вопросы
термины
рабочая тетрадь
практическая работа
презентация
§12. Алгоритм решения изобретательных задач (АРИЗ)

§12. Алгоритм решения изобретательных задач (АРИЗ)

 

АРИЗ — инструмент анализа и поиска решений нетиповых задач. Этот метод, разработанный писателем-фантастом Г.С. Альтшуллером, занимает значительное место в теории решения изобре­тательских задач (ТРИЗ). АРИЗ ориентирует на эффективное ре­шение задач с наименьшими издержками, минимальную передел­ку исходной технической системы и экономически оправданные затраты при внедрении найденного технического решения.

Напомним, что алгоритмэто система правил, совокупность и последовательность действий при решении определенного класса задач. Когда возникает техническая задача, в ее основе обязательно есть какое-либо противоречие. Само решение задачи при этом предполагает поиск, уточнение и устранение этого противоречия.

Следовательно, процесс решения методом АРИЗ заключается в последовательном выполнении действий по выявлению, уточнению и устранению технических противоречий.

Техническому противоречию свойственна такая парадоксальная особенность: при попытке улучшить одну часть (элемент) технической системы непременно ухудшается другая. Под системой понимается целостное единство множества связанных между собой элементов,  обладающих  в  совокупности   взаимообусловленными свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов. Обычно причиной технического противоречия становится физическое противоречие.

Физическое противоречие имеет место тогда, когда объект должен находиться в одном физическом состоянии, чтобы удовлетво­рять какому-то техническому требованию, и в то же время не должен находиться в этом состоянии, чтобы удовлетворять общему требованию задачи.

Покажем, в чем отличие действий человека по АРИЗ от обычной мыслительной работы над одной и той же проблемой. При­ступая к решению проблемы, человек ориентируется на идеальный конечный результат (ИКР). Представление об ИКР определяет направление поиска в создании нового объекта, машины, процесса и т. п.

Сравнение ИКР с реальным техническим объектом позволяет выявить техническое противоречие, которое требуется разрешить (устранить).

Суть метода АРИЗ и состоит в том, чтобы, сравнив идеальное и реальное состояния объекта, выявить техническое противоречие или его причину — физическое противоречие и устранить (разрешить) их с помощью алгоритма уже существующей последовательности действий при решении подобных поисковых задач.

Приведем упрощенный вариант процедур АРИЗ

1. Выбор задачи.

•   Определить конечную цель решения задачи.

•   Проверить обходной путь. Допустим, что задача нерешаема. Надо поставить другую задачу, чтобы получить требуемый конечный результат.

•     Определить, какой вариант постановки задачи целесообразнее.

•   Определить требуемые количественные показатели.

•   Уточнить требования, вызванные конкретными условиями, в которых предполагается реализация изобретения.

•   Уточнить задачу, используя патентную информацию.

•    Применить оператор «размер, время, стоимость» — РВС (см. ниже).

Построение модели задачи.

•  Записать условия задачи, не используя специальные термины.

•  Выделить и записать конфликтующую пару элементов. При этом в конфликтующую пару обязательно должно входить изделие и элемент, с которым оно взаимодействует. Таких пар несколько, но достаточно взять одну, элементы которой находятся в том состоянии, которое обеспечивает наилучшее осуществление производственного процесса.

•  Записать два взаимодействия элементов конфликтующей пары — имеющееся и то, которое надо ввести: полезное и вредное.

•  Записать стандартную формулировку модели задачи, указав конфликтующую пару и техническое противоречие.

Анализ модели задачи.

•   Выбрать из элементов, входящих в модель задачи, тот, который можно легко изменить, и т. д.

•   Записать стандартную формулировку ИКР. Элемент сам устраняет вредное взаимодействие, сохраняя способность выполнять полезное взаимодействие.

•   Выделить ту зону элемента, которая не справляется с требуемым по ИКР комплексом двух взаимодействий.

•    Сформулировать противоречивые физические требования, предъявляемые к состоянию выделенной зоны элемента конфликтующими взаимодействиями.

•    Записать стандартные формулировки физического противоречия.

Устранение физического противоречия.

•   Рассмотреть простейшие преобразования выделенной зоны элемента, т. е. разделение противоречивых свойств (в пространстве, во времени и т. д.). Если получен физический эффект, перейти к процедуре 5, если нет, то перейти к процедуре 2.

•    Использовать таблицу типовых моделей задач и вепольных преобразований. Если получен физический ответ, перейти к процедуре 4, если нет, перейти к процедуре 3.

•   Использовать таблицу применения физических эффектов и явлений. Если получен физический ответ, перейти к процедуре 5, если нет, перейти к процедуре 4.

•   Использовать таблицу основных приемов устранения технических противоречий. Если до этого получен физический ответ, использовать таблицу для его проверки.

•    Перейти от физического ответа к техническому: сформулировать способ и дать схему устройства, осуществляющего этот способ.

Предварительная оценка полученного решения.

•   Провести предварительную оценку.

•   Проверить формальную новизну полученного решения.

•    Выяснить, какие подзадачи могут возникнуть при технической разработке полученной идеи. Записать возможные подзадачи — изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.

Развитие полученного ответа.

•   Определить, как должна быть изменена надсистема, в которую входит измененная система.

•   Проверить, может ли измененная система применяться поновому.

•   Использовать полученный ответ при решении других технических задач.

Анализ хода решения.

•   Сравнить реальный ход решения с теоретическим. Если есть отклонения, записать их.

•   Сравнить полученный ответ с табличными данными (таблица физических эффектов, таблица основных приемов). Если есть отклонения, записать их.

Конкретизировать и упорядочить различные процедуры (этапы) АРИЗ позволяют специальные приемы моделирования ситуаций: операторы РВС (размеры, время, стоимость), метод маленьких человечков, вепольный анализ.

