Республиканский совет общества изобретателей и рационализаторов

Республики Татарстан

Подборку составил Р.Г.Нуруллин

Казань 2007

Введение

Дисциплина «Методы решения изобретательских задач» посвящена

изучению методики ускорения поиска рациональных решений технических

проблем.

Изобретательские задачи часто путают с задачами техническими,

инженерными, конструкторскими:

1.Построить обычный дом, имея готовые чертежи и расчеты, – задача

техническая.

2.Рассчитать обычный мост, пользуясь готовыми формулами, – задача

инженерная.

3.Спроектировать удобный и дешевый автобус, найдя компромисс

между «удобно» и «дешево», – задача конструкторская.

При решении этих задач не приходится преодолевать противоречия.

Задача становится изобретательской только в том случае, если для

ее решения необходимо преодолеть противоречие. Изобретение – это

развитие технической системы. Задача – только одна из форм, в которой

потребности развития технической системы обнаруживаются человеком.

По степени трудности задачи можно разделить на пять уровней

(классов):

1. Для задач первого уровня (самые легкие задачи) характерно

применение средств (устройств, способов, веществ), которые прямо

предназначены именно для данной цели. В задачах первого уровня объект

(устройство или способ) не изменяется.

2. На втором уровне объект изменяется, но несильно (например,

дополнительно вводится новый элемент).

3. На третьем уровне объект изменяется сильно.

4. На четвертом уровне объект меняется полностью.

5. На пятом уровне меняется вся техническая система, в которую

входит объект.

Приступая к решению изобретательской задачи высшего уровня,

человек должен располагать знаниями о всей технике, о всей физике, о всей

химии.

1. Место изобретательской деятельности в инженерной практике

1.1. Инженерное творчество

(http://cad.j4.ru/ing_tvor.html).

Инженерное творчество – постановка и решение задач, связанных с

созданием, проектированием, испытанием, доводкой, транспортировкой,

эксплуатацией, ремонтом и утилизацией технических систем, их элементов,

конструкционных материалов и технологий, которые отличаются более

высоким техническим уровнем и конкурентоспособностью.

К инженерному творчеству относятся задачи технического творчества,

ориентированные на создание новой продукции, а также задачи выбора и

обоснования способов моделирования и испытаний технического объекта.

Потребность в инженерном творчестве возникает в тех случаях, когда в

процессе проектирования традиционные известные решения, способы и

средства не удовлетворяют потребности и требуется предложить или

изобрести новые решения.

Любой процесс инженерного проектирования начинается с поиска

новой идеи и ошибка на этой стадии проектирования оборачивается

впоследствии огромными потерями финансовых и материальных средств при

эксплуатации машин и оборудования, углублением экологического кризиса.

Результат инженерного творчества часто составляет предмет

изобретения. Для развития творческих способностей и повышения

результативности и эффективности инженерного творчества рекомендуется

использовать разнообразные средства интенсификации технического

творчества.

За творческим решением проблем будущее. Методы решения

изобретательских задач позволяют ускорить творческий процесс и дают

возможность получить рациональное решение технических проблем.

1.2. Метод проб и ошибок

(http: //www.inventech.ru/lib/triz/triz-0001).

Метод проб и ошибок заключается в переборе всевозможных

вариантов решения изобретательских задач.

Решение изобретательских задач с использованием данного метода

осуществляется перебором вариантов примерно следующим образом:

«А что, если сделать так?..» Не получилось.

«А что, если сделать по-другому?..» Опять ошибка...

И так до получения более или менее приемлемого решения. Поэтому

метод и назван «Методом проб и ошибок».

В конце XIX века применение метода проб и ошибок

усовершенствовал Эдисон. В его мастерской работало до тысячи человек, что

позволяло разделить одну техническую проблему на несколько задач и по

каждой задаче одновременно вести проверку вариантов. В этом смысле

Эдисон изобрел научно-исследовательский институт (и это, на наш взгляд,

величайшее его изобретение).

