Алгоритм решения изобретательских задач реферат

Обновлено: 05.07.2024

Пример готового реферата по предмету: Концепция современного естествознания

Содержание

1. История ТРИЗ. Развитие основных компонентов

2. Структура ТРИЗ

2.1 Законы развития технических систем в приложении к ТРИЗ

2.2 Алгоритм решения изобретательских задач

2.3 Вепольный анализ

2.4 Методы развития творческого воображения

Выдержка из текста

Например, заманчиво делать ткани и одежду из прочных полимерных пленочных материалов. Но тут возникает противоречие. Ткань, идущая на одежду, должна иметь мельчайшие поры, чтобы пропускать воздух и пары. А если в пленочной ткани сделать поры, ее прочность резко снизится. Каждое техническое противоречие обусловлено конкретными физическими причинами. В приведенном примере ткань должна иметь поры, чтобы пропускать воздух, и в то же время не должна иметь пор с целью повышения прочности. Это — физическое противоречие (ФП): к одной и той же части системы предъявляются взаимно противоположные требования. Известны принципы разрешения физических противоречий (например, разделение противоречивых свойств в пространстве или во времени).

Разрешение физических противоречий необходимо для устранения конфликта, из-за которого возникла задача. В структуре программы и правилах выполнения отдельных операций отражены объективные закономерности развития технических систем. Поскольку программу реализует человек, АРИЗ предусматривает операции по управлению психологическими факторами. Эти операции позволяют гасить психологическую инерцию, которая обычно присуща каждому человеку, и стимулировать работу воображения. Разрешение физических противоречий необходимо для устранения конфликта, из-за которого возникла задача. В структуре программы и правилах выполнения отдельных операций отражены объективные

Количество информации на сегодняшний день постоянно растет, а вот методология ее обработки не успевает совершенствоваться такими же быстрыми темпами. Происходит снижение эффективности работы современного человека. Решить такую проблему способен тайм-менеджмент, который включает в себя совокупность технологий, позволяющих самостоятельно повышать эффективность управления временем, брать под контроль возрастающий объем задач.

Речь идет о так называемой Теории решения изобретательских задач (то есть ТРИЗ), которая была создана для поиска новых решений в технике. Так как менеджеру или предпринимателю часто приходится решать задачи, очень похожие на изобретательские, уже в 90-е годы методы теории стали использоваться и в сфере бизнеса.

В наше время у детей повышается актуальность игры с помощью информации из телевидения, видео, интернета. Но эти источники являются пассивными для восприятия, а для детей важно, чтобы были мыслительные операции, гибкость мышления.

Среди целей, предъявляемых к современному школьному образованию, выделяется формирование личности, способной решать поставленные перед ней задачи в условиях рыночной экономики, в частности, быстро находить наиболее оптимальное и эффективное решение преодолеваемой проблемы.

Методологической основой исследования являются общефилософские принципы объективности, требующие глубокого анализа множества факторов, влияющих на развитие изучаемого явления; диалектика как общий методе познания, предлагающий целостное всестороннее рассмотрение явлений в их развитии и взаимосвязи; системный подход как общеметодологический принцип науки; принцип историзма, предлагающий генетический объективный подход к изучению явлений, а также следующие подходы и концепции:

Список литературы

1.Альтшуллер Г.С. Найти идею: введение в ТРИЗ-теорию решения изобретательских задач /Генрих Альтшуллер; [предисл. С. Турко ; послесл. Л. Комарчевой].

2.Альтшуллер Г., Гаджиев Ч., Фликштейн И. Введение в вепольный анализ. — Баку, ОЛМИ, 1973, — 26 с.

3. июня – 2 июля 1984 г. — Новосибирск, 1984, с. 52-54.

В данном реферате рассматриваются все основные методы и средства теории решения изобретательских задач , среди которых присутствуют как основное классические методы, так и наиболее реже применяемые методы.
По всем применяемым методам приводятся их особенности, условия проведения, а также наиболее значимые достоинства и недостатки. По каждому из методов изложена его суть и задача. Также приведены контрольные вопросы, которые составляются на основе опыта решения сложных задач.

Содержание

Введение………………………..……………………………………………….…4
1. Основы ТРИЗ..……………………………………………………..…..……. 5
2. Методы и средства, применяемые в теории решения изобретательских задач…..……………………………………………………………………..…..…7
3. Рекомендации по использованию методов ТРИЗ…. ……………………..12
4. Обзор ряда современных методов инженерного творчества…. …. 14
4.1. Методы фокальных объектов и гирлянд ассоциаций…………………….14
4.2. Метод контрольных вопросов…………………………..….…………. …16
4.3. Метод матриц открытий…………. ………………………………..…. 18
4.4. Метод десятичных матриц поиска (ДМП)…………………..……..…. 18
4.5 Метод организующих понятий…….……………………………………. 19
4.6. Метод функционального конструирования……………………………….20
4.7. Обобщенный эвристический метод……………….……………….……. 21
Заключение…………………………………………………………………….…24
Литература…………………………………………………………………….…25

Прикрепленные файлы: 1 файл

реферат-КАНЕ..docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

студент группы 103119

Руководитель: Кане М.М.

2. Методы и средства, применяемые в теории решения изобретательских задач…..………………………………………………………… …………..…..…7

3. Рекомендации по использованию методов ТРИЗ…. ……………………..12

4. Обзор ряда современных методов инженерного творчества…. …. 14

4.1. Методы фокальных объектов и гирлянд ассоциаций…………………….14

4.2. Метод контрольных вопросов………… ………………..….…………. …16

4.3. Метод матриц открытий…………. …… …………………………..…. 18

4.4. Метод десятичных матриц поиска (ДМП)…………………..……..…. 18

4.5 Метод организующих понятий…….… …………………………………. 19

4.6. Метод функционального конструирования……………………………….20

4.7. Обобщенный эвристический метод……………….……………….……. 21

По всем применяемым методам приводятся их особенности, условия проведения, а также наиболее значимые достоинства и недостатки. По каждому из методов изложена его суть и задача. Также приведены контрольные вопросы, которые составляются на основе опыта решения схожных задач.