Операторы РВС

Составляющие РВС (размеры, время, стоимость) прямо под­сказывают, что нужно сделать с условием задачи.

А. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?

В. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до нуля. Как теперь решается задача?

С. Мысленно меняем время протекания процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до нуля. Как те­перь решается задача?

  Мысленно меняем время от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?

E.  Мысленно меняем стоимость от заданной величины до нуля. Как теперь решается задача?

Мысленно меняем стоимость от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?

   Метод маленьких человечков (ММЧ)

 

ММЧ заключается в создании воображаемой ситуации, когда в технической системе действуют маленькие человечки. На первом этапе нужно нарисовать модель (схему) задачи с участием плохих маленьких человечков (качество рисунков не имеет значения). На втором этапе работы дополняем схему командой хороших маленьких человечков, которая противостоит плохим.

В третьем этапе хороших маленьких человечков нужно заменить таким веществом, свойством, объектом или условием, которые могут выполнить роль маленьких человечков.

            

Вепольный анализ

Название приема сложено из двух слов вещество и поле. Веполь — это модель минимальной работоспособной технической системы, состоящей из двух веществ и поля. В природе нет веществ или элементов, которые не находились бы в какой-либо взаимосвязи с другими веществами или элементами. Эти взаимодействия в АРИЗе выражаются графически и обозначают два каких-нибудь вещества В] и В2 и одно поле П, которое воздействует на эти вещества:

Рис. 10

Специальная символика для вепольного анализа приведена в таблице. Условные обозначения позволяют экономить не только бумагу, но и время, ограждая мысль от метаний и ошибок.

Символика вепольного анализа

Д веполь в общем виде

- - общая взаимосвязь (нормальная)

—» направленное действие

о взаимодействие

~> вредное воздействие

-----бездействие (молчание)

=* переход к преобразованию веполя

-/- разрушение связей

В общее обозначение вещества

П общее обозначение поля

П —> поле на вЦходе

-» П поле на выходе

 

Первое вещество (В,) — это сама техническая система, в которой выделены только те свойства, которые вызывают противоречие. Замена названия объекта нейтральным словом вещество позволяет отвлечься от обычного представления об этом техническом устройстве.

Вещество в веполе — это условное обозначение любой технической системы (или ее части), внешней среды и даже живых организмов.

Понятие поля в вепольном анализе также отличается от принятого в физике. В вепольном анализе поля могут быть самые разные: механические (удар, давление), звуковые, тепловые, электрические, магнитные, электромагнитные, оптические (УФ, ИК, видимые лучи), ионизирующие и радиоактивные, химические, запаховые и т.д. Иными словами, под полем понимают любое воздействие, обеспечи­вающее получение нужного результата.

Второе вещество 2) — любая система, обеспечивающая связь поля с первым веществом и способствующая разрешению противоречия.

В вепольном анализе не рекомендуется вводить третье вещество, так как в этом случае система не будет минимальной, т. е. приближенной к идеальной.

Идеальная техническая системаэто нематериальная (воображаемая) система, которая способна выполнять функции реальной. Замена реальных технических систем идеальными в процессе решения конструкторских задач — основное направление в развитии техники и изобретательства.

Правила АРИЗ

1. АРИЗ — инструмент мышления, а не заменитель мышления. Не спешите, тщательно обдумывайте формулировку каждого шага, обязательно записывайте все соображения, возникшие по ходу решения задачи.

2. АРИЗ — инструмент для решения нестандартных задач. Проверьте: может быть, ваша задача решается уже знакомыми методами.

3.  В АРИЗе источником психологической инерции служит привычная техническая терминология, которая мешает представить задачу в идеальном (нематериальном) виде. Поэтому при постановке задачи нужно указывать не то, что нужно сделать, а тот нежелательный эффект, который необходимо устранить. На других ша­гах (этапах) АРИЗа могут быть использованы приемы, устраняющие психологическую инерцию: операторы РВС, метод маленьких человечков и вепольный анализ.

Вы познакомились с основными методами решения творческих (преимущественно технических) задач. Однако, чтобы применить тот или иной метод, нужно знать, какой конечный результат вам нужно получить.

Все рассмотренные методы можно разделить на неалгоритмические (мозговая атака, различные списки контрольных вопросов, синектика, методы фокальных объектов, морфологический анализ и др.) и алгоритмический (АРИЗ). Все неалгоритмические методы творчества направлены на резкое увеличение числа вариантов решения, а в АРИЗе целенаправленно отбираются не любые, а одно или несколько сильных решений. Достоинства и недостатки методов представлены в таблице:

 Сравнительная таблица методов решения творческих задач

Достоинства

Недостатки

 

Неалгоритмические методы

Решают относительно простые задачи

Неэффективность при решении сложных задач

Резко увеличивают количество новых идей

Низкая вероятность продуцирования новой качественной идеи

Принципиально доступны в усвоении

Нет корректного отечественного опыта применения

Иногда опираются на коллективный опыт

Не развиваются на качественном уровне

 

Не дают критериев оценки полученных идей

Позволяет решать конкретные задачи и прогнозировать развитие техники. Повышает КПД при решении сходных изобретательских задач

Труден в освоении, требует постоянного поддержания изобретательской формы

Может эффективно использоваться и в нетехнических областях (педагогика, социология и т.д.)

В настоящее время в АРИЗе слабо разработаны принципы решения задач в области химии и радиотехники

Опирается на широкий опыт многих изобретателей, достижений физики, химии и т.п.

Дает лишь идеи решения, а не конструкции (как и все другие методы)

Технологичность метода позволяет овладеть его основными процедурами и приемами

 

Придает решающему задачу уверенность в успехе

 

 

 

 
Закрыть