Алгоритмы решения нестандартных задач

Алгоритмы решения нестандартных задач

Конспект лекций по курсу

Составитель:

ПЕТРОВИЧ Г. П.

Екатеринбург 2008 г.

Содержание

1. Организационно-методический раздел…………………………………………4

2. Введение. Проблемы производства и сохранения конкурентоспособности фирмы в условиях быстроменяющегося мира. Инновации и бизнес…………5

3. Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) как методологическая наука изобретательского творчества…………………………………………………..11

3.1 Общие понятия ТРИЗ……………………………………………………….11

3.2 Уровни изобретений………………………………………………………..12

4. Система. Системный подход к развитию техники и бизнеса……………….13

4.1 Основные понятия…………………………………………………...………13

4.2 Законы развития технических систем……………………………………...14

4.3. Условия жизнеспособности системы………………………………………15

4.4 Структура системы…………………………………………………………..16

4.5 Ресурсы системы…………………………………………………………..…17

4.6 Этапы развития технической системы……………………………………..18

4.7 Этапы совершенствования системы………………..………………………19

4.8 Системный оператор………………………………………………..……….20

5. Изобретательская ситуация……………………………………………………..21

6. Противоречия………………………………………………………………….…22

7. Алгоритм решения изобретательской задачи………………………………...23

8. Решение исследовательских задач. Выявление и прогнозирование нежелательных явлений, ликвидация причин брака и аварий……………….30

8.1 Методика проведения прогноза на базе ТРИЗ……………….………30

8.2 Алгоритм проведения прогноза…………………………………….………31

8.3 Прогнозирование технических систем……………………….………32

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

8.4 Решение исследовательских задач приемом “ОБРАЩЕНИЕ”….…………..34

8.5 Алгоритм решения исследовательской задачи…………………………….35

8.6 Выявление и прогнозирование нежелательных явлений: брака и аварий.39

8.7 Алгоритм решения обращенной задачи………………………………….…41

8.8 Методические рекомендации к алгоритму решения задачи………...……43

8.9 Комплекс специальных перечней, списков для повышения эффективности работы…………………………………………………………………………………44

1. Организационно-методический раздел.

Цель семинара.

Проведение данного семинара имеет целью ознакомить слушателей с наиболее эффективным инструментом решения сложных проблем – теорией решения изобретательских задач (ТРИЗ).

Задачи семинара.

На данном семинаре ставится задача ознакомить слушателей с основными имеющимися проблемами и методическим инструментарием творческого процесса, основываясь на теории решения изобретательских задач.

Практическая значимость семинара для профессиональной деятельности специалиста.

Дать возможность резко сузить зону поиска решения проблем, заменить угадывание научным прогнозированием. Методологией поиска новых решений является ТРИЗ, дающая положительные результаты при решении самых сложных задач, доступная для изучения и использования в производственных условиях и в бизнесе.

Требования к уровню информации, получаемой на семинаре.

Слушатели должны освоить ряд специальных понятий и навыков, дающих возможность эффективно организовать знания и творчески решать проблемы, имеющиеся на предприятии. От них требуется овладение новым системным философским, научным и творческим мышлением; навыками решения изобретательских задач (теоретическими и практическими основами ТРИЗ); выявление и прогнозирование нежелательных явлений: брака и аварий.

На семинаре предполагается выработка навыков создания новых систем и технологий, основанных на поиске инновационных идей, помогающих сохранять конкурентоспособность в условиях быстро меняющегося мира. Такое создание идей, осуществляемых в результате исследования и развития перспективных направлений, должно происходить с постоянным использованием гармонии, красоты, целесообразности и экономичности – навыков культуры мышления и деятельности.

2. Введение

Во многих организациях принято считать, что вдохновение, творческий порыв – это что-то неуловимое, не неподдающееся воздействию. Однако креативность и инновации играют решающую роль в создании конкурентных преимуществ. Творчество, изначально присущее человеку можно успешно развивать и направлять. Тем самым, с помощью новых творческих идей, стратегий можно укреплять позиции компаний. В современной экономике разрыв между инновациями и реальным бизнесом продолжает увеличиваться. Возникает противоречие между желаемым и возможным: между увеличением производительности, качества и творческой инициативой.