Появление ТРИЗ было вызвано потребностью ускорить изобретательский процесс, исключив из него элементы случайности: внезапное и непредсказуемое озарение, слепой перебор и отбрасывание вариантов, зависимость от настроения и т. п. Кроме того, целью ТРИЗ является улучшение качества и увеличение уровня изобретений за счёт снятия психологической инерции и усиления творческого воображения.

Основные функции и области применения ТРИЗ:

решение изобретательских задач любой сложности и направленности;
прогнозирование развития технических систем;
пробуждение, тренировка и грамотное использование природных способностей человека в изобретательской деятельности (прежде всего образного воображения и системного мышления);
совершенствование коллективов (в том числе творческих) по направлению к их идеалу (когда задачи выполняются, но на это не требуется никаких затрат).

ТРИЗ не является строгой научной теорией. ТРИЗ представляет собой обобщённый опыт изобретательства и изучения законов развития науки и техники.

В результате своего развития ТРИЗ вышла за рамки решения изобретательских задач в технической области, и сегодня используется также в нетехнических областях (бизнес, искусство, литература, педагогика, политика и др.).

Основой ТРИЗ являются программа последовательных операций для выявления и устранения технических противоречий, средства управления психологическими факторами и информационный фонд. Техническое противоречие проявляется тогда, когда известными способами при попытке улучшить одну часть (или один параметр) технической системы недопустимо ухудшается другая часть (или другой параметр). Например, заманчиво делать ткани и одежду из прочных полимерных пленочных материалов. Но тут возникает противоречие. Ткань, идущая на одежду, должна иметь мельчайшие поры, чтобы пропускать воздух и пары. А если в пленочной ткани сделать поры, ее прочность резко снизится. Каждое техническое противоречие обусловлено конкретными физическими причинами. В приведенном примере ткань должна иметь поры, чтобы пропускать воздух, и в то же время не должна иметь пор с целью повышения прочности. Это — физическое противоречие (ФП): к одной и той же части системы предъявляются взаимно противоположные требования. Известны принципы разрешения физических противоречий (например, разделение противоречивых свойств в пространстве или во времени).

Поскольку программу реализует человек, АРИЗ предусматривает операции по управлению психологическими факторами. Эти операции позволяют гасить психологическую инерцию, которая обычно присуща каждому человеку, и стимулировать работу воображения. Разрешение физических противоречий необходимо для устранения конфликта, из-за которого возникла задача.

Научно-техническая революция требует, чтобы задачи высших уровней решались во все более короткие сроки. Обычный путь интенсификации процесса решения состоит в увеличении числа людей, одновременно работающих над одной проблемой. Но возможности такой интенсификации почти исчерпаны: сосредоточение большого числа людей на решении одной технической проблемы ведет к уменьшению интенсивности работы на других направлениях.

Когда техническая проблема встаёт перед изобретателем впервые, она обычно сформулирована расплывчато и не содержит в себе указаний на пути решения. В ТРИЗ такая форма постановки называется изобретательской ситуацией. Главный её недостаток в том, что перед инженером оказывается чересчур много путей и методов решения. Перебирать их все трудоёмко и дорого, а выбор путей на удачу приводит к малоэффективному методу проб и ошибок.

Поэтому первый шаг на пути к изобретению — переформулировать ситуацию таким образом, чтобы сама формулировка отсекала бесперспективные и неэффективные пути решения. При этом возникает вопрос, какие решения эффективны, а какие — нет?

На практике идеальный конечный результат редко достижим полностью, однако он служит ориентиром для изобретательской мысли. Чем ближе решение к ИКР, тем оно лучше.

Формулировка мини-задачи способствует более точному описанию задачи:

Из каких частей состоит система, как они взаимодействуют?
Какие связи являются вредными, мешающими, какие — нейтральными, и какие — полезными?
Какие части и связи можно изменять, и какие — нельзя?
Какие изменения приводят к улучшению системы, и какие — к ухудшению?

Методы и средства, применяемые в теории решения изобретательских задач

В ТРИЗ разработан комплекс методов и средств для решения инженерных задач различной сложности:

1. Типовые приемы устранения технических противоречий.

2. Стандарты на решение типовых изобретательских задач с применением вепольного анализа

3. Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ), рекомендуемый для нетиповых, сложных задач.

4. Фонды физических и химических эффектов и явлений, применяемых при решении изобретательских задач

В последние годы авторы ТРИЗ разработали также ряд специальных методик и рекомендаций [3]:

1.Методические рекомендации по формулированию и решению исследовательских задач.

2.Скрытые резервы совершенствования продукции.

3.Методические рекомендации по выявлению и формулированию задпч

4.Методика проведения прогноза на базе ТРИЗ.

5.Типовые ошибки в формулировании задач и приемы их устранения

6.Типовые ошибки в развитии технических систем.

Типовые приемы устранения технических противоречий.

Так было выявлено 40 типовых приемов Для организации их использования была разработана специальная таблица [3], в которой по вертикали располагаются 39 характеристик технических систем, которые по условиям задачи необходимо улучшить (вес, длина, площадь, объем подвижного или неподвижного объекта, скорость, напряжение, устойчивость, прочность) По горизонтали - те же 39 характеристик, которые при этом недопустимо ухудшаются.

