Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория технических систем и методы инженерного творчества в решении задач автоматизации технологических процессов. Учебное пособие
.pdf
Чтобы объяснить суть этого метода, можно обратиться к примеру его примене-
ния основателем синектики Уильямом Гордоном, использовавшим его при создании
чипсов Принглс. Используются аналогии четырёх типов:
Прямая аналогия. Рассмотрим пример. По трубопроводу движется пульпа –
вода с частицами железной руды. Как защитить не полностью открытую заслонку от
истирания частицами руды. Инженер рассмотрит, как решается эта проблема при гид-
ротранспортировании других сыпучих материалов. Синектор пойдет дальше и опре-
делит, как защищаются от песчаных бурь растения, как защищается пищевод животных, питающихся «колючей» пищей и так далее.
Личностная аналогия (эмпатия). Синектор отождествляет себя с техническим
объектом и представляет себе, что бы он делал, если был бы этим объектом. Ребенок
охотно и ярко представляет себя серым волком, самолетом и даже электрической лам-
пой. У большинства взрослых от возможности такого представления к двадцати пяти
годам не остается и следа. Они стали мыслить рационально. Конструкторы широко
используют эмпатию. Академик А.А. Микулин, например, нашел идею усовершенствования мельницы, представив себя зерном и мысленно проследив его путь в про-
цессе размола. Эмпатию при решении изобретательской задачи по защите заслонки
от истирания частицами руды в потоке пульпы можно представить так:
«Я – заслонка и нахожусь в коридоре, по которому летят сучковатые поленья.
Я не могу уйти с этого места. Как защититься от поленьев? Нужно поймать несколько
поленьев, сделать из них баррикаду и спрятаться за этой баррикадой. Техническое ре-
шение. Заслонку намагнитить, и она покроется слоем частиц руды как баррикадой.
Этот слой будет постоянно обновляться, разрушаться потоком пульпы и постоянно
восстанавливаться под действием магнита».
Фантастическая аналогия. Применяя ее, синекторы при поиске новых реше-
ний используют помощь волшебной палочки, золотой рыбки, понимающих и помо-
гающих животных, растений, насекомых и так далее. Задача: как создать герметич-
ную застежку для костюма космонавта. Предложения. Пусть паук постоянно выдает
нить паутины… комар подхватывает ее и пролезает через маленькие дырочки в ко-
стюме космонавта… муха подтягивает каждую стежку… нить при прохождении
131
через дырочки набухает и закупоривает каждое отверстие… пчела воском покрывает
всю застежку. Фактически получено идеальное решение. Остается технически его ре-
ализовать.
Символическая аналогия. Она позволяет найти метафору и в парадоксальной
форме кратко, в двух словах, сформулировать фразу, отражающую символическую
аналогию сути явления. Эта фраза должна выражать связь между словами, которые
обычно никак друг с другом не сопоставляются, а в полученном сочетании содержат
неожиданное и удивительное определение. Для этого берется ключевое слово и пред-
лагается выразить сущность этого понятия в оригинальной фразе прилагательного и
существительного, которая содержит парадокс.
Например, для ключевого слова «защита» при решении задачи предотвращения
истирания заслонки пульпой были предложены такие символические аналогии: жи-
вая броня, невидимая кольчуга, бессменная пеленка, отрастающий панцирь.
4 Метод морфологического анализа (ММА).
Суть метода состоит в систематическом исследовании всех мыслимых вариан-
тов, вытекающих из закономерностей строения исследуемого объекта. При этом син-
тезируются как известные, так и новые, необычные варианты, которые при простом
переборе могли быть пропущены. Главная идея метода – уйти в зону, далекую от при-
вычных решений.
Метод основан на выделении несколько типичных морфологических признаков
и по каждому составляется список конкретных вариантов по техническим параметрам
и по другим характеристикам. Перебирая все возможные сочетания вариантов, можно
получить новые решения изобретательской задачи. Метод включает пять основных
этапов:
– точная формулировка задачи и ограничений;
– список всех морфологических признаков;
– раскрытие возможных вариантов и составление таблицы;
– определение функциональной ценности каждого варианта;
– выбор наиболее рационального решения.
132
Для удобства анализа составляется таблица, в строках которой указываются
признаки объекта, а в столбцах – варианты выполнения. Метод достаточно универса-
лен и может использоваться для решения масштабных проблем, а также для выявле-
ния простых изобретений.
