Решение задач оптимизации конструкции с помощью изобретательских стандартов
Использование ТРИЗ
При прогнозировании развития техники, поиске и выборе задач и оценке полученного решения используются система законов развития техники и система стандартов на решение изобретательских задач, вепольный анализ.
Для развития творческого воображения могут использоваться все элементы ТРИЗ, но основной упор делается на методы развития творческого воображения.
Решение изобретательских задач осуществляется с помощью законов развития технических систем, информационного фонда, вепольного анализа, АРИЗ и, частично, с помощью методов развития творческого воображения.
Блок-схема ТРИЗ для функции решения задач приведена на рис. 2.
С помощью ТРИЗ решаются известные и неизвестные типы задач. Под стандартным (известным) для ТРИЗ типом задач понимается задача с известным типом противоречия, а нестандартным (неизвестным) — задачи с неизвестным типом противоречия.
Известные (стандартные) типы изобретательских задач решаются с использованием информационного фонда, а неизвестные (нестандартные) — применением АРИЗ. По мере накопления опыта решения класс известных типов задач пополняется и структурируется.
Рис. 3. Классификация задач (стандартные и нестандартные)
Классификация задач осуществляется, прежде всего, с помощью вепольного анализа. Это своего рода призма (рис. 3), с помощью которой мы разлагаем задачу на известные (стандартные) задачи. Для каждого класса стандартных задач имеются свои соответствующие стандартные решения. Стандартное решение приспособляется под конкретные условия. Для классификации и выявления задач могут использоваться и другие элементы ТРИЗ, например, основная линия решения задач — выявление причинно-следственных связей.
Таким образом, использование информационного фонда и, прежде всего, системы стандартов на решение изобретательских задач без использования АРИЗ разрешить противоречия, имеющиеся в задаче и получить решения высокого уровня. Это своего рода стандартные пути решения задач, направленным способом, без перебора вариантов, который характерен для метода проб и ошибок.
Для выявления существующих и прогнозирования будущих аварийных ситуаций и нежелательных явлений в ТРИЗ используется «диверсионный анализ».
Разработаны компьютерные программы, основанные на ТРИЗ, обеспечивающих интеллектуальную помощь инженерам и изобретателям при решении технических задач, а также выявлению и прогнозированию аварийных ситуаций и нежелательных явлений.
Использование различных элементов ТРИЗ для конкретных функций показано в таблице 1: «Функции и структура ТРИЗ».
Таблица 1. Функции и структура ТРИЗ
Критика ТРИЗ
ТРИЗ задумывалась как «точная наука». Однако, с течением времени критики ТРИЗ начали указывать на изъяны, которые, по их мнению, привели к застою в развитии ТРИЗ после смерти автора, а также к существенным сложностям в практическом её применении. А именно:
1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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).
6. 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.
7. 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.
8. 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.
В период своего активного развития (60-70-е годы прошлого столетия) указанные недостатки и ошибки успешно компенсировались энтузиазмом приверженцев ТРИЗ. Тем не менее, существующие изъяны ТРИЗ и уход из ТРИЗ в результате кризиса производства ее основных разработчиков, обнаруживших эти недостатки, привели к застою в развитии теории. Возможно, в этом основная причина того, что за последнее десятилетие в ТРИЗ не появилось ничего существенно нового. [12] [13]
Современная ТРИЗ
Современная ТРИЗ включает в себя несколько школ, развивающих классический 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, искусства, раннего развития детей и так далее, хотя изначально была рассчитана 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).
Главное препятствие в развитии ТРИЗ — отсутствие методологии анализа исходной проблемной ситуации, диагностирования и прогнозирования проблем как источника постановки целей усовершенствований социотехнических систем. На преодоление данного недостатка направлена разработка современной методологии футуродизайна — «проектирования решений, адекватных Будущему».
Одной из тенденций технического прогресса является обострение борьбы за авторские права разработчиков продукции. Поэтому растёт спрос на инновационную деятельность персонала и, соответственно, на методическое и программное обеспечение этих работ. Под этим углом зрения нужно расширять базу данных с полным спектром теоретических подходов. Между тем, наследники Альтшуллера отторгают любые отклонения от позиции в первоисточнике. Они в праве настаивать на своей трактовке имени «ТРИЗ» и при том действовать в гуманитарные среду, к педагогике с искусством вплоть до мемуаров. Альтернативой является лояльность к новым подходам, поддерживающим на плаву ТРИЗ в качестве бренда теоретических разработок. Новые аспекты моделирования инновационного процесса могут, во избежание избыточных споров, обрести новое имя, тем более, что ТРИЗ состоит из слов, известных до рождения Г. С. Альтшуллера.
Дальнейшее развитие ТРИЗ в виде Универсальной Схемы Эволюции (УСЭ)
«…Наиболее плодотворный подход к трансдисциплинарной унификации наук может заключаться в принятии эволюции в качестве основного понятия. Единая теория будет описывать различные фазы и грани эволюционного процесса инвариантными общими законами. Эти законы позволят исследователям описывать поведение и эволюцию квантов, атомов, молекул, клеток, организмов и систем организмов по непротиворечивой единой схеме…»,- Эрвин Ласло, «Основания трансдисциплинарной единой теории».
На многочисленных примерах совершенствования систем, на основе известных в ТРИЗ законов развития такая универсальная схема эволюции создана.
Схема позволяет взглянуть даже на МПиО, на инструменты ТРИЗ, по-новому. Схема может стать основой объединения усилий специалистов-тризовцев, базой ускоренного развития самой ТРИЗ.
В УСЭ список указанных законов развития (ЗРТС) дополнен (включён закон повышения жизнеспособности, описывающий эволюцию нетехнических систем и объектов живой природы) и переструктурирован. В результате получена инвариантная схема законов развития, позволяющая единообразно описать:
§ методы преобразования систем — неалгоритмические (Метод проб и ошибок, его модификации — мозговой штурм и пр.) и алгоритмические (все инструменты ТРИЗ);
§ эволюцию природных, технических и нетехнических систем;
§ эволюционный подход в программировании (генетический алгоритм);
§ работу коры головного мозга человека.
При подстановке в УСЭ названия исследуемого объекта вместо общего термина «Система» генерируется описание эволюции этого объекта. УСЭ содержит в себе (как бы «знает наперед») эволюцию любой системы (технической, социальной, экономической, политической, биологической и т. д.) Такое свойство позволяет предположить, что УСЭ может быть использована как ядро системы ИИ.
Функция УСЭ, как это следует из названия — наглядное представление эволюции любых систем, то есть представление естественного перехода (или искусственного перевода) систем из «проблемного состояния» в «беспроблемное».
Универсальная схема эволюции:
§ естественная — законы эволюции выявлены в системах самого разного типа, и их действие проверено в технике, производстве, обществе, природе и мышлении;
§ объективная — законы эволюции не зависят от мнения исследователя и/или пользователя;
§ логичная и непротиворечивая — законы эволюции вытекают один из другого;
§ полная — набор законов эволюции достаточен для описания любой системы;
§ жёсткая — законы эволюции нельзя переставлять и
§ замкнутая — законы эволюции образуют цикл — система, пройдя один цикл изменений, тут же начинает новый.