Допустим, нам надо что-то улучшить в нашей системе. Выбираем один m известных методов, способных это сделать. Если улучшение достигается без вредных последствий, то проблема решена, изобретательская задача отсутствует. Если же использование известных методов или средств приводит к какому-либо вредному эффекту, то обращаемся к таблице. на пересечении граф и колонок с наименованиями улучшаемой и ухудшаемой характеристик находим номера приемов, позволяющих с наибольшей вероятностью устранить возникшее техническое противоречие. Список приемов, регламентируемых ТРИЗ |3], содержит также примеры их применения.

Стандарты на решение типовых изобретательских задач с использованием вепольного анализа.

Анализ патентного фонда показал, что все изобретательские задачи можно разделить на два вида: типовые и нетиповые. Типовые решаются но четким правилам в один - два хода. Правила, основанные на известных законах развития технических систем, указывают, как должна быть преобразована сходная система. Называются такие правила стандартами на решение изобретательских задач, а совокупность этих правил, определенным образом классифицированных, называется системой стандартов.

1. ВВЕДЕНИЕ

Возможно ли научиться изобретать более успешно, направленно, как-то учитывать весьма богатый изобретательский опыт предшественников (и если да, то в чём этот опыт состоит?). Каково действительно соотношение в успешном изобретательстве изобретательской техники (которую можно и должно выявлять и осваивать) и соответствующих природных (то есть врождённых, не поддающихся новообразованию) способностей изобретателя? Советский инженер-патентовед, изобретатель, писатель и учёный Генрих Альтшуллер был убеждён в возможности выявить из опыта предшественников устойчиво повторяющиеся приёмы успешных изобретений и возможности обучить этой технике всех заинтересованных и способных к обучению. С этой целью было проведено исследование более 40 тыс. авт. свидетельств и патентов и на основе выявленных закономерностей развития технических систем и приёмов изобретательства разработана Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ), знаменем которой стал призыв превратить искусство изобретательства в точную науку.

2. ИСТОРИЯ

Г. С. Альтшуллер начал изобретать с раннего возраста. В 17 лет он получил своё первое авторское свидетельство (9 ноября 1943), а к 1950 году число изобретений перевалило за десять. Широко распространено мнение, что изобретения приходят неожиданно, с озарением, но Альтшуллер, будучи учёным и инженером, задался целью выявить, как делаются изобретения, и есть ли у творчества свои закономерности. Для этого он за период с 1946 по 1971 исследовал свыше 40 тысяч патентов и авторских свидетельств, классифицировал решения по 5-ти уровням изобретательности и выделил 40 стандартных приёмов, используемых изобретателями. В сочетании с алгоритмом решения изобретательских задач (АРИЗ), это стало ядром ТРИЗ.

В дальнейшем Альтшуллер продолжил развитие ТРИЗ и дополнил его теорией развития технических систем (ТРТС), в явном виде сформулировав главные законы развития технических систем [3] . За 60 лет развития, благодаря усилиям Альтшуллера, его учеников и последователей, база знаний ТРИЗ-ТРТС постоянно дополнялась новыми приёмами и физическими эффектами, а АРИЗ претерпел несколько усовершенствований. Общая же теория была дополнена опытом внедрения изобретений, сосредоточенном в его жизненной стратегии творческой личности (ЖСТЛ). Впоследствии этой объединённой теории было дано наименование общей теории сильного мышления (ОТСМ).

3. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ТРИЗ

Законы развития технических систем (ТС)
Информационный фонд ТРИЗ
Вепольный анализ (структурный вещественно-полевой анализ) технических систем
Алгоритм решения изобретательских задач — АРИЗ
Методы развития творческого воображения

4. ОСНОВЫ ТРИЗ

4.1. Изобретательская ситуация и изобретательская задача

Когда техническая проблема встаёт перед изобретателем впервые, она обычно сформулирована расплывчато и не содержит в себе указаний на пути решения. В ТРИЗ такая форма постановки называется изобретательской ситуацией. Главный её недостаток в том, что перед инженером оказывается чересчур много путей и методов решения. Перебирать их все трудоёмко и дорого, а выбор путей наудачу приводит к малоэффективному методу проб и ошибок.

Из каких частей состоит система, как они взаимодействуют?
Какие связи являются вредными, мешающими, какие — нейтральными, и какие — полезными?
Какие части и связи можно изменять, и какие — нельзя?
Какие изменения приводят к улучшению системы, и какие — к ухудшению?

4.2. Противоречия

После того, как мини-задача сформулирована и система проанализирована, обычно быстро обнаруживается, что попытки изменений с целью улучшения одних параметров системы приводят к ухудшению других параметров. Например, увеличение прочности крыла самолёта может приводить к увеличению его веса, и наоборот — облегчение крыла приводит к снижению его прочности. В системе возникает конфликт, противоречие.

4.3.1. Система приёмов

Анализ многих тысяч изобретений позволил выявить, что при всём многообразии технических противоречий большинство из них решается 40 основными приёмами.

Работа по составлению списка таких приёмов была начата Г. С. Альтшуллером ещё на ранних этапах становления теории решения изобретательских задач. Для их выявления понадобился анализ более 40 тысяч авторских свидетельств и патентов. Приёмы эти и сейчас представляют для изобретателей большую эвристическую ценность. Их знание во многом позволяет облегчить поиск ответа.

Но эти приёмы показывают лишь направление и область, где могут быть сильные решения. Конкретный же вариант решения они не выдают. Эта работа остаётся за человеком.

Система приёмов, используемая в ТРИЗ, включает простые и парные (прием-антиприем).

Простые приёмы позволяют разрешать технические противоречия. Среди простых приёмов наиболее популярны 40 основных приёмов.

Парные приёмы состоят из приёма и антиприёма, с их помощью можно разрешать физические противоречия, так как при этом рассматривают два противоположных действия, состояния, свойства.

