Основы
теории решения изобретательских задач

АРИЗ - пошаговая программа для анализа и решения изобретательских задач. Первая модификация появилась в 1959 г. (АРИЗ-59)³⁶. Имелись модификации АРИЗ-61³⁷, АРИЗ-71³⁸, АРИЗ-77³⁹, АРИЗ-82, АРИЗ-85-В⁴⁰. Основная линия решения задач по АРИЗ уже была рассмотрена. Последние модификации АРИЗ включали три основные компоненты (см. рис. 1.1): программу, информационное обеспечение и методы управления психологическими факторами.

1. Программа АРИЗ представляет собой последовательность операций по выявлению и разрешению противоречий (см. основную линию АРИЗ), анализу исходной ситуации и выбору задачи для решения, синтезу решения, анализу полученных решений и выбору наилучшего из них, развитию полученных решений, накоплению наилучших решения и обобщению этого материала для улучшения способа решения других задач. Структура программы и правила ее выполнения базируются на законах и закономерностях развития техники.

2. Информационное обеспечение питается из информационного фонда, который включает систему стандартов на решение изобретательских задач; технологические эффекты (физические, химические, биологические, математические, в частности, наиболее разработанных из них в настоящее время - геометрических); приемы устранения противоречий; способы применения ресурсов природы и техники.

3. Методы управления психологическими факторами необходимы вследствие того, что программа АРИЗ предназначена не для компьютера, и задачи решаются не автоматически, а с помощью человека. Поэтому у решателя часто возникает психологическая инерция, которой необходимо управлять. Кроме того, эти методы позволяют развить творческое воображение, которое необходимо для решения сложных изобретательских задач.

Рассмотрим структуру модификации АРИЗ-85-В [8], текст, которого приводится в приложении 1. Текст алгоритма снабжен комплексом правил, пояснений и примеров, которые хотя и увеличивают объем методики, но зато упрощают ее использование.

Все вспомогательные комментарии и правила нужны лишь при освоении алгоритма, в последствии (после освоения) становятся почти ненужными.

АРИЗ-85-В содержит 9 частей.

1. Анализ задачи.
2. Анализ модели задачи.
3. Определение ИКР и ФП.
4. Мобилизация и применение вещественно-полевых ресурсов.
5. Применение информационного фонда.
6. Изменение и/или замена задачи.
7. Анализ способа устранения ФП.
8. Применение полученного ответа.
9. Анализ хода решения.

Структурная схема АРИЗ-85-В представлена на рис. 4.9.

Прежде чем приступить к решению задачи по АРИЗ, целесообразно сформулировать задачу. Это необходимо сделать в связи с тем, что чаще всего заказчик предоставляет не задачу, а достаточно туманную ситуацию (С). Такую ситуацию называют изобретательской, и, как правило, она содержит несколько поверхностных противоречий (ПП):

Выбор задачи из изобретательской ситуации сводится практически к выбору поверхностного противоречия. Этот процесс частично рассматривался раньше, а детально - в учебном пособии по АРИЗ.

Цель первой части АРИЗ - перейти от поверхностного противоречия "ПП" к модели "М" задачи (рис. 4.10), представляющей собой два элемента системы (конфликтующую пару) и углубленное противоречие (УП) между ними.

АРИЗу свойственно постепенное сужение анализируемой области (области рассмотрения) в системе. Вначале рассматривается изобретательская ситуация со многими элементами и конфликтами. Из всех элементов отбирают только два - конфликтующую пару, а затем переходят от пары элементов к одному, который и исследуется на следующих частях АРИЗ.

В конце первой части модель представляют в вепольном виде и, преобразуют эту модель в соответствии с тенденциями развития вепольных систем. Иногда это приводит к решению задачи.

Тогда рекомендуется проверить решение - перейти к седьмой части (на рис. 4.9 это показано стрелкой внизу), и даже если оно удовлетворяет, продолжить решение задачи по АРИЗ, начиная со второй части. При этом, возможно, получим решение еще лучшее.

Во второй части АРИЗ предельно сужают область исследования, определяя оперативные параметры: оперативную зону, оперативное время и вещественно-полевые ресурсы.

На третьей части АРИЗ определяют идеальный конечный результат (ИКР) и обостренное противоречие (ОП). Формулируя ОП необходимо следить за выполнением логики АРИЗ, если она не соблюдена, то следует вернуться к первой части и откорректировать модель задачи (стрелка обратной связи, показанная на схеме рис. 4.9 наверху). Кроме того, осуществляют попытку получить структурное решение, используя стандарты на решение изобретательских задач. Если решение найдено, то его проверяют, переходя к седьмой части (стрелка внизу на рис. 4.9) и продолжают решение, начиная с четвертой части.

На четвертой части мобилизуют и применяют вещественно-полевые ресурсы (ВПР), выявленные на второй части. Использование ВПР позволяет получить решение более идеальное.

Пятая часть АРИЗ предназначена для разрешения обостренного противоречия (ОП). Для этой цели используется информационный фонд (стандарты на решение изобретательских задач, задачи-аналоги, технологические эффекты, приемы). Если решение найдено, то переходят к седьмой части и проверяют его, а затем продолжают решение по 6-9 частям.