Пример: Эдисону пришлось поставить 50000 опытов, чтобы изобрести

щелочной аккумулятор.

Однако метод проб и ошибок и основанная на нем организация

творческого труда пришли в противоречие с требованиями современной

научно-технической революции, поскольку стало расточительным тратить

время и средства на перебор множества пустых вариантов. Оказалось, что

случайное нахождение решения неэффективным методом многочисленных

проб и горестных ошибок в настоящее время не оправдывает себя.

Мысль о необходимости разработки эффективных методов решения

творческих задач высказывалась давно. Ее корни уходят за пределы нашей

эры в древнюю Грецию, где в сочинениях математика Паппа впервые

встречается слово «эвристика». Эвристика – наука о том, как делать

открытия и изобретения.

(Пояснение. В седьмом томе «Математического сборника» греческого математика

Паппа, жившего около 300 г. н.э., впервые введен термин «эвристика». И хотя Папп

ссылается на своих предшественников Евклида, Аполлония Пергамского и Аристея-

старшего, возникновение эвристики связывают с именем Паппа. В дальнейшем к

проблеме создания эвристики обращались многие математики, например Декарт,

Лейбниц, Больцано, Пуанкаре).

Примерно начиная с середины 1940-х годов в Америке и Европе

появляются публикации сразу о нескольких методах решения творческих

задач: мозговом штурме (А.Ф.Осборн), синектике (У. Гордон), методе

фокальных объектов, морфологическом анализе (швейцарский астрофизик

Ф.Цвикки) и др.

Осборн, Гордон, Цвикки впервые на практике доказали возможность

управления творческим процессом, что позволило бы организовать перебор

вариантов решений и исключить пустые пробы, заведомо ведущие к

ошибкам.

1.3. Метод мозговой атаки

(http: //www.youngerudite.ru/triz.html).

Краткая характеристика метода.

Одним из методов коллективного творчества является мозговой

штурм, или мозговая атака (МГ, или МА). Мозговой штурм как метод

коллективного генерирования идей предложен А.Ф.Осборном. Он

применяется в самых различных ситуациях, когда надо найти

нетривиальное решение в какой-нибудь проблемной ситуации. Для

организации мозгового штурма формируют группу людей из 7-15 человек

разных специальностей и разного уровня образования. У группы есть

руководитель, который ставит перед участниками некую задачу, решение

которой они должны предложить. Каждый может выдвигать самые

невероятные и кажущиеся нереалистичными или сумасшедшими идеи и

решения. Критиковать идеи запрещается. За работой группы следят

специалисты-эксперты, которые сначала выбирают из общего количества

идей наиболее оригинальные и рациональные. А затем формулируется

наиболее оптимальное решение поставленной задачи.

(http: //cad.j4.ru/mozg_ataka.html).

Метод мозговой атаки (ММА). Допустим, формируется группа из 5-8 человек. Если каждому члену

группы, независимо от других поставить задачу, то он может предложить N

идей для реализации этой задачи. В целом общее количество идей = (5...8)N.

Однако если эту группу собрать вместе, то оказывается, что общее

количество идей возрастает в n раз и будет равно (5...8)Nn, где n = 2...3. Этот

психологический феномен и используется при реализации ММА.

ММА представляет собой эмпирически найденный эффективный метод

решения творческой задачи. С точки зрения психологии, кибернетики и

других наук феномен ММА остается белым пятном, хотя изучение самих

методов МА не требует специальной подготовки. Они осваиваются легко и

быстро.

Существует несколько видов ММА:

– прямой метод МА;

– метод обратный МА

– комбинированные ММА.

1.3.1. Метод прямой МА.

Формулировка задачи: При формулировке задачи необходимо

уяснить два момента:

1.Какой итог требуется получить.

2.Что мешает достижению поставленной цели.

Задачу может формулировать внешний заказчик, руководитель группы

или один из членов группы.

Формирование творческой группы: Наиболее эффективно работает

группа в составе 5-8 человек.

Творческая группа состоит из двух подгрупп – постоянное ядро и

временные участники. В ядро входят руководитель и сотрудники, легко

генерирующие идеи. При этом они должны обладать уравновешенным

характером, не должны быть критиками и занудами. Временные участники –

приглашаются в зависимости от характера решаемой задачи. Число

специалистов по профилю решаемой задаче должно быть не более половины.

Правила игры:

1.Члены творческой группы приглашаются за 2 –3 дня до МА.

Продолжительность сеанса составляет 1,5 – 2 часа, а именно:

• 5-10 мин – представление участников друг другу;

• 10-15 мин – постановка творческой задачи;

• 20-30 мин – проведение сеанса;

• 10 мин – перерыв;

• 30-45 мин – составление отредактированного пакета идей.

2.Необходимо стремиться высказать как можно больше идей. Надо

отдавать предпочтение количеству идей, а не качеству. Идеи желательно

высказывать короткими фразами.

3.Запрещается критика и неодобрительные высказывания, поскольку

полное отсутствие критики создает благоприятный творческий климат.

4.Сеанс ММА проводится в специальном помещении – свою роль

играют внешний фон, кофе, чай, конфеты, улыбки… Приветствуются смех,

шутки, анекдоты, пиво… Настоящий сеанс МА – это особое психологическое

состояние людей, когда думается без волевых усилий и принимается во

внимание все, что приходит в голову.

5.Обязанности руководителя: вовсю поддерживать непринужденную

обстановку и чувство юмора, а также представлять всех новичков и давать

им только лестную характеристику.

1.3.2. Метод обратной МА. Обратная МА является полной противоположностью прямой.

Обратная МА – это выявление недостатков существующего технического

объекта. На этот объект обрушивается ничем не ограниченная критика.

Отсутствуют идеи, приводящие к улучшению показателей

технического проекта, присутствует только критика.

Правила игры аналогичны правилам прямой МА.

Для формирования полного списка недостатков, ведущему

рекомендуется использовать следующий список вопросов:

– какие параметры технического объекта имеют отклонения от нормы?;

– какие трудности возникают при изготовлении и сборке?;

– какие трудности имеются с энергоснабжением?;

– какие трудности имеются для оператора?;

– какова вероятность ошибок и т.д.

1.3.3. Комбинированные методы МА. Возможны такие варианты комбинированных методов МА:

1.Проведение второй прямой МА через 2-3 дня после проведения

первой.

2.Проведение обратной МА, далее прямой МА. Затем после 2-3 дней –

обратной и прямой МА.

3.Массовая МА – несколько групп решают одну и ту же творческую

задачу.

1.4. Синектика

(http: //cad.j4.ru/sinectika.html).

Синектика может быть использована только на промежуточных этапах

решения технических проблем. Задача синектики состоит в том, чтобы

выявить общее решение некоторой проблемы.

Синектика (Synectics) (синектика - греч. совмещение разнородных

элементов) – метод стимулирования творческой активности, в котором

создаются особые условия, стимулирующие выдвижение неожиданных и

нестереотипных аналогий и ассоциаций к поставленной задаче. Автор метода

У. Гордон (1961 г.). Определение дал Принс Г.М. (1944 г.).

В основу синектики положен мозговой штурм, отличающийся от

обычного тем, что здесь используются постоянные группы, составленные

из специалистов разных профессий. Метод основан на использовании

различных аналогий (прямых, личных, символических, фантастических) в

процессе свободного обсуждения рассматриваемой проблемы.

Рекомендуется, чтобы члены синектической группы (кроме

руководителя) перед началом работы не знали сути рассматриваемой

проблемы, что позволяет им абстрагироваться от привычного стереотипа

мышления, успешнее преодолевать психологическую инерцию мышления.

Ибо, как считают авторы метода, умственная деятельность человека более

продуктивна в новой, незнакомой ему обстановке.

Цель метода:

Направить спонтанную деятельность мозга и нервной системы на

исследование и преобразование изобретательской проблемы «изнутри».

План действий:

1. Тщательно подобрать группу специалистов.

В группе не должно быть косно мыслящих людей. Группа сможет работать

самостоятельно только после предварительной специальной подготовки.

2. Предоставить этой группе возможность попрактиковаться в

использовании аналогий для ориентирования спонтанной активности мозга и

нервной системы на решение предложенной проблемы.

3. Предоставить группе достаточное время для решения проблемы.

4. Представить результаты работы группы для оценки и внедрения.

1.5. Метод «ТИЛМАГ»

(http: //chitalka.info/mn3_3/mn3_30134.htm).

Метод «ТИЛМАГ» (трансформация идеальных элементов решения с

помощью матриц образования по ассоциации и общности) заменяет процесс

отчуждения классической синектики «рациональным» методом, призванным

выделять для постановки проблемы плодотворные структуры в качестве

раздражающих слов.

Метод «ТИЛМАГ» применяют по возможности в одной группе по

следующим этапам:

1. Анализ и определение проблемы.

2. Определение «идеальных» элементов потенциальных решений.

3. Уплотнение «идеальных» элементов до четких понятий.

4. Образование ассоциаций из попарного соединения «идеальных

элементов».

5. Вывод решений из ассоциаций.

6. Попарная конфронтация ассоциаций и определение общих элементов

понятий из каждой игры.

7. Вывод решений из обнаруженных общностей.

Этапы нахождения решений (5-й и 7-й) проходят по правилам мозговой

атаки.

1.6. Метод функционально-стоимостного анализа

(http://cad.j4.ru/funct_cost.html).

Алгоритм метода функционально-стоимостного анализа:

1. Выбор объекта исследования.

2. Аналитические исследования (структурный анализ, функциональный

анализ, определение затрат на выполнение функции, построение

функционально-стоимостной диаграммы, ее анализ с выявлением наиболее

дорогих и значимых функций).

3. Совершенствование технического объекта (ТО), используя методы

поиска новых технических решений. Например, мозговая атака, синектика,

использование эвристических приемов, морфосинтез, функционально-

физическое конструирование.

4. Многокритериальная оценка синтезируемых ТО.

Этапы применения:

1. Создание технической системы (ТС), у которой, по сравнению с

прототипами, улучшаются экономические показатели и не ухудшаются

функциональные характеристики.

2. В синтезированной ТС достигается совершенствование

функциональных характеристик.

3. Незначительно ухудшаются функциональные параметры при

существенном улучшении экономических показателей.

2. Основные положения ТРИЗ

2.1. Законы развития технических систем

В России над проблемой рождения и развития плодотворных идей

работал Генрих Саулович Альтшуллер.

Генрих Альтшуллер (Г.Альтов) – изобретатель и писатель-фантаст

описал теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ). Первая публикация

о ТРИЗ появилась в журнале «Вопросы психологии» в 1956 году.

Методика ТРИЗ располагает как индивидуальными, так и

коллективными приемами активизации творческой деятельности.

Г.С.Альтшуллер начал строить принципиально новую «методику

изобретательства», основанную на объективных законах развития

технических, художественных, научных и иных систем.

Система – это множество связанных между собой элементов (и

подсистем), которые упорядочены по отношениям, обладающим

определенными свойствами.

Технические системы состоят из взаимосвязанных частей. Каждый раз,

когда происходит объединение частей А и Б в систему АБ, возникает нечто

принципиально новое, которых нет порознь у А и Б. Даже если система

образуется по схеме А + А, все равно сумма не равна 2А, а чему-то большему.

Пример: Две лодки, объединенные в систему, образуют катамаран с

более высокой устойчивостью на воде.

Развитие технических систем, как и любых других систем, подчиняется

общим законам диалектики. Техническая система переходит из одного

состояния в другое, причем переход осуществляется по определенным

законам, а не «как попало». Рассмотрим законы развития технических систем

(ЗРТС) на примере этапов развития летательных аппаратов, а более

конкретно на примере самолета (табл