4.3.2. Стандарты на решение изобретательских задач

Стандарты на решение изобретательских задач представляют собой комплекс приёмов, использующих физические или другие эффекты для устранения противоречий. Это своего рода формулы, по которым решаются задачи. Для описания структуры этих приёмов Альтшуллером был создан вещественно-полевой (вепольный) анализ.

Система стандартов состоит из классов, подклассов и конкретных стандартов. Эта система включает 76 стандартов. С помощью этой системы можно не только решать, но выявлять новые задачи и прогнозировать развитие технических систем.

4.3.3. Технологические эффекты

Технологический эффект — это преобразование одних технологических воздействий в другие. Могут требовать привлечения других эффектов — физических, химических и т. п.

4.3.3.1. Физические эффекты

Известно около пяти тысяч физических эффектов и явлений. В разных областях техники могут применяться различные группы физических эффектов, но есть и общеупотребительные. Их примерно 300—500.

4.3.3.2. Химические эффекты

Химические эффекты — это подкласс физических эффектов, при котором изменяется только молекулярная структура веществ, а набор полей ограничен в основном полями концентрации, скорости и тепла. Ограничившись лишь химическими эффектами, зачастую можно ускорить поиск приемлемого решения.

4.3.3.3. Биологические эффекты

Биологические эффекты — это эффекты, производимые биологическими объектами (животными, растениями, микробами и т. п.). Применение биологических эффектов в технике позволяет не только расширить возможности технических систем, но и получать результаты, не нанося вреда природе. С помощью биологических эффектов можно выполнять различные операции: обнаружение, преобразование, генерирование, поглощение вещества и поля и другие операции.

4.3.3.4. Математические эффекты

Среди математических эффектов наиболее разработанными являются геометрические. Геометрические эффекты — это использование геометрических форм для различных технологических преобразований. Широко известно применение треугольника, например, использование клина или скользящих друг по другу двух треугольников.

4.3.4. Ресурсы

Вещественно-полевые ресурсы (ВПР) — это ресурсы, которые можно использовать при решении задач или развитии системы. Использование ресурсов увеличивает идеальность системы.

4.4. Законы развития технических систем

Основная статья: Законы развития технических систем

Статика — законы 1-3, определяющие условия возникновения и формирования ТС;
Кинематика — законы 4-6, 9 определяют закономерности развития вне зависимости от воздействия физических факторов. Важны для периода начала роста и расцвета развития ТС;
Динамика — законы 7-8 определяют закономерности развития ТС от воздействия конкретных физических факторов. Важны для завершающего этапа развития и перехода к новой системе.

4.5. Вещественно-полевой (вепольный) анализ

Основная статья: Веполь Вепольный анализ

Веполь (вещество + поле) — модель взаимодействия в минимальной системе, в которой используется характерная символика.

Ещё одна техника, которая широко используется изобретателями, заключается в анализе веществ, полей и других ресурсов, которые не используются, и которые находятся в системе или рядом с ней.

4.6. АРИЗ — алгоритм решения изобретательских задач

основная статья: АРИЗ

Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) — пошаговая программа (последовательность действий) по выявлению и разрешению противоречий, то есть решению изобретательских задач (около 85 шагов).

собственно программу,
информационное обеспечение, питающееся из информационного фонда
методы управления психологическими факторами, которые входят составной частью в методы развития творческого воображения (РТВ).

5. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ПОДХОДЫ

Метод проб и ошибок
Мозговой штурм
Метод синектики
Морфологический анализ
Метод фокальных объектов
Метод контрольных вопросов

6. КРИТИКА ТРИЗ

Когда разговор заходит о ТРИЗ, то обычно говорят о методологии ТРИЗ,уходя от факта, что с помощью неё было создано множество мелких изобретений и производственных улучшений, рационализаций. В то же самое время, ни одно серьезное открытие мирового уровня не было сделано методами ТРИЗ.
В ТРИЗ была предпринята попытка сформулировать законы развития технических систем, которые должны были лечь в основу ТРИЗ и в основу общей методологии решения задач. Однако большинство из сформулированных законов таковыми не являются. Их скорее следовало бы назвать закономерностями развития техники, причём далеко не полными. По этой причине стройной методологии решения задач, основанной на законах развития, так и не появилось. А сформулированные законы в основном использовались в качестве методических обоснований к приводимым примерам изобретений.
Усовершенствование АРИЗ (создание новых модификаций от АРИЗ-77 до АРИЗ-85В) шло не по пути устранения допущенных неточностей в процедурах выявления противоречия, а по пути усложнения алгоритма. В результате последняя официальная модификация алгоритма АРИЗ-85В превратилась в чрезвычайно громоздкую и малопригодную для практического использования конструкцию.
В ТРИЗ так и не были найдены чёткие механизмы перехода от сформулированного противоречия к его практическому разрешению. Это создавало серьёзные сложности в решении реальных задач с помощью АРИЗ.
ТРИЗ декларировала отказ от методологии активизации перебора вариантов, однако часть так называемых инструментов ТРИЗ представляли собой именно такие методы (метод маленьких человечков, оператор РВС, вепольный анализ).
Вепольный анализ представлялся в ТРИЗ научным подходом, в основе которого заложен анализ закономерностей структурного развития технических объектов. Однако допущение использования в веполях несуществующих физических полей, а также возможность неоднозначной трактовки вепольных конструкций и правил их преобразования позволяют отнести вепольный анализ скорее к методам активизации перебора вариантов, чем к научному анализу.
Наиболее близким к идее формализации процедуры решения изобретательских задач было создание в ТРИЗ таблицы и приёмов разрешения технических противоречий. Этот подход был основан на статистическом анализе существующих на то время описаний изобретений. Однако, несмотря на имеющиеся перспективы, он не получил в ТРИЗ дальнейшего развития и по причине ряда имевшихся недостатков и морального устаревания статистических выводов утратил свою актуальность для практического использования.
Распространено мнение о возможности внедрения ТРИЗ в реальное производство. Однако по своей сути ТРИЗ является индивидуальным методом решения задач, применение которого является личным выбором для человека. По этой причине сделать ТРИЗ частью того или иного производственного процесса затруднительно, хотя предприятие может организовать обучение ТРИЗ своих сотрудников с целью повышения их творческих возможностей.

