДЫ РАЗВИТИЯ ТВОРЧЕСКИХ | |||||||||||
| Стандарты | Технологические эффекты | Приемы | Ресурсы | Воображения | Личности | Коллективов | |||||||||
| Физ. | Хим. | Био. | Матем. | ||||||||||||
| Прогнозирование развития ТС | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |||||
| Поиск задачи | - | - | - | ||||||||||||
| Выбор задачи | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |||||
| Решение задачи | - | - | |||||||||||||
| Оценка решения | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||
| Развитие творческого воображения | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||
| Развитие творческой личности | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |||
| Развитие творческих коллективов | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |||
| Примечание. | В таблице цифрами обозначена очередность применения, что примерно соответствует степени важности этого элемента для данной функции. Знак "-" показывает, что данный элемент для этой функции не используется. | ||||||||||||||
Решение изобретательских задач осуществляется с помощью законов развития технических систем, информационного фонда, вепольного анализа, АРИЗ и, частично, с помощью методов развития творческого воображения.
Информационный фонд состоит из:
· системы стандартов на решение изобретательских задач (типовые решения определенного класса задач);
· технологических эффектов (физических, химических, биологических, математических, в частности, наиболее разработанных из них в настоящее время - геометрических) и таблиц их использования;
· приемов устранения противоречий и таблиц их применения;
· ресурсов природы и техники и способов их использования.
Вепольный анализ (структурный вещественно-полевой анализ) позволяет представить структурную модель исходной технической системы, выявить ее свойства, с помощью специальных правил преобразовать модель задачи, получив тем самым структуру решения, которая устраняет недостатки исходной задачи [4, 11]. Вепольный анализ – это специальный язык формул, с помощью которого легко описать любую техническую систему в виде определенной (структурной) модели. Построенная таким образом модель преобразуют по специальным правилам и закономерностям, получая структурное решение задачи.
Классификация системы стандартов на решение изобретательских задач и сами стандарты построены на основе вепольного анализа технических систем. Кроме того, он включен в программу АРИЗ (это показано стрелками на рисунке 1.1).
АРИЗ представляет собой программу (последовательность действий) по выявлению и разрешению противоречий, т.е. решению задач.
АРИЗ включает: программу, информационное обеспечение, питающееся из информационного фонда (на рис.1.1 показано стрелкой), части предназначенные для выбора задачи и оценки полученного решения, и методы управления психологическими факторами, которые входят составной частью в методы развития творческого воображения.
Методы развития творческого воображения позволяют уменьшить психологическую инерцию при решении творческих задач.
Разработаны теории развития творческой личности [11, 13, 17] и творческих коллективов, которые описывают качества и знакомят с жизненной стратегией творческой личности и творческих коллективов.
При прогнозировании развития техники, поиске и выборе задач и оценке полученного решения используются система законов развития техники и система стандартов на решение изобретательских задач, вепольный анализ.
Рассмотрим более подробно отдельные разделы ТРИЗ.
|
|
|