Последовательность работы при морфологическом анализе поясним на кон-
кретном примере решения следующей задачи: проектирование нового вида город-
ского транспорта.
Первый шаг – сформулировать задачу: нужен новый вид городского транспорта.
Второй шаг – составить список всех признаков, от которых зависит решение
проблемы: А – вид опоры, Б – тяговый двигатель.
Полный морфологический ящик для решения этой задачи может состоять из 10
и более показателей. Например, В – размер салона, Г – количество мест, Д – маневрируемость, Е – экологичность, Ж – стоимость эксплуатации и так далее. Тогда каждый
вариант решения будет определяться сочетанием А
рактеристики принять только четыре варианта, то общее число вариантов будет 4
…Кi. Если в каждой из 10 ха-
iБiВi
10
=
1048576 (больше одного миллиона!). В результате получаем морфологический ящик.
В данном примере для наглядности рассмотрим только две характеристики: А – вид
опоры и Б – тяговый двигатель.
Третий шаг – по каждой характеристике составляют возможные варианты
исполнения.
А – вид опоры, возможны варианты: А1 – железнодорожное колесо; А2 – резиновое колесо;А3 – магнитное подвешивание (магнитная подушка); А4 – сжатый воздух (воздушная подушка) и так далее;
Б– тяговый двигатель, возможны варианты: Б1 – электродвигатель; Б2 – дизель-
ный двигатель; Б3 – бензиновый двигатель.
Четвёртый шаг – составление таблицы по всем возможным вариантам.
Такая таблица дает возможность осуществить перебор всех возможных комби-
наций. В приведенном примере перебор дал 3×4 =12 комбинаций. Заведомо неприем-
лемые комбинации не рассматриваются, в результате чего осталось 6 комбинаций, из
133
которых лишь некоторые представляли интерес при решении данной задачи. Но не
использованные варианты рассматриваются как банк данных.
Пятый шаг – выбор наиболее приемлемых на данном этапе решений: Б1А1 –
трамвай (самый дешёвый в эксплуатации); Б1А2– троллейбус (экологически чистый
в эксплуатации); Б2А2 – автобус (легко изменить маршрут).
Преимущество этого метода в упорядочении и систематизации перебора ком-
бинаций, в число которых входят перспективные варианты, не замечаемые в боль-
шинстве случаев при простом переборе.
Метод морфологического анализа позволяет перейти от хаотического рассмот-
рения различных вариантов решения изобретательской задачи к стройной системе
возможных вариантов. В принципе – это один из усовершенствованных методов
«проб и ошибок».
7.3 Методы контрольных вопросов
Древние греки считали Сократа самым мудрым на свете человеком. А он пола-
гал, что умеет в жизни делать хорошо только одно – задавать вопросы. С их помощью
собеседник сам находит истину. Может быть, отсутствие у изобретателя своего Со-
крата побудил ряд исследователей заменить собеседника-мудреца списком контроль-
ных вопросов. Первые списки появились с первыми методами исследования, а новые
списки продолжают появляться и сейчас. В одном и том же списке можно найти во-
просы для активизации подсознания и рекомендации для рациональной организации
мышления.
Метод контрольных вопросов – это краткая памятка изобретателю, нечто
вроде «изобретательской шпаргалки».
Следует отметить, что метод контрольных вопросов, как правило, используется
не по всякому поводу и при решении не каждой задачи. В основном потребность в
методе контрольных вопросов возникает, когда все традиционные методы поиска
изобретательской задачи испробованы и не дали желаемого результата, когда воз-
134
никла тупиковая ситуация. Тогда изобретатель достает эти «шпаргалки» и ищет под-
сказку: что же теперь делать? Некоторым такая подсказка помогает. Многие списки
основаны на серьёзных принципах, и анализ поиска решения по ним может изменить
направление поиска в такую сторону, которая первоначально и не рассматривалось.
Список А. Осборна (США):
– Какое новое применение техническому объекту можно предложить?
– Что напоминает вам данный объект?
– Какие модификации объекта возможны (путем изгиба, поворота, скручивания
и так далее)?
– Что можно увеличить в объекте? (время эксплуатации, размеры, прочность и
так далее)
– Что можно уменьшить в объекте? (уплотнить, сжать, сгустить, укоротить,
сузить, отделить, раздробить и так далее)
– Что можно заменить в объекте? (материал, цвет, звук, освещение, положение
и так далее)
– Что можно преобразовать в объекте? (разбивку, планировку, последовательность операций, скорость движения, режим работы и так далее)
– Что можно перевернуть в объекте наоборот? (размещение элементов, положение в пространстве, назначение элементов и так далее)
– Как можно комбинировать в объекте? (смесь, сплав, узлы блоков, агрегатов,
новые цели и так далее)
Эдуард Метчетт (Англия):
– Какие потребности являются жизненно важными, очень важными, важными,
желательными?