7. СОВРЕМЕННАЯ ТРИЗ

Современная ТРИЗ включает в себя несколько школ, развивающих классическую ТРИЗ и добавляющих новые разделы, отсутствующие в классике. Глубоко проработанное техническое ядро ТРИЗ (приёмы, АРИЗ, вепольный анализ) остаётся практически неизменным, и деятельность современных школ направлена в основном на переосмысление, реструктурирование и продвижение ТРИЗ, то есть имеет больше философский и рекламный, чем технический, характер. В связи с этим современные школы ТРИЗ нередко упрекаются (как со стороны, так и взаимно) в бесплодии и пустословии. ТРИЗ активно применяется в области рекламы, бизнеса, [14] искусства, раннего развития детей и так далее, хотя изначально был рассчитан на техническое творчество.

Классическая ТРИЗ является общетехнической версией. Для практического использования в технике необходимо иметь множество специализированных версий ТРИЗ, отличающихся между собой номенклатурой и содержанием информационных фондов. Некоторые крупные корпорации применяют элементы ТРИЗ, адаптированные к своим областям деятельности.

В настоящее время отсутствуют специализированные версии ТРИЗ для стимуляции открытий в области наук (физики, химии, биологии и так далее).

ТРИЗ учит решать изобретательские задачи. Известные – с помощью Информационного фонда, неизвестные – с помощью АРИЗ. Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) является, пожалуй, самым популярным и действенным элементом (и инструментом) теории Альтшуллера.

Поскольку АРИЗ занимает важное место в теории изобретательских задач, в этом уроке мы попробуем дать ответ на вопрос: какие алгоритмы ТРИЗ используются для поиска наиболее подходящих решений и как с ними эффективно работать?

Содержание:

Что такое АРИЗ?

Алгоритмом Г. С. Альтшуллер назвал свою методику в широком, а не узком, математическом смысле. Алгоритм решения изобретательских задач не требовал жесткой точности, как, например, алгоритм извлечения квадратного корня из целого положительного числа. Он отличался гибкостью: разные задачи могли решаться разными путями, зависящими не только от условий задачи, но и от знаний, опыта и способностей самого изобретателя.

АРИЗ – это комплексная программа алгоритмического типа, основанная на законах развития технических систем и предназначенная для анализа и решения изобретательских задач.

1	Программа АРИЗ – последовательность операций по выявлению и разрешению противоречий, анализу исходной ситуации и выбору задачи для решения, синтезу решения, анализу полученных решений и выбору наилучшего из них, накоплению наилучших решений и обобщению этих материалов для улучшения способа решения других задач. Структура программы и правила ее выполнения базируются на законах и закономерностях развития техники.
2	Информационное обеспечение, включает в себя систему стандартов на решение изобретательских задач; технологические эффекты (физические, химические, биологические, математические, в частности, наиболее разработанных из них в настоящее время – геометрические); приемы устранения противоречий; способы применения ресурсов природы и техники.
3	Методы управления психологическими факторами, ведь программа АРИЗ предназначена для использования человеком. Помимо преодоления психологической инерции, технология позволяет развивать творческое воображение необходимое для решения сложных изобретательских задач.

Естественно, необходимо рассмотреть и терминологию.

Основные понятия АРИЗ

Категориальный аппарат АРИЗ достаточно прост и базируется на двух основных понятиях: противоречиях и идеальном конечном результате. Рассмотрим их детально и проиллюстрируем примерами.

Противоречия

Противоречие – взаимодействие противоположных, взаимоисключающих сторон и тенденций, предметов и явлений, которые вместе с тем находятся во внутреннем единстве. В случае с ТРИЗ и АРИЗ решение проблемы строится на последовательности по выявлению и разрешению противоречий, устранению их причин. АРИЗ апеллирует к трем видам противоречий, благодаря которым выявляются причинно-следственные связи. Их определение необходимо для понимания сути решения задачи, поэтому рассмотрим их детальнее.

Поверхностное противоречие (ПП)

Углубленное противоречие (УП)

Это противоречие между определенными частями, качествами или параметрами системы. УП возникает при улучшении одних частей (качеств или параметров) системы с учетом недопустимости ухудшения других, когда полезное действие вызывает одновременно и вредное. Обычно приходится искать компромисс, то есть чем-то жертвовать ради решения (скоростью работы, габаритами и т. д.). Таким образом, углубленное противоречие представляет собой причину возникновения поверхностного противоречия, усиливая его. Г. С. Альтшуллер, указывая, что для решения задачи нужно изменить технические характеристики объекта, называл это противоречие техническим (ТП). Пример: кастрюля должна нагреваться, ведь только так возможно приготовление еды. Это вступает в противоречие с потребностью снимать кастрюлю руками.

Обостренное противоречие (ОП)

Предъявление диаметрально противоположных свойств (например, физических) к определенной части технической системы. Оно необходимо для определения причин, породивших углубленное противоречие, другими словами, является дальнейшим его углублением. Порой это нужно для выявления первопричины. Для многих незнакомых с АРИЗ такая формулировка звучит непривычно, ведь ОП подразумевает, что часть ТС должна находиться сразу в двух взаимоисключающих состояниях: быть холодной и горячей, подвижной и неподвижной и т.д. Изучение причин, породивших углубленное (техническое) противоречие приводит к необходимости выявления противоречивых физических свойств системы, поэтому Г. С. Альтшуллер назвал его физическим противоречием (ФП). Пример: кастрюля должна быть горячей, чтобы готовить в ней еду, и холодной, чтобы снимать ее руками. Но достаточно, чтоб горячим было только дно и стенки. А вот ручки можно сделать из теплоизоляционного материала. Так мы приходим к решению.