В современной экономике

Путь решения производственной проблемы

Какие есть проблемы в Вашем бизнесе?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Какой результат в своем бизнесе Вы желаете получить после семинара?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Творческая идея – путь решения проблемы

Задание: Представьте свою идею

Схема рациональной деятельности для решения проблемы

Задание: представьте схему своей проблемы
3. Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) как методологическая наука изобретательского творчества

3.1 Общие понятия ТРИЗ.

ТРИЗ – методология поиска новых решений, основанная на системном подходе, дающая стабильные положительные результаты. ТРИЗ принципиально отличатся от метода проб и ошибок и его модификаций.

Основной постулат ТРИЗ: технические системы развиваются по объективно существующим законам, эти законы познаваемы, их можно выявить и использовать для сознательного решения изобретательских задач.

Теоретическим фундаментом ТРИЗ являются законы развития технических систем, выявленные путем анализа больших массивов патентной информации (десятки и сотни тысяч патентов и авторских свидетельств), изучения истории и логики развития многих технических систем.

ТРИЗ строится как точная наука, имеющая свою область исследования, свои методы, свой язык, свои инструменты.

Основными механизмами совершенствования и синтеза новых технических систем в ТРИЗ служат:

а) алгоритм решения изобретательских задач;

б) система стандартов на решение изобретательских задач.

ТРИЗ располагает собственным методом анализа и методом записи преобразований систем – вепольным анализом.

Упорядоченный и постоянно пополняемый информационный фонд: указатели применения физических, химических, геометрических эффектов; банк типовых приемов устранения технических и физических противоречий.

Знание законов развития технических систем позволяет не только решать имеющиеся задачи, но и прогнозировать появление новых.

ТРИЗ стремится к планомерному развитию технических систем. Задачи, связанные с развитием, должны выявляться и решаться до того, как обострившиеся противоречия станут сдерживать темпы развития систем.

Таким образом, теория решения изобретательских задач постепенно перерастает в теорию развития технических систем (ТРТС).

Техническая задача, не поддающаяся решению известными способами, требует решения изобретательского уровня. Для качественного изменения техники необходимо решение изобретательских задач, средства, решения которых еще не зафиксированы в технической литературе, не воплощены в известных инженеру правилах, приемах, рекомендациях и т. д.

3.2 Уровни изобретений

Первый уровень – мельчайшие изобретения, не связанные с устранением противоречий.

Второй уровень – мелкие изобретения, полученные в результате устранения противоречия способами, известными в данной отрасли.

Третий уровень – средние изобретения. Противоречия преодолеваются способами, известными в пределах одной науки («механическая» задача решается «механически»)

Четвертый уровень – крупные изобретения. Синтезируется новая ТС. Противоречия относились к прототипу – старой ТС.

Пятый уровень – крупнейшие изобретения. Синтезируется принципиально новая ТС. Противоречий нет, поскольку еще нет и самой системы; противоречия могут появиться лишь в процессе синтеза системы. Для создания системы пятого уровня нужно предварительно сделать новое открытие.

4. Система. Системный подход к развитию техники и бизнеса

Системный подход к развитию техники – один из основных принципов ТРИЗ. Это означает умение видеть, воспринимать, представлять как единое целое систему во всей ее сложности, со всеми связями, изменениями.

4.1 Основные понятия

Система – это некоторое множество взаимосвязанных элементов, обладающая свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов.

Неожиданное положительное системное свойство называется «сверхэффектом».

Антисистема – система, выполняющая по отношению к данной противоположную функцию.

Система характеризуется:

- составом элементов;

- структурой;

- функциональностью;

- состоянием.

Функция системы – внешнее проявление свойств, выраженное в действии, определенном назначении системы.

Полезные функции. Основные функции – функции, для выполнения которых создается система. Второстепенные функции – отражающие побочные цели создателя систеиы. Вспомогательные функции – обеспечивающие выполнение основных.

Антифункция – функция антисистемы.

Нуль-функция – это функциональный нуль или динамическое равновесие, получающееся при объединении функции и антифункции.

Вредная функция системы – функция, выполнение которой нежелательно.

(Формулировка функций состоит из двух частей: объекта функции и действия функции).

4.2 Законы развития технических систем

В ТРИЗ развитие ТС понимается как процесс увеличения степени идеальности (И). Она определяется как отношение суммы выполняемой системой полезных функций (∑ф. п.) к сумме факторов расплаты (∑ф. вр.).

И =

∑ф. п

MAX

∑ф. вр.

MIN

Факторы расплаты включают различные затраты на создание, эксплуатацию и утилизацию системы.