– Каковы потребности у функциональной системы, потребителя, внешнего
мира?
– Каковы потребности на этапе существования изделия, при проектировании,
отработке, изготовление, испытании, отладке, отделке, сбыте, монтаже, эксплуата-
ции, техобслуживании?
135
– Вопросы анализа трудовых операций: что нужно сделать, почему, когда, где,
с кем, как?
Список Г.Я. Буша (СССР)
Наиболее универсальным считается список контрольных вопросов советского
изобретателя и исследователя процесса творчества. Г.Я. Буша. В его списке содержатся, например, такие вопросы:
– Как решить задачу, если не считаться с затратами;
– Если от ее решения зависит жизнь человека;
– Если объект использован в качестве игрушки и т. п.?
– Нельзя ли использовать при современных технических возможностях те реше-
ния, которые были отвергнутые в прошлом?
– Можно ли предсказать результат решения поставленной задачи через 10-15 лет?
– Как выглядит перечень всех основных недостатков известных решений?
Список Т. Эйлоарта
Одним из наиболее полных можно считать список вопросов, составленный ан-
глийским изобретателем Т. Эйлоартом.
– Перечислить все качества и определения предлагаемого изобретения, изменить их.
– Сформулировать задачи ясно. Попробовать новые формулировки. Определить второстепенные и аналогичные задачи. Выделить главные.
– Перечислить недостатки имеющихся решений, их основные принципы, новые
предложения.
– Набросать фантастические, биологические, экономические, молекулярные и
другие аналоги.
– Построить математическую, гидравлическую, механическую и другие модели
(модели точнее выражают идею, чем аналоги).
– Попробовать различные виды материалов и состояния веществ: газ, жидкость,
твердое тело, гель, пену, пасту и др.; переходные состояния – замерзание, конденса-
ция, переход через точку Кюри и так далее; различные длины волн и виды энергии:
136
магнитную, электрическую, тепловую, свет, силу удара и так далее; поверхностные
свойства и эффекты: Джоуля-Томсона, Фарадея и др.
– Установить варианты, зависимости, возможные связи, логические совпадения.
– Узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных в данном деле людей.
– Устроить сумбурное групповое обсуждение, выслушивая все рассуждения и
каждую идею без критики.
– Попробовать «собственные» (личные) решения: хитрое, всеобъемлющее, расточительное, сложное.
– Спать с проблемой, идти на работу, гулять, принимать душ, ехать, пить, есть,
засыпать, играть в теннис – все с ней.
– Бродить среди стимулирующей обстановки (выставки НТТМ, технические
музеи, магазин для технического творчества), просматривать журналы.
– Набросать таблицу цен, величин, перемещений, типов материалов и так далее,
разных решений проблемы или разных ее частей, искать проблемы в решениях или
новые комбинации.
– Определить идеальное решение, разрабатывать возможные решения.
– Видоизменить решение проблемы с точки зрения скорее или медленнее, изменить размеры, вязкость и т. п.
– В воображении залезть внутрь механизма.
– Определить альтернативные проблемы и системы, которые изымают опреде-
ленное звено из цепи и таким образом создают нечто совершенно иное, уводя в сто-
рону от нужного решения.
– Чья это проблема? Почему его?
– Кто придумал это первый? История вопроса. Какие ложные толкования этой
проблемы имели место?
– Кто еще решал эту проблему? Чего он добился?
– Определить общепринятые граничные условия и причины их установления.
Таким образом, научное творчество характеризуется новыми знаниями о мате-
риальном мире и имеет идеальную форму; изобретение – это материализация новых
знаний и имеет материальную форму, конкретное техническое решение.
137
Ассоциативные методы активизации мышления основаны на языковых свой-
ствах понятий, на использовании аналогий вторичных смысловых оттенков. Метод
проб и ошибок основан на опытной проверке хаотичного перебора различных вари-
антов решения. Метод мозгового штурма основан на выдвижении различных идей
(одна группа исследователей) и анализа выдвинутых идей (вторая группа). Метод си-
нектики основан на решении данного технического противоречия с помощью анало-
гий самого различного вида. Метод морфологического анализа основан на нахожде-
нии различных решений путём сочетания всех возможных (и невозможных) вариан-
тов технических параметров. Метод контрольных вопросов позволяет всесторонне
проанализировать техническое и затем физическое противоречие в изобретательской
задаче.
Рассмотренные варианты методов случайного поиска имеют один общий недо-
статок: они работоспособны при решении несложных задач и не могут обеспечить
получения оптимального решения.
7.4 Вопросы для самоконтроля
1) Что такое ассоциативные методы поиска технических решений?
2) Какие ассоциативные методы поиска технических решений вы знаете?
3) Что такое метод каталогов?
4) Что такое метод фокальных объектов?
5) Что такое метод гирлянд случайностей и ассоциаций?
6) Какие методы случайного поиска вы знаете?
7) Что такое метод проб и ошибок?
8) Что такое метод мозгового штурма?
9) Что такое метод синектики?
10) Что такое метод морфологического анализа?
11) Что такое метод контрольных вопросов?
12) Какие списки вопросов и каких авторов вы знаете?
138
8 Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ)
8.1 Общие положения
Изобретательство – самая древняя и одновременно самая таинственная и мало-
изученная область деятельности человека. В течение десятков тысяч лет изобрета-
тельность считалась чем-то божественным, необъяснимым и неуправляемым. Благо-
даря человеческой изобретательности развивались цивилизации, возникали науки,
техника и технологии, искусства, а сама изобретательность, ее природа не поддава-
лись изучению.
Революцию в этой области совершил основоположник теории решения изобре-
тательских задач (ТРИЗ), инженер и изобретатель из Баку Генрих Саулович Альтшул-
лер. В 1956 году он опубликовал совместно с Рафаэлем Борисовичем Шапиро первую
статью о методике изобретательства. В статье впервые был сформулирован научный
подход к изобретательской деятельности, суть которого кратко можно выразить сле-
дующим образом: техника и технологии развиваются в соответствии с объектив-
ными закономерностями, которые можно выявить, изучить и сознательно приме-
нять для решения изобретательских задач. Для выявления таких законов развития
были изучены история развития техники, огромный патентный фонд изобретений.
Усилиями Г.С. Альтшуллера и его учеников ТРИЗ превратилась в международное
движение, теория применяется во всех развитых странах: в США, странах ЕС, Япо-
нии, Южной Корее, России, Китае, Австралии и так далее, в таких компаниях как
Intel, Siemens, Samsung и многих других для развития инновационной деятельности и
решения изобретательских задач.
ТРИЗ – теория решения изобретательских задач – область знаний, исследующая
механизмы развития технических систем с целью создания практических методов ре-
шения изобретательских задач.
139
8.2 Противоречия требований и противоречия свойств
Противоречие требований (техническое противоречие)
Основной тезис ТРИЗ – решение изобретательских задач возможно не по
наитию, не по воле случая, а на основе последовательного, целенаправленного поиска
при помощи методов и инструментов, которые можно выявить, описать, изучить и
применять на практике при решении изобретательских задач. Вместе с тем, само по-
нимание того, что такое изобретательская задача требует уточнения. Фактически это
ключевое понятие во всей ТРИЗ. Итак, что мы будем понимать под изобретательской
задачей.
Главным признаком изобретательской задачи является наличие противоречия
требований!
При выполнении одного требования оказывается невыполненным другое, при
улучшении одного параметра – ухудшается другой параметр.
Этот признак универсален для любой области деятельности человечества: тех-
ника, искусство, информационные технологии, маркетинг, бизнес и так далее.
В ТРИЗ используется специальная форма для формулировки противоречий
требований: ЕСЛИ (описать возможное изменение), ТО (указать необходимое поло-
жительное требование или действие), НО (указать нежелательные последствия).
Для технических систем противоречие требований принято называть техниче-
ским противоречием.
Приведем в качестве примера изобретательской задачи следующую: на сталь-
ном тросе А висит груз. В плоскости, перпендикулярной тросу А, движется трос Б.
Поднимать и опускать трос А и трос Б нельзя – это приводит к потери времени и
ресурсов. Как сделать, чтобы трос Б, продолжая движение, не разорвал бы трос А и
сам не был разорван?
При формулировке противоречий требований необходимо учитывать, что для
одной и той же проблемной ситуации можно сформулировать не одно, а два или более
противоречий требований. Происходит это по нескольким причинам:
140
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]