Идеальный конечный результат (ИКР)

✔	Идеальная техническая система – это система, которой нет, а ее функции выполняются, другими словами, цели достигаются без средств. Мы приводили пример такой ТС, описывая закон увеличения степени идеальности системы.
✔	Идеальное вещество – вещества нет, а функции его (прочность, непроницаемость и т.д.) остаются. Этим объясняется современная тенденция использовать все более легкие и более прочные материалы.
✔	Идеальная форма – обеспечивает максимум полезного эффекта, например, прочность при минимуме используемого материала.
✔	Идеальный процесс – получение результатов без процесса, то есть мгновенно. Сокращение процесса изготовления изделий – цель любой прогрессивной технологии.

Таким образом, суть АРИЗ заключается в том, чтобы на основе сопоставления идеального и реального состояния ТС выявить противоречие и устранить его. Именно для этого важно, чтобы у изобретателя было развито ассоциативное мышление, которое можно тренировать в том числе и при помощи нашей игры "Цепочки ассоциаций".

Цепочки ассоциаций

Эта игра направлена на развитие ассоциативного мышления.

Сначала вам будет предложено закончить десять цепочек из 3 слов своей ассоциацией. Постарайтесь придумать такую ассоциацию, которая очень хорошо связана именно с предложенными словами, но никакими другими.

Теперь давайте продолжим.

Составляющие АРИЗ

Алгоритм решения изобретательских задач состоит из нескольких элементов. Здесь дан упрощенный вариант АРИЗ.

Этап 1. ТИП ЗАДАЧИ

Этап 2. ПРОТИВОРЕЧИЯ И ИКР

На данном этапе нужно сформулировать противоречия и идеальный конечный результат. Бывают случаи, когда четкое определение этих двух составляющих уже наталкивает на приемлемый результат. Например, задача: как поступить гостинице, чтоб гости не крали вещи? Противоречие – кражу допустить нельзя, но и следить за вещами и проверять багаж съезжающих невозможно. ИКР – даже в случае кражи гостиница не должна нести убытков. Решается все просто – стоимость вещей в номере изначально включается в стоимость проживания.

Этап 3. РЕСУРСЫ

Ресурсами может быть все, что полезно для нахождения решения. Желательно, чтобы для этого использовались те ресурсы, которые уже присутствуют в проблемной ситуации, а также максимально дешевые ресурсы. Например, если грузовик буквально на сантиметр выше моста или дорожного перекрытия, разумнее спустить немного колеса и проехать, а не искать объездной путь.

Благодаря работе в направлении поиска полезных ресурсов созданы специальные справочники для ТРИЗ.

Этап 4. РЕШЕНИЕ

Применить приемы и принципы, созданные для поиска решений в ТРИЗ:

40 приемов устранения технических противоречий, сформулированные Г. С. Альтшуллером. Подробнее о них читайте в уроке, посвященном Информационному фонду ТРИЗ.
Операторы РВС (Р – размер, В – время, С - стоимость). Суть метода в том, что при применении оператора РВС снижается психологическая инерция мышления. Достигается это благодаря мысленному изменению параметров объекта, что позволяет взглянуть на него под другим углом. .

И заключительный этап.

Этап 5. АНАЛИЗ

Получив один или несколько вариантов решения задачи, нужно проанализировать их с позиции идеальности. Для этого нужно выяснить, насколько сложно и дорого обойдется его реализация, задействованы ли все ресурсы системы, какие нежелательные эффекты возникли, как их минимизировать или устранить.

Схематичное представление АРИЗ

АРИЗ требует точной формулировки задачи, когда выявлены ПП, УП, ИКР, ОП согласно изображенной цепочке:

С этими понятиями мы уже знакомились, когда говорили о терминологии, поэтому здесь лишь коротко объясним связь между ними для большей наглядности схемы.

В первую очередь формулируется поверхностное противоречие (ПП), которое логично выделяется из условия задачи. О нем, как правило, говорит сам заказчик. Зачастую ПП – это нежелательный эффект, который нужно устранить, предъявив к системе определенные требования. Так определяют углубленное противоречие (УП).

Дальше ТС представляется такой, какой она должна быть в результате устранения нежелательного эффекта – избавившейся от негативного фактора и сохранившей положительные качества. Таким образом формулируется ИКР. Когда разработана концепция идеального результата, он сравнивается с текущим состоянием системы, на основании чего ищутся причины ее несовершенства Эти причины и составляют ОП – обостренное противоречие, выявление и устранение которых приводит к решению проблемы.

Последовательность, описанная выше, характерна для основных модификаций АРИЗ. За время своего существования алгоритм развивался и продолжает развиваться в направлении формализации и детализации описанной последовательности.

Модификации АРИЗ

Обозначения:

АП – административное противоречие.
ТП – техническое противоречие.
ТПу – усиленное техническое противоречие (предельное состояние).
ИКР – идеальный конечный результат.
ИКР1у – усиленная формулировка ИКР1.
ФП – физическое противоречие.
ФПмак – физическое противоречие на макроуровне.
ФПмик – физическое противоречие на микроуровне.
Р – решение

Этапы и примеры решения задач по АРИЗ-85-В

В процессе совершенствования, АРИЗ адаптировался под степень сложности задачи. Самые простые задачи решались с помощью основной цепочки АРИЗ (АП - ТП - ИКР - ФП - Р). Ее, к слову, некоторые современные последователи ТРИЗ считают наиболее удачной и понятной. Но более сложные задачи требовали и более подробного алгоритма для своего решения. АРИЗ-85-В, как последняя модификация, схематически представленный выше, отвечал данной задаче – он довольно детальный, хотя, по мнению отдельных теоретиков ТРИЗ, это также делает его громоздким.