Законы носят вероятностный характер, т. е., в отличие от законов физики, из них возможны исключения (однако, таких исключение лучше не делать). Следование законам поможет избежать ошибок при принятии решений по прогнозированию и разработке технических систем (ТС), а при решении задач выбрать наиболее перспективное решение. Законы развития технических систем выявлены на основе анализа уже существующих систем; они сформулированы сведением воедино самых прогрессивных тенденций развития разнообразных систем.

Законы развития систем позволяют:

1) выявить тенденции развития ТС;

2) правильно выбрать и решить задачу;

3) оценить качество решения задачи.

Законы развития технических систем могут быть разделены на три группы, условно названные «статикой», «кинематикой» и «динамикой».

Первая группа законов определяет условия, при которых из отдельных частей возникает жизнеспособная техническая система. Вторая группа законов определяет наиболее общие направления развития технических систем. Третья группа законов отражает главные тенденции развития технических систем.

1. Законы принципиальной жизненности системы.

- закон полноты частей системы;

- закон энергетической проводимости;

- закон согласованности ритмики частей системы

2. Законы развития технических систем.

- этапность развития;

- неравность развития частей системы;

- вытеснение человека из технической системы;

- развертывание – свертывание технической системы;

- повышение динамичности и управляемости технической системы;

- переход на микроуровень и использование полей в технической системе;

- согласование - рассогласование технической системы.

4.3 Условия жизнеспособности ТС

1. Рождение системы (самый ответственный момент) – отдельные элементы объединяются в единое целое и появляется новое (системное) свойство, не сводящиеся к свойствам отдельных элементов.

2. Функциональная значимость – ТС должна быть функционально полной, иметь все минимально необходимое и достаточное для выполнения главной полезной функции.

3. Наличие и минимальная работоспособность основных частей системы.

4. Энергетическая проводимость системы.

5. Согласованность ритмики частей системы.

ТС должна включать :

- двигатель – элемент ТС, в котором энергия преобразуется в нужный для нее вид;

- трансмиссию - элемент ТС, по которому передается энергия от двигателя к рабочему органу;

- рабочий орган – элемент ТС, который выполняет основную функцию системы;

- орган управления – элемент ТС, который ею управляет.

Для осуществления работы требуется энергия, поступающая извне, от источника энергии или от человека, а изделие завершает полную принципиальную схему ТС.

4.4 Структура ТС

Задание: представьте структуру своей технической системы (бизнеса, объекта)

Структура ТС

4.5 Ресурсы системы

(поиск ресурсов системы)

Ресурсы ТС – важнейший механизм повышения идеальности.

Виды ресурсов

Выбор ресурсов

4.6 Этапы развития ТС

Установлены некоторые общие закономерности развития различных биологических и технических систем. Их развитие условно осуществляется по S-образной кривой.

Кривая развития ТС

1.«Рождение» и «детство» ТС.

Главные условия:

- есть потребность в системе;

- имеются возможности для ее реализации.

- новизна создания

Новая система обычно весьма примитивна, обладает массой недостатков, поэтому тут же начинается работа по ее усовершенствованию.

2.Период интенсивного развития ТС. Характерным для данного этапа является быстрое, стремительное развитие. Главная движущая сила – общественная потребность. ТС становится экономически выгодной.

3.«Старость» и «смерть» ТС. Основное содержанием этапа – стабилизация параметров системы. Движущая сила развития – потребность общества.

Задание: изобразите кривую развития вашей ТС

Кривая развития ТС

4.7 Этапы совершенствования системы.

1этап – подбор частей для образования системы (найти удачное сочетание частей)

2 этап – совершенствование частей системы «исправление троек»

3 этап – динамизация системы (части, которые были жестко соединены между собой, стали соединяться гибко, подвижно)

4 этап – переход к саморазвивающимся системам (этот этап еще не наступил, но частично существуют системы, обладающие такими функциями). На этом этапе возможно объединение систем. Ракетно-космические аппараты позволяют говорить о таких системах.

4.8 Системный оператор. Многоэкранная схема мышления.

Системный подход дает возможность преобразовывать информацию об объектах таким образом, при котором сложное можно представить через простое, не теряя связей части и целого, и осуществить прогнозирование.

Системный оператор.

Задание: составьте системный оператор своей системы:

а) «мой бизнес»;

б) «мой товар»;

в) любой объект.

5. Изобретательская ситуация.

