3. Методические

Разработки

3.1. Структура приемов Разрешения противоречий.

В.Н. Болотовский, Санкт-Петербург

Аннотация

В данной статье сделана попытка структурировать систему приёмов разрешения технических противоречий (ПРПТ), и предложить некоторый алгоритм формулирования необходимого приёма для конкретной изобретательской задачи «на лету».

3.1.1. Предпосылки История появления

Одним из наиболее популярных инструментов ТРИЗ является созданный Генрихом Сауловичем Альтшуллером список приёмов разрешения технических противоречий (далее ПРПТ). Г. С. Альтшуллер проанализировав около 40 000 патентов, вывел общие приёмы, которые использовались в указанных изобретениях.

Система 40 приёмов довольно успешно применялась и продолжает применяться для решения изобретательских задач.

Однако, этот инструмент является и самым загадочным. Нет никаких объяснений, или обоснований, откуда взялись эти приёмы, почему именно они, и по каким принципам они сформулированы.

Кроме того, сама система имеет существенные недостатки:

«Разнокалиберность» приёмов

Приёмы, выявленные Альтшуллером, имеют разную степень фундаментальности от общих, как например, «ввести обратную связь» или «увеличить степень дробления объекта» до частных и узкоприкладных, таких, как «применение композитных материалов» или «использование гидро и пневмо конструкций».

Вложенность приёмов

Некоторые приёмы либо включают в себя несколько действий, либо неявно подразумевают применение других приёмов. Например, принцип вынесения, или местного качества подразумевают предварительное дробление объектов.

Непоследовательность

Приёмы выявлялись и записывались Альтшуллером в случайном порядке, не имеющем какой-либо закономерности. Потом они были пронумерованы, и превратились в подобие списка бухгалтерских счетов, которые все бухгалтеры помнят по номерам. Применение нумерации приёмов затрудняет их понимание, необоснованно увеличивает «порог вхождения» в работу с ними (нужно выучить 40 определений), и главное – препятствуют пересмотру, дополнению, и развитию данного списка.

Эмпиричность

Все приёмы были выявлены эмпирическим путем, без какого-либо обоснования их существования. Нет никакой уверенности, что они полностью перекрывают все возможные варианты.

Конъюнктурность

Значительная часть приёмов относится к прикладным технологиям того времени, в которое были сделаны соответствующие патенты. Например, если бы во время изобретения гвоздей существовал бы патентный фонд, то в него попала бы масса изобретений «… отличающихся тем, что соединение выполнено при помощи гвоздей…», и в списке ПРПТ появился бы пункт «Применение гвоздей».

Это означает, что со сменой технологий эти приемы просто потеряют смысл, а при появлении новых технологий огромное поле применения приёмов останется пустым.

3.1.2. Классификация ПРТП

На основании приведенных соображений, попробуем разобраться, каким же образом формируются приёмы, и постараемся определить систему, для их построения.

Если абстрагироваться от излишней конкретики, которая присутствует во многих формулировках, то можно увидеть, что каждый приём, не что иное, как рекомендация к выполнению некоторого действия, над некоторой сущностью (я сознательно избегаю термина «объект», поскольку одна из сущностей как раз и есть объект).

Если попытаться сопоставить каждому приёму действие и сущность, то можно выявить следующие закономерности:

Приёмы предлагают совершение ограниченного набора действий. Перечень всех действий приведен ниже. Некоторые действия являются частными случаями других.

Одни действия из этого набора имеют парные антидействия. А другие не имеют в силу своей природы. Например, действие «обратить» является собственным антиподом, а действие «изменить» не имеет антипода.

Существуют приёмы, рекомендующие одно и то же действие над одной и той же сущностью. Отличаются они временем выполнения действия. Это вызвало необходимость ввести третий параметр. Действия можно просто выполнить (статически), можно выполнить заранее (перед процессом) и можно выполнить в процессе.

Ниже приведен перечень выявленных действий:

– Разделить/отделить

– Объединить/присоединить

– Сделать одинаковым

– Сделать разным

– Создать

– Уничтожить

– Компенсировать (непарный)

– Обратить (непарный)

– Использовать (для технологической категории и физэффектов)

– Изменить (непарный) –увеличить/уменьшить

Последнее действие (уменьшить) не было встречено среди приёмов, но оно было введено для симметрии.

Каждое действие может встречаться в трёх вариантах: выполнено статически, выполнено заранее и выполнено в процессе.

Например:

«Разделить объект на составные части» – статическое действие. Разделить надо не заранее, не в процессе, а просто разделить.

«Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие с наиболее удобного места и без затрат времени на доставку» – это действие необходимо выполнить заранее, до процесса.

«Характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы» – это действие необходимо выполнять в процессе.

При определении сущностей, к которым применяются эти действия, было выявлено следующее:

Среди сущностей встречается практически весь набор ключевых терминов ФСА, (назовем их абстрактными сущностями) а именно:

– Объект (объекты системы)

– Функции объекта

– Внешнее воздействие

– Внешняя среда

– Свойство объекта (свойства объектов)

– Вредный фактор (мешающее свойство)

– Ресурс

Существует ряд приёмов, которые в качестве сущности используют метасвойства абстрактных сущностей:

– Структура объекта

– Структура внешней среды,

– Результат действия

– Время выполнения действия

Среди сущностей встречаются частные случаи абстрактных сущностей:

– Форма объекта (частный случай свойства)

– Местоположение объекта

– Вес объекта и т. д.

Среди сущностей встречаются совершенно конкретные объекты и явления, как правило, с действие «использовать» без уточнения, как и для чего использовать.

Итак, в результате можно сделать следующие выводы:

Пары приём-антиприём могут быть получены при применении действия и противоположного действия к одной и той же сущности.

Приёмы, использующие в качестве сущности абстрактные понятия ФСА, образуют структурную категорию приёмов, связанную с изменениями в системе (в любой системе)

При конкретизации абстрактной сущности, получается частный случай структурного приёма. Таких частных случаев может быть сколько угодно, в зависимости от конкретных применений «объекта», «функции» и так далее.

Приёмы, использующие метасвойства абстрактных сущностей, образуют категорию философских приемов, которые носят наиболее общий характер.

Получив означенные закономерности можно абстрагироваться от классических приёмов, и попытаться выстроить собственную систему ПРПТ или алгоритма по их формированию.

Во-первых, пока «отложить в сторону» приёмы по использованию конкретных технологий. Сначала необходимо построить абстрактный уровень приёмов, который оперирует фундаментальными сущностями ФСА, и выявленными действиями.

3.1.3. Создание структуры приёмов

Структура приёмов представляет собой трехмерную таблицу, по осям которой будут отложены абстрактные сущности ФСА, действия над ними, и время выполнения действий. В данной структуре нужно формально заполнить, все ячейки, формулируя приём по шаблону: «Выполнить <действие> над <сущностью> [заранее/ во время процесса].

Примеры:

Обратить вредные факторы во время процесса; объединить функции объектов заранее; отделить внешнюю среду.

и т. д.

Следующим шагом, наверное, нужно вручную привести полученные формулировки в соответствие с русским (или каким-нибудь другим) языком:

Вести процесс таким образом, чтоб вредные факторы были полезными;

Заранее наделить объект несколькими функциями; Исключить влияние внешней среды на процесс;

3.1.4. Использование приёмов

В такой абстрактной формулировке, от этих приёмов толку наверное немного. Для практического применения полученных приёмов в конкретных ситуациях необходимо выяснить некоторые факты.

А именно, необходимо выполнить несколько первых шагов АРИЗ.

Во-первых: выявить объекты, которые участвуют в рассматриваемом ТП, функции объектов и свойства объектов, которые порождают эти функции.

Во-вторых: определить оперативные зоны конфликта. В третьих: определить оперативное время конфликта.

Если зоны полезного и вредного воздействия разнесены, то следует выбирать действия «Разделить», «Сделать разными»; если зоны полезного и вредного воздействия соприкасаются, то следует выбирать действия «объединить», «Сделать одинаковыми»; если время полезного и вредного действия разделяемо, то следует использовать приёмы «заранее».

Если время полезного и вредного действия пересекается, то следует использовать приёмы «в процессе».

Сформулировать приём с использованием абстрактных сущностей ФСА, участвующих в противоречии.

После чего переформулировать приём, используя вместо абстрактных сущностей, те, что были определены на первом шаге.

В результате вместо иносказательных общих приёмов, мы можем получить в каждом конкретном случае точные рекомендации «на лету», без необходимости создавать таблицы на все случаи жизни.

3.1.5. Заключение

Работа над новой структурой построения ПРПТ ещё не закончена.

Необходимо проанализировать, в каких случаях, какие действия следует использовать, и на какие сущности их направлять.

Следует также, пересмотреть список самих действий, возможно, он нуждается в дополнении или реструктуризации.

Но главное, нужно протестировать данный алгоритм на реальных изобретениях.

Эта работа еще впереди. Автор надеется завершить её и донести до общественности результаты.

3.2. От простого к сложному и (или) от сложного к простому. В.Б. Крячко, Санкт-Петербург

«Человечество ставит себе всегда только такие задачи, которые оно может разрешить, так как при ближайшем рассмотрении всегда оказывается, что сама задача возникает лишь тогда, когда материальные условия её решения уже имеются налицо, или, по крайней мере, находятся в процессе становления». К. Маркс [1,2]

Возникновение и дальнейшее активное развитие крамольной Теории решения изобретательских задач в середине ХХ века было закономерным процессом развития науки о творческой мысли. А уж «алгоритм решения изобретательских задач», в самом своём названии содержащий претензию на жёсткий порядок, все же принять гораздо сложнее.

Здесь не надо вспоминать активных противников теории. Нам проще вспомнить, как принимали новые варианты АРИЗ активные сторонники ТРИЗ. Свои книжки Г.С. Альтшуллер начинал с изложения уже имеющихся достижений в области организации творческой мысли (метода фокальных объектов, метода мозгового штурма, морфологического анализа и т.д.). Это был своего рода пропуск в печать. Обосновать самодостаточность молодой ТРИЗ было сложнее, чем уступить редакции и написать обстоятельный обзор предшествующих методов.

Зато предшествующие методы иногда побеждали в конкуренции за поклонников теории.

АРИЗ ещё только «одной ногой» стоял на правильном пути: он имел только одно техническое противоречие – мини задачу. Инструмент умел выполнять «главный производственный процесс», но нечто мешало. Надо устранить помеху хорошо бы прямо в цехе, «на коленке»! частенько это получалось. И помеха побеждена, и главный производственный процесс выполняется – достигнут идеальный конечный результат.

Больше 20 лет (1961—1985) все было хорошо. Последователи теории пишут автору письма со всех концов страны, рассказывают, как продвигается обучение, он всем обстоятельно отвечает. В газете «Пионерская правда» Генрих Саулович ведёт рубрику для детей. Некоторые его последователи начинают обучать элементам ТРИЗ школьников и даже дошкольников.

И вот появляется второе противоречие (в 1979 году ФП, в 1985 – ТП1 и ТП2).

И тут началось. Автор начинает переучивать старых специалистов (со стажем 20 лет в ТРИЗ) обновлённой методике. Именно эти, умудрённые «тризовским» опытом специалисты, труднее начинающих воспринимают новшество. При этом новички не ощущают никакого неудобства. В чём дело?

Одновременно в разных городах и весях продолжают эксплуатировать АРИЗ с одним техническим противоречием. Аргумент: «Понятнее, доступнее, привычнее». Продолжается обучение детей. Здесь тоже, тот же аргумент. Доказать, что детям лучше использовать одно техническое противоречие, а не два, пытается каждый, кому не лень.

Пару лет назад совершенно незнакомый мне студент из далёкого сибирского города попросил меня (по электронной почте) решить известную учебную задачку, а то у него «горел зачёт». Прежде, чем решать, я узнала, по какому алгоритму его учат, оказалось АРИЗ 77. Прошло 40 лет. Алгоритм претерпел много изменений к лучшему. Но как трудно принимаются изменения к новому даже активными, любознательны ми людьми.

На конференции в Петрозаводске в 1985 году Генрих Саулович подшучивал надо мной, когда я стала восхищаться алгоритмом АРИЗ 85 В. Что ж восхищаться, когда УЖЕ придумано!? Знал бы он, что через 30 лет после этого, его последователи из города «Н» ещё не освоили этот алгоритм.

Как технические системы, стремясь к идеальности в соответствии с ЗРТС, то развёртываются, то свёртываются, так и алгоритм решения изобретательских задач на пути своего совершенствования то добавляет в свое содержание дополнительные подсистемы, расширяющие решательные способности, то свёртывает некоторые подсистемы с целью упрощения.

Так, в течение многих лет наращивались приёмы, стандарты, противоречия. Сначала одно техническое противоречие, потом – одно физическое противоречие (ФП). И тут стали размножаться ФП. Появилась рекомендация углубить ФП. Простейшее углубление от ФП на макро уровне к ФП на микро уровне. Но возможна цепочка противоречий, получающаяся из-за того, что некоторые физические эффекты могут быть причиной других физэффектов. Например, за счёт электрического поля создаётся магнитное поле, магнитное поле может вызвать перемещение каких-то частиц, это перемещение в свою очередь может изменять структуру вещества и т.д.

Противоречия стали сопровождаться схемой конфликтов.

Таких схем Г.С. Альтшуллер нашёл 9.

И вот появляется антисимметричная пара технических противоречий, которая открывает АРИЗ 85 В. Вначале формулирование этой пары противоречий совершается, как бы «начерно» (шаг 1.1) Затем уточняется пара противоречий («изделие и инструмент» или «объект и субъект») на шаге 1.2. После этого появляются схемы конфликтов для ТП1 и ТП2. (шаг 1.3).

Сразу одновременно у нескольких разработчиков (Б.Л. Злотин, А.В. Зусман, В.Б. Крячко) появляется мысль надписывать функции над ранее безымянными стрелками конфликтов. Надписали. Обрадовались, что это удобно.

И тут же оказалось, что вместо шагов 1.1, 1.2 и 1.3 достаточно нарисовать схему конфликтов, на которой пометить конфликтующую пару и надписать противодействующие функции («Глазки»)[3]. При этом не нужно ломать голову над выбором схемы конфликтов из девяти. Фактически важно отношение решателя к функции. Хорошо, что инструмент выполняет заданную ему главную функцию (линия гладкая), плохо, что существует некоторая помеха (брак). Для функции, которую надо поменять, используется волнистая линия. Решателя беспокоит именно эта проблема (волнует). В парном (антисимметричном) противоречии – наоборот (на первый взгляд формально): якобы исправили недостаток, зато потеряли главную функцию.

На самом деле при использовании старых алгоритмов

с одним техническим противоречием, вместо ещё не придуманной второй пары противоречий (ТП2) предлагалось выйти в надсистему после того, как не удалось разрешить ТП. Это уже был прототип теперешнего второго противоречия в АРИЗ 85В.

Пример

Заслонка для пульпы

По трубопроводу перекачивают железорудную пульпу (взвесь железной руды в воде). Регулируют поток пульпы с помощью задвижки (заслонки). Но частицы руды, обладающие абразивными свойствами, быстро «съедают» задвижку. Как быть?

Первичный учебный анализ:

Какие объекты подвергаются воздействию?

ПОТОК ПУЛЬПЫ. По определению – это ИЗДЕЛИЕ. Какой объект выполняет основную задачу?

ЗАСЛОНКА. Это – ИНСТРУМЕНТ.

Какое действие совершает ЗАСЛОНКА? РЕГУЛИРУЕТ. По определению – это ГЛАВНАЯ ФУНКЦИЯ.

Какое действие нежелательно? ИСТИРАНИЕ ЗАСЛОНКИ.

А какое действие необходимо?

НЕ ИСТИРАТЬ ЗАСЛОНКУ. Это – ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ функция, которую мы бы хотели реализовать.

Схема конфликтов «Глазки»

Модель задачи для ТП1 (мини задача)

Даны: заслонка, поток пульпы. Заслонка регулирует поток, но истирается потоком. Найти ХЭ (икс-элемент), предотвращающий истирание заслонки, но не мешающий инструменту (заслонке) регулировать поток.

Модель задачи для ТП2 (макси задача)

Даны: отсутствующая заслонка, поток пульпы. Отсутствующая заслонка не истирается (её нет), но поток не регулируется. Найти ХЭ, обеспечивающий регулировку потока пульпы, и сохраняющий достоинство отсутствующей заслонки не истираться потоком пульпы