АРИЗ-85-В достаточно сложный инструмент, поэтому не рекомендуется его применять без предварительного изучения основ ТРИЗ и основательной проработки видов противоречий, основной линии решения задач по АРИЗ и логики АРИЗ.

Описание последовательности шагов на примере разрешения сложных технических проблем с помощью АРИЗ-85-В – сложная и трудоемкая работа. Поэтому, мы рекомендуем к прочтению авторский материал, размещенный в источниках: здесь и здесь.

Все модификации АРИЗ имеют свои недостатки, на которые указывают и пытаются решить практики ТРИЗ. Например, конкретно в случае с АРИЗ-85-В части 6-8 недостаточно развиты и структурированы. Также имеется разрыв в логике с включением 4 части. В целом, еще предстоит разработать часть АРИЗ точно определяющую исходную изобретательскую ситуацию и все возможные пути решения задачи.

Как и всякий инструмент, АРИЗ дает результаты, во многом зависящие от умения пользоваться им. Не следует думать, что, прочитав текст алгоритма, можно сразу решать любые задачи. Прочитав описание приемов самбо, не стоит сразу выходить на соревнования. Так и с АРИЗ: единоборство с задачей требует практических навыков.

Проверьте свои знания

Одной из научно обоснованных и хорошо зарекомендовавших себя в практике массового технического творчества является методика программного решения технических задач, созданная изобретателем Г.С.Альтшуллером. Он назвал ее алгоритмом решения изобретательских задач (АРИЗ)[2]. Методика основана на учении о противоречии. Алгоритм -это комплекс последовательно выполняемых действий (шагов, этапов), направленных на решение изобретательской задачи (понятие "алгоритм" используется здесь не в строгом математическом, а более широком смысле). Процесс решения рассматривается как последовательность операций по выявлению, уточнению и преодолению технического противоречия. Последовательность, направленность и активизация мышления достигаются при этом ориентировкой на идеальный конечный результат (ИКР), то есть идеальное решение, способ, устройство.

Совершенствуемый технический объект рассматривается как целостная система, состоящая из подсистем, взаимосвязанных элементов, и одновременно являющаяся частью надсистемы, состоящей из взаимосвязанных систем. Перед решением прямой задачи, связанной с техническим объектом, производят поиск задач в надсистеме (обходные задачи) и выбирают наиболее приемлемый путь.

При постановке задачи в АРИЗ учитывается тот факт, что источником психологической инерции служит техническая терминология и пространственно-временные представления объекта. Поэтому рекомендуют формулировать нежелательный эффект или главную трудность какой-либо ситуации, а не требования того, что надо сделать.

Действие психологической инерции уменьшают также применением оператора РВС (Размеры – Время-Стоимость), суть которого состоит в проведении серии мысленных экспериментов по изменению размеров объекта от заданной величины до 0 и затем до ∞ времени действия (скорости) объекта от заданного до 0 и затем до ∞ и стоимости объекта от заданной до 0 и до ∞. Формулировка условий задачи дается по определенной схеме в терминах, доступных неспециалисту.

Стратегия решения изобретательской задачи по АРИЗ (рис.7) состоит в следующем. Формулируют исходную задачу (ЗИ) в общем виде. Обрабатывают и уточняют ее, учитывая действие вектора психологической инерции (ВИ) и технические решения в данной и других областях.

Излагают условия задачи, состоящие из перечисления элементов технической системы и нежелательного эффекта, производимого одним из элементов. Затем формулируют по определенной схеме ИКР. Он служит ориентиром (маяком), в направлении которого идет процесс решения задачи (при формулировке ИКР не нужно задумываться над тем, как он будет достигнут).

В сравнении ИКР с реальным техническим объектом выявляется техническое противоречие, а затем его причина - физическое противоречие (на рис.16 противоречие между ИКР и 30 может быть проиллюстрировано расстоянием между ними на плоскости поискового поля).

Понятие о техническом противоречии основано на том что всякая техническая система, машина или процесс характеризуется комплексом взаимосвязанных параметров: вес, мощность и так далее. Попытка улучшить один параметр при решении задачи известными способами неизбежно приводит к ухудшению какого-либо другого параметра. Так, увеличение прочности конструкции может быть связано с недопустимым увеличением веса, увеличение производительности - с недопустимым ухудшением качества, повышение точности - с недопустимым увеличением расходов и так далее.

Смысл АРИЗ состоит в том, чтобы путем сравнения идеального и реального выявить техническое противоречие или его причину - физическое противоречие - и устранить (разрешить) их, перебрав относительно небольшое число вариантов.

Алгоритм решения изобретательских задач

Часть 1. Выбор задачи

1.Определить конечную цель решения задачи.

2.Проверить обходной путь. Допустим, задача принципиально нерешима: какую другую задачу надо решить, чтобы получить требуемый конечный результат?

3.Определить, решение какой задачи целесообразнее - первоначальной или одной из обходных, и выбрать.

4.Определить требуемые количественные показатели.

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

6.Уточнить задачу, используя патентную информацию.

7.Применить оператор РВС.

Часть 2. Построение модели задачи

1. Записать условия задачи, не используя специальные термины.

Шлифовальный круг плохо обрабатывает изделия сложной формы с впадинами и выпуклостями, например ложки, заменять шлифование другим видом обработки невыгодно, сложно, применение притирающихся ледяных шлифовальных кругов в данном случае слишком дорого. не годятся и эластичные надувные круги с абразивной поверхностью - они быстро изнашиваются. Как быть?

2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов.

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

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

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

Правило 4. Если в задаче есть пары однородных взаимодействующих элементов (А1,А2. и Б1,Б2 . ), достаточно взять одну пару (А1Б1).