Основная цель шестой части АРИЗ - переход от физического решения к техническому. Для этого необходимо сформулировать технический способ осуществления физического решения, разработать конструктивное воплощение и технологическую реализацию. Если решение не получено, то рекомендуется вернуться к первой части (на рис. 4.9 это показано в виде петли обратной связи), заново сформулировать УП и решать задачу. Если и в этом случае не получено решение, то снова формулируют модель задачи, выбрав другое ПП. При необходимости такое возвращение совершают несколько раз - с переходом к надсистеме (системе более высокого ранга).

В седьмой части алгоритма осуществляется анализ полученного решения и определение его пригодности для конкретных производственных условий, т.е. проводится оценка решения (ОР). Один из приемов оценки решения - это сравнение его с ИКР. Степень близости полученного решения к ИКР определяет качество полученного решения.

В результате оценки решения могут возникнуть две ситуации: полученное решение приемлемо или неприемлемо (удовлетворяет или не удовлетворяет требованиям ИКР и задачедателя). В первом случае идею решения развивают с помощью восьмой части и оценивают ход решения в девятой части. Когда решение по каким-то причинам не устраивает, то целесообразно вернуться к первой части (петля обратной связи на рис. 4.9 показана штрихпунктирной линией) и сформулировать другую модель задачи. Если решение годится, то следует проверить (по патентным данным) формальную новизну полученного решения и выявить подзадачи, возникающие при технической разработке полученной идеи, записать возможные подзадачи - изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные. После этого развивают идею решения и оценивают ход решения в соответствии с восьмой и девятой частями.

В восьмой части развивается идея решения по трем направлениям. Первоначально определяется соответствие полученного решения надсистеме, куда должна входить рассматриваемая в задаче система. Такое соответствие зависит от уровня полученного решения: принципиально новое - "пионерское" (например, изобретение самолета, радио, лазера, компьютера и т.п.) и не принципиально новое - не пионерское.

Если решение не "пионерское", то решение подстраивается под систему и надсистему. Прежде всего следует выяснить взаимосвязи разработанной системы с другими системами, надсистемой и внешней средой и обеспечить процесс их взаимодействия так, чтобы не вызывать взаимных отрицательных явлений. Это осуществляется в соответствии с законами развития технических систем, например, согласованием параметров, форм, связей, веществ и полей вновь создаваемой системы с надсистемой и окружающей средой.

Кроме того, осуществляется согласование процессов по времени, в частности, согласование ритмики работы.

Если при этом выявляются какие-то недостатки, то они устраняются. Часто в таких случаях устранение этих недостатков является новой задачей, которая тоже может быть решена по АРИЗ.

После этого решение дорабатывается конструктивно, технологически, разрабатываются мероприятия по использованию полученного решения.

Если решение "пионерское", то для его осуществления, как правило, следует изменить надсистему.

Пожалуй, с особым упорством психологическая инерция проявляется в сохранении старой формы в новых изобретениях. Много таких примеров хранит история техники. Вспомним некоторые из них:

Пример 4.21. Первое паровое судно, построенное в конце XVIII века американским изобретателем Фитчем, приводилось в движение ... веслами. Гребцы были заменены паровым двигателем, в остальном старая форма корабля не изменилась (рис. 4.10).

Пример 4.22. Первый электродвигатель копировал паровую машину (рис. 4.11). Эволюция развития электродвигателей показана на рис. 4.12.

Пример 4.22. В качестве движителя первого паровоза были... ноги (рис. 4.13).

Пример 4.22. Наиболее характерным примером сохранения старой формы может служить история появления и развития автомобиля. Первый автомобиль повторял форму привычной коляски. Двигатель этого автомобиля был расположен впереди в специальном кожухе, выполненным в форме... крупа лошади. Интересно, что и управление этой машиной осталось традиционным. Повороты осуществлялись с помощью привычных ... вожжей (рис. 4.14) . Характерно и то, что "атавизмы" кареты оставались еще очень долго.

Однако, иногда старая форма может быть следствием психологической инерции потребителей, отдающих предпочтение привычному, традиционному представлению об изделии. Все большее распространение получают изделия в стиле "ретро".

Второе направления развития идеи решения - использование полученного решения по новому назначению - для выполнения других функций, для других систем.

Третье направление - применение полученной идеи решения для решения других задач. Так формулируются новые стандарты на решение изобретательских задач. Таким образом, на выходе восьмой части мы получает развитие идеи (РИ) и дополнительные решения (ДР).

Цели девятой части - совершенствование навыков пользования АРИЗ и усовершенствование самого АРИЗ. Такая операция проводится путем сопоставления идеального хода решения задачи по всем шагам АРИЗ с реальным.

Тем самым производится оценка хода решения.

После получения решения достаточно легко представить идеальный ход решения, ибо "с вершины" полученного решения легче увидеть наиболее быстрый, легкий и точный путь, который ведет к вершине этого решения. При сравнивании реального решения с идеальным легче обнаружить просчеты и неточности, допущенные при решении. Следует тщательно разобраться в причинах этих ошибок, запомнить их и учесть при решении других задач. За счет такого анализа совершенствуется методика решения, значительно эффективнее и быстрее происходит ее освоение.

Иногда ошибки совершаются не потому, что вы не знаете АРИЗ, а из-за его несовершенства. Тогда такие ошибки собираются и систематизируются, чтобы устранить недостатки АРИЗ.

Так постепенно совершенствуется АРИЗ.

Оглавление