Мы часто сталкиваемся с проблемой или ситуацией, требующей разрешения.

Проблема (лат. Problema «задача» - это теоретический или практический вопрос, требующий решения. (см. Большой словарь иностранных слов / Сост. А.Ю. Москвин.-М.: , 2005.- С. 539).

Ситуация (situation) – это положение, обстановка, совокупность обстоятельств или совокупность особенностей, характеризующих объект. ( См. Там же. С. 614).

Изобретательская ситуация – это исходная неопределенная формулировка проблемы. Изобретательские ситуации обычно лежат на виду и хорошо известны специалистам. Задача обычно спрятана в изобретательской ситуации, ее-то и надо уметь выделить. Поэтому часто говорят, что правильная постановка задачи – это половина решения. Правильно сформулировать задачу должен сам изобретатель. Процесс решения задачи начинается с выработки правильных условий задачи, ее правильной постановки. Абсолютно правильно поставленная задача часто перестает быть изобретательской задачей потому, что ее решение становится очевидным.

Очень часто при решении изобретательской задачи начинают разрешать изобретательскую ситуацию, которая содержит несколько задач. Однако это не дает быстрого эффективного решения. Следует из «клубка» задач выбрать одну наиболее конкретную задачу и решать именно ее. При этом следует учесть, что обычная техническая задача превращается в изобретательскую только тогда, когда пытаясь использовать известные способы, приемы, устройства, найдено противоречие. Именно изобретение устраняет противоречие. Устранение противоречия должно привести к тому, чтобы был выигрыш, а проигрыша не было. Следовательно, чтобы решить изобретательскую задачу надо выявить и устранить данное противоречие.

6. Противоречия

Противоречие – проявление несоответствия между требованиями, предъявляемыми человеком к системе.

Виды противоречий:

1.Техническое противоречие

2.Физическое противоречие

Техническое противоречие – ситуация, когда попытки улучшить одну характеристику (часть) системы приводят к ухудшению другой ее характеристики (части).

Физическое противоречие – ситуация когда объекту или его части условиями задачи предъявляются противоположные (несовместимые) требования.

Физическое противоречие обостряет конфликт до предела, благодаря этому облегчает решение.

Существуют специальные правила, позволяющие при анализе задачи перейти от технического противоречия к физическому. Но нередко физическое противоречие можно сформулировать сразу, непосредственно из условия задачи.

Противоречивые требования могут быть разделены:

- во времени;

- в пространстве.

Более изобретательный путь совмещения несовместимого: придать объекту одно свойство, а его частям – другое, противоположное.

Пример: велосипедная цепь: каждое ее звено жесткое, негнущееся, а в целом цепь гибкая, податливая.

Вывод. Физическое противоречие, требуя совместить несовместимое, не заводит в тупик, напротив, облегчает путь к решению задачи.

Если есть противоречие, значит перед нами изобретательская задача.

7. Алгоритм решения изобретательских задач.

Алгоритм решения изобретательских задач состоит из 9 взаимосвязанных частей и в тоже время это не покушение на «свободу» творчества, а возможность не допускать ошибок.

АРИЗ позволяет перейти от беспорядочного движения мысли при решении задачи к высокой организованности мышления в сочетании с творческим ходом мыслительных операции и практическим использованием знаний о закономерностях развития техники.

Часть 1. Анализ задачи и определение ТП.

Цель – перейти от расплывчатой изобретательской ситуации к четко построенной и предельно простой модели задачи через нахождение технического противоречия.

Часть 2. Анализ модели задачи.

Цель – учесть имеющиеся ресурсы, которые можно использовать при решении задачи: ресурсов пространства, времени, веществ и полей.

Часть 3. Определение ИКР и ФП.

Цель – сформулировать образ идеального конечного результата (ИКР) и определить физическое противоречие (ФП), мешающее достижению ИКР.

Часть 4. Мобилизация и применение ВПР.

Цель - определить имеющиеся ресурсы и производные ресурсы, получаемые почти бесплатно путем минимальных изменений имеющихся ВПР.

Часть 5. Применение информационного фонда.

Цель – использовать опыт, сконцентрированный в информационном фонде ТРИЗ. Имеется возможность ее прямого решения с помощью информационного фонда.

Часть 6. Изменение и (или) замена задачи.

Цель 1 – дать возможный ответ решении. Простые задачи могут быть решены сразу.

Цель 2 – для решения сложных задач изменить смысл задачи. Если задача решена, перейти от физического ответа к техническому. Предложить способ и дать принципиальную схему устройства, осуществляющего этот способ.

Часть 7. Анализ способа устранения ФП.

Цель – проверить качество полученного ответа. Физическое противоречие должно быть устранено близко к идеальному.

Часть 8. Применение полученного ответа.

Цель - решить не только конкретную задачу, но и качественно использовать хорошую идею для решения задачи (проблемы) и максимально использовать ресурсы найденной идеи.

Часть 9. Анализ хода решения.

Цель – тщательно проанализировать ход решения для повышения творческого потенциала человека.

Задача: При выплавке чугуна в домнах образуется расплавленный шлак с температурой около 1000 градусов. Его сливают в ковш на рельсовом ходу и увозят на шлакоперерабатывающий завод. Использовать жидкий шлак экономически выгодно, а «преплав» твердого шлака нерентабелен. Шлак, залитый в ковш, при перевозке охлаждается и на его поверхности образуется твердая корка. На заводе специальным кобровым устройством в коробке пробивают два отверстия и сливают шлак. Удается слить не более 60-70% шлака. Ковши увозят на специальную эстакаду, затвердевший шлак выбивают и отправляют в отвал.

Задание: решить задачу методом мозгового штурма

Выбрать варианты решения и записать в таблицу

Эксперимент.

Выбрать из предложенных вариантов идей решение задачи наиболее подходящее варианты решения, по вашему мнению.

№п/п	Варианты решения задачи	оценка
плюс	минус
1
2
3
4
5
6
7

Выводы: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание: решите Вашу проблему по АРИЗ

8. Решение исследовательских задач. Выявление и прогнозирование нежелательных явлений, ликвидация причин брака и аварий.

8.1 Методика проведения прогноза на базе ТРИЗ.

Прогнозирование – самый сложный вид работ по совершенствованию технических систем, поэтому для его успешного проведения необходимо уверенное владение всем аппаратом ТРИЗ. При выполнении шагов рекомендуется придерживаться следующих правил:

1. На каждом шаге необходимо выявлять и обязательно фиксировать неясности, проблемы, задачи (лучше всего в виде сформулированных противоречий), в том числе и кажущиеся неактуальными, неразрешимыми.

2. Каждую выявленную задачу следует обострить и попытаться решить. Если решение сразу найти не удается, отложить его поиск на завершающий этап. Найденное решение зафиксировать, рассмотреть возможность получения от него сверх эффекта, путем использования и новые задачи, которые при этом могут возникнуть.

3. Не следует прекращать работу, даже если получены идеи, удовлетворяющие заказчика. Наиболее интересные результаты, как правило, могут быть получены при выполнении завершающего этапа прогноза.

8.2 Алгоритм проведения прогноза.

Этап 4. Завершение прогноза (суммарный прогноз)

Задание: представьте этапы алгоритма прогноза Вашей проблемы

8.3 Прогнозирование технических систем.

Этап 1. Предварительный прогноз (экспресс прогноз).

1.1 Ознакомиться с базовой технической системой (БТС) по технической литературе, документации и в натуре: изучить ее принцип действия, конструкцию, историю развития (в том числе и возникавшие на разных этапах развития задачи, проблемы), альтернативные системы.

1.2 Построить ряд моделей, описывающих БТС:

- с помощью механических аналогий;

- метода маленьких человечков;

- вепольных преобразований.

Выявить и сформулировать технические и физические противоречия, характерные для современного состояния БТС.

1.3 Использовать документы ТРИЗ для решения сформулированных задач, преобразования построенных моделей.

1.4 Провести простые морфологические преобразования БТС.

1.5 Рассмотреть надсистемы БТС, их влияния на развитие БТС.

1.6 Рассмотреть развитие БТС по основным линиям действия законов развития технических систем.

1.7 Подвести итоги предварительного прогноза: сформулировать основные возможные направления дальнейшего развития, перспективные технические решения и задачи, подлежащие решению.

Этап 2. Подготовка к углубленному анализу. Анализ.

2.1 Определить конечные цели работы и сформулировать рабочий план прогноза. Отобрать экспертов для участия во временной рабочей группе (требование к экспертам аналогичны требованиям к членам ВРГ при проведении ФСА).

2.2 Провести прогноз с помощью традиционных методов.

Примечание. Традиционный прогноз играет служебную роль, его результаты нужны для сопоставления в дальнейшем с результатами прогноза на базе ТРИЗ. Ели такая цель отсутствует, можно обойтись без затрат времени на традиционный прогноз.

2.3 Провести анализ БТС с использованием методологии ФСА: построить структурные, функциональные, технологические и диагностические таблицы.

2.4 Проанализировать тенденции развития надсистем, факторы, стимулирующие и (или) тормазящие развитие БТС, степень влияния на БТС, ограничения, налагаемые надсистемами на БТС, вредные и полезные системные свойства (сверхэффекты),

возникающие при работе БТС в составе разных надсистем.

Примечание. Среди факторов, влияющих на развитие БТС, следует рассматривать развитие потребности в БТС, технологии производства, развитие других систем, связанных или конкурирующих с БТС, развитие коллектива создателей БТС и т. п.

2.5 Рассмотреть развитие систем, аналогичных БТС, в других областях техники, биологии, палеонтологии. Рассмотреть развитие систем альтернативных БТС (систем с аналогичными функциями, но действующих на других принципах) и антисистем (систем противоположного назначения).

Этап 3. Прогноз по законом развития технических систем.

3.1 Определить, на какой стадии развития по каждой из линии развития находится БТС в целом, а также ее подсистемы; выявить основные проблемы, задачи данной стадии развития.

3.2 Рассмотреть возможность выполнения очередного шага или ряда шагов по каждой линии. Выявить трудности, проблемы, задачи (противоречия), возникающие при попытке выполнить шаги.

3.3 Выявить возможные ошибки в развитии (по списку типовых ошибок). Выявит возможные отрицательные моменты в развитии с использованием “диверсионного подхода” и инструментов ТРИЗ.

Этап 4. Завершение прогноза (суммарный прогноз).

4.1 Проанализировать все выявленные в процессе работы задачи, построить иерархию задач. Провести свертывание системы задач, выявить ключевые задачи.

4.2. Провести решение выявленных на предыдущем шаге ключевых задач с помощью инструментов ТРИЗ. Выявить возможные сверхэффекты от полученных решений, рассмотреть возможности их использования и возникающие при этом задачи.

4.3 Свести, полученные на разных шагах прогноза идеи и решения в блоки предсказания. Выявить противоречия между блоками и попытаться их разрешить с помощью инструментов ТРИЗ.

4.4 Выписать все задачи, решение которых оказалось невозможно на нынешнем уровне техники и технологии. Рассмотреть, как изменяются блоки, если эти ограничения будут сняты.

4.5 Составить сценарий будущего развития БТС: свести блоки-предсказания в единую непротиворечивую картину (или ряд внутренне непротиворечивых альтернативных картин).

4.6 Составить перспективные планы развития БТС, на базе полученного сценария.

8.4 Решение исследовательских задач приемом “ОБРАЩЕНИЕ”

(Выявление причин брака, аварий и их ликвидация).

Подход к решению сложной задачи

8.5 Алгоритм решения исследовательской задачи

1. Формулирование исходной исследовательской задачи.

2. Формулирование обращенной задачи.

3. Паспортизация ресурсов, способных осуществить требуемое действие (действия).

4. Поиск известных решений аналогичных задач в науке, природе, в технике и т. п. Поиск известных объяснительных механизмов.

5. Поиск необходимых для решения физических, химических, геометрических и других эффектов.

6. Поиск новых решений с помощью инструментов ТРИЗ.

7. Формулировка на базе полученных решений обращенной задачи гипотез, объясняющих изучаемое, и задачи по их проверке.

8. Выявление и формулирование новых задач, возникающих после решения исследовательской задачи: если выявлен механизм вредного явления, то как с ним бороться; если полезного – как повысить его эффективность.

Решить исследовательскую задачу.

Задача. В одной лаборатории обнаружили странное явление: некая химическая реакция проходима только в том случае, если ее проводил один из сотрудников. Реакция шла в закрытой колбе, но все равно коллеги стали подозревать человека в фальсификации. Дело осложнялось и тем, что если в лаборатории находился кто-нибудь еще, кроме него, реакция тоже не получалась. Как это объяснить?

1. Формулировка исходной исследовательской задачи.

1.1 Записать условие задачи по форме: “Система для (указать назначение) включает (перечислять входящие в систему элементы).

1.2 При условии (указать) происходит (описать явления), в то время как должно происходить (указать).

1.3 Требуется объяснить, почему?

Запишем исходную исследовательскую задачу по приведенной выше форме:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Формулировка обращенной задачи.

2.1 Преобразовать исследовательскую задачу в изобретательскую, заменив вопрос “почему (как) это происходит?” на “как это сделать?”.

2.2 Записать формулировку обращенной задачи по форме: “Система для (указать назначение) включает (перечислить входящие в систему элементы). Необходимо при данных условиях (указать) обеспечить получение (указать явление).

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Поиск известных решений.

Рассмотреть в каких областях науки, техники, обыденной жизни требуемое явление или эффект получают искусственно, самым простым путем, как его получают. Проверить, нельзя ли этот способ использовать для решения обращенной задачи.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Паспортизация и использование ресурсов.

Рассмотреть ресурсы системы и надсистем, которые в готовом или производном виде могли бы помочь в выполнении нужного действия (решении обращенной задачи).

Примечание. Следует обратить внимание на ресурсы изменения, функциональные и системные.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Поиск нужных эффектов.

Рассмотреть физические, химические, геометрические, психологические (если задача связана с поведением людей) эффекты или цепочки эффектов, которые могли бы обеспечить нужное действие (решение обращенной задачи).

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Поиск новых решений.

Использовать для нахождения решения инструменты ТРИЗ: приемы, вепольный анализ, стандарты, АРИЗ.

Примечания.

1. В систему нельзя вводить дополнительные вещества и поля. Решение обращенной задачи должно быть получено только за счет ресурсов.

2. Имеются некоторые особенности и в формулировании шагов при решении обращенной задачи по АРИЗ:

- вместо обычного конфликта типа “вредное” действие связано с “полезным”

часто получается конфликт типа “необходимое действие противоречить имеющемуся”;

- при формулировке мини-задачи вместо слов “необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить…” следует писать “необходимо без изменений в системе обеспечить…”;

- при формулировке ИКР вместо слов “абсолютно не усложняя систему…” – “абсолютно не изменяя систему…”;

Пример. Исходная вепольная модель В1 – В2 : В1 – вещество, В2 – химик. Получается неполный веполь, который нужно достроить по стандарту 1.1.1., т. е. ввести недостающее поле П. В1 В2

П

Примечание указывает, что это поле должно быть из ресурсов, причем связано с конкретным человеком (получается противоречие: поле должно быть, чтобы активизировать реакцию, и его не должно быть, потому что у других реакция не идет). После не сложного анализа отпадают все поля, кроме звукового.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Формулировка гипотез и задач по их проверке.

На основе полученных решений обращенной задачи сформулировать гипотезу (гипотезы) и задачи по их проверке.

Примечание. Если решение задач по проверке гипотез вызывает сложности, необходимо использовать инструменты ТРИЗ.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Развитие решения.

Если наблюдаемое явление относится к числу вредных (например, речь идет о выявлении причин брака), сформулировать и решить задачу по его устранению, при необходимости используя ТРИЗ.

Если явление – полезное, можно сформулировать и решить задачу по его усилению с учетом полученного знания о механизме его действия.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8.6 Выявление и прогнозирование нежелательных явлений: брака и аварий.

Задачи: 1. Выявить явные случаи брака на производстве в деталях, конструкциях и технологиях.

2. Выявить скрытые дефекты.

3. Прогнозирование возможных дефектов в конструкциях и технологиях еще на стадии их проектирования.

Решение проблем: использование модификации приема “обращение” (“диверсионный” подход).

Сущность методологии – (основана на принципе последовательного углубленного анализа системы, рассмотрения ее с различных позиций, наложения результатов анализа, полученных разными способами, привлечение разнообразных знаний, как по самому объекту, так и из других заранее не предполагаемых областей).

Сущность “диверсионного” подхода.

1. Вместо вопроса “Какие дефекты, виды брака возможны в данной конструкции или технологии?”

Задается вопрос “Как испортить данную конструкцию, технологию, как обеспечить получение дефектов”?

(Фактически необходимо придумать диверсию)

2. Проверить, не реализована, предложенная диверсия, и она на практике.

3. Проверить, есть ли возможность реализации ее на практике при определенном стечении обстоятельств.

4. Если такая возможность не исключается, необходимо решить задачу: Как этого не допустить.

Достоинство “диверсионного” подхода – возможность выявления задач, которые ранее в данной системе не предлагались. Диверсионный подход позволяет выявить совершенно новые задачи и проблемы, ускользавшие ранее от внимания аналитиков. Решение этих задач может существенно улучшить систему.

Общее с методикой решения исследовательских задач:

1. Использование операции “обращения”.

2. Использование ресурсов.

3. Использование инструментария ТРИЗ.

Отличия от решения исследовательских задач:

1. При решении исследовательских задач получают если не единственный ответ, то, во всяком случае, число ответов ограничено, что позволяет сформулировать конкретные критерии выбора наиболее вероятных причин.

2. В задачах на выявление вредных эффектов и явлений ответов – вариантов может быть очень много и ни один из них не может быть отброшен априори, без проверки.

Рекомендации. Проведение такого анализа системы делает его наиболее предпочтительным. Его проведение аналогично работам по ФСА (функционально-стоимостному анализу), то есть в режиме временных рабочих групп под руководством профессионального поисковика – специалиста по ТРИЗ.

8.7 Алгоритм решения обращенной задачи.

Задание: составьте алгоритм решения Вашей задачи

8.8 Методические рекомендации к алгоритму решения задачи.

1. Формулирование “обращенной” задачи – описание исходной системы и операции постановки “диверсионной” задачи: как эту систему испортить?

2. Поиск известных способов создания вредных явлений – операции по подробному изучению исходной системы, в том числе проведение ее функционального анализа, выявление вредных эффектов, характерных для систем данного этапа, проверке возможностей “реализации” в данной системе “типовых способов оказания вредных воздействий на человека, природные и технические системы”, а также “типовых результатов вредных воздействий на человека, другие системы”.

3. Паспортизация и использование ресурсов – изучение типовых “опасных зон”, (“болевых точек”, “уязвимых мест”) данной системы, а также различных ресурсов, способных вызывать вредные нежелательные эффекты.

4. Поиск вредных эффектов по информационным фондам – использование указателей физических, химических, геометрических и других эффектов, а также специальных списков типовых ошибок в развитии технических систем и типовых причин появления вредных эффектов.

5. Поиск вредных эффектов с помощью прогноза. (См. “Проведение прогноза на базе ТРИЗ”)

Здесь используется два варианта:

А) проведение прогноза развития системы “назад”, в направлении ухудшения выполнения полезных функций;

Б) прогноз нормальный (“вперед”), но в направлении повышения эффективности выполнения вредных, нежелательных функций, факторов расположены.

6. Поиск новых решений – использование для решения задач “ухудшения” инструментария ТРИЗ.

7. Поиск возможностей усиления вредных эффектов – использование соответствующих инструментов ТРИЗ, в этом числе законов развития технологических систем, стандартов на формирование веполей, АРИЗ, а также с помощью специальных списков способов такого усилия.

8. “Маскировка” вредных эффектов – поскольку в прямой задаче роль идет о поиске труднообнаруживаемых дефектов, то в обращенной задаче возникает необходимость их “маскировки”, обеспечивающей труднообнаруживаемость. Для этого используется специальный список типовых приемов “маскировки”, а также методика “обращения” исследовательских задач.

9. Анализ выявления вредных эффектов – определение, какие эффекты могут быть реализованы в системе и при каких условиях, какова вероятность и опасность их проявления. Удобным средством такого анализа служат так называемые “диаграммы Исикавы”. [Исикавы Каору. Японские методы управления качеством. М.: Экономика, 1988].

10. Устранение вредных эффектов – цель всей работы. Для этого могут быть использованы как типовые средства устранения, так и инструменты ТРИЗ в случае затруднений.

11. Анализ хода работы – выявление ошибок и недоделок, которые необходимо исправить, чтобы не пропустить какие-либо вредные эффекты. При этом контролируется ход работы с целью дальнейшего совершенствования методологии “диверсионного” подхода.

8.9 Комплекс специальных перечней, списков для повышения эффективности работы.

1. Типовые способы вредных воздействий на различные системы, в том числе на человека.

2. Типовые результаты вредных воздействий.

3. Типовые опасные зоны систем.

4. Ресурсы, способные обеспечить появление вредных эффектов.

5. Типовые ошибки в развитии технических систем.

6. Типовые причины выявления вредных эффектов.

7. Типовые способы усиления вредных эффектов.

8. Типовые средства “маскировки” вредных явлений.

9. Типовые средства предотвращения вредных явлений.

Алгоритмы решения нестандартных задач

Домашний очаг

Справочная информация

Техника

Общество

Образование и наука

Мир

Бизнес и финансы