Изделие - ложка. Инструмент, непосредственно взаимодействующий с изделием, - шлифовальный круг.

3. Записать два взаимодействия (действия, свойства) элементов конфликтующей пары: имеющееся и то, которое надо ввести; полезное и вредное.

1. круг обладает способностью шлифовать,

2. круг не обладает способностью приспосабливаться к криволинейным поверхностям.

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

Даны круг и изделие. круг обладает способностью шлифовать, но не приспосабливается к криволинейной поверхности изделия.

Часть 3. Анализ модели задачи

1. Выбрать из элементов, входящих в модель задачи, тот, который можно легко изменить, и так далее.

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 "внешнюю среду".

форму изделия нельзя менять: плоская ложка не будет держать жидкость. круг можно менять (сохраняя его способность шлифовать) - таковы условия задачи.

2. Записать стандартную формулировку ИКР (идеального конечного результата).

Элемент (указать выбранный на шаге 1) сам (сама, само) устраняет вредное взаимодействие, сохраняя способность выполнять (указать полезное взаимодействие).

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

круг сам приспосабливается к криволинейной поверхности изделия, сохраняя способность шлифовать.

3. Выделить ту зону элемента (указанного на шаге 2), которая не справляется с требуемым по ИКР комплексом двух взаимодействий. Что в ней - вещество, поле? Показать эту зону на схематическом рисунке, обозначив ее цветом, штриховкой и тому подобное.

Наружный слой круга (внешнее кольцо, обод); вещество (абразив, твердое тело)

4. Сформулировать противоречивые физические требования, предъявляемые к состоянию выделенной зоны элемента конфликтующими взаимодействиями (действиями, свойствами).

А. Для обеспечения (указать полезное взаимодействие или то взаимодействие, которое надо, сохранить) необходимо (указать физическое состояние: быть нагретой, подвижной, заряженной и так далее).

Б. Для предотвращения (указать вредное взаимодействие или взаимодействие, которое надо ввести) необходимо (указать физическое состояние: быть холодной, неподвижной, незаряженной и так далее ).

Правило 9.Физические состояния, указанные в пп. А и Б, должны быть взаимопротивоположными.

А. Чтобы шлифовать, наружному слою круга надо быть твердым (или жестко связанным с центральной частью круга для передачи усилий).

Б. Чтобы приспосабливаться к криволинейным поверхностям изделия, наружному слою круга не надо быть твердым (или не быть жесткосвязанным с центральной частью круга).

5. Записать стандартные формулировки физического противоречия.

Полная формулировка: (указать выделенную зону элемента) должна (указать состояние, отмеченное на шаге и.), чтобы выполнять (указать полезное взаимодействие), и должна (указать состояние, отмеченное на шаге Б.), чтобы предотвращать (указать вредное взаимодействие).

Краткая формулировка: (указать выделенную зону элемента) должна быть и не должна быть.

Наружный слой круга должен быть твердым, чтобы шлифовать изделие, и не должен быть твердым, чтобы приспосабливаться к криволинейным поверхностям изделия.

Наружный слой круга должен быть и не должен быть.

Часть 4. Устранение физического противоречия

1. Рассмотреть простейшие преобразования выделенной зоны элемента, то есть разделение противоречивых свойств. (В пространстве, во времени и так далее.)

Если получен физический ответ (то есть выявлено необходимое физическое действие), перейти к 5, а если нет - перейти к 2.

2. Использовать, таблицу типовых моделей задач и выполненных преобразований. Если получен физический ответ, перейти к 4, а если нет - перейти к 3.

Если разделить круг на две части, то наружная часть улетит под действием центробежной силы. Поэтому центральная часть круга должна крепко держать наружную часть и в то же время должна давать ей возможность свободно изменяться, при использовании магнитного поля и ферромагнитного порошка появляется возможность сделать наружную часть круга подвижной, меняющейся и обеспечить требуемую связь между частями круга.

3. Использовать таблицу применения физических эффектов и явлений. Если получен физический ответ, перейти к 5, а если нет - перейти к 4.

Применить электромагнитное поле.

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

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

Центральная часть круга выполнена из магнитов. Наружный слой состоит из ферромагнитных частиц или абразивных частиц, спеченных с ферромагнитным. Так, наружный слой будет принимать форму изделия. В то же время он сохранит твердость, необходимую для шлифовки.

Часть 5. Предварительная оценка полученного решения

1.Провести предварительную оценку.

2.Проверить (по патентным данным) формальную новизну полученного решения.

Какие подзадачи могут возникнуть при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи - изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.

Часть 6. Развитие полученного ответа

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

Проверить, может ли измененная система применяться по-новому.

Использовать полученный ответ при решении других технических задач.

Часть 7. Анализ хода решения

1.Сравнить реальный ход решения с теоретическим. Если есть отклонения - записать.

2.Сравнить полученный ответ с табличными данными (таблица физических эффектов, таблица основных приемов [1,2,15] ). Если есть отклонения - записать.

Приведенный алгоритм направляет мысль изобретателя по оптимальному пути поиска решения творческой технической задачи. Более подробно алгоритм решения изобретательских задач приведен в [1,2].

При реконструкции спичечной фабрики поставили высокопроизводительное оборудование, позволяющее увеличить выпуск продукции в два раза. Но все портила заключительная операция - укладка спичек в коробки. Старые машины не справлялись с таким объемом, а удвоить их количество невозможно - нет свободных площадей, поэтому их убрали совсем. Кроме того они были " слепые " - укладывали в коробки брак (спички без головок), ошибались в количестве спичек. Нужен новый способ безошибочной укладки спичек в миллионы коробков. Как быть?

6.4 Принципы вепольного анализа. Веполь - минимальная техническая система. Построение и преобразование веполей. Законы развития технических систем

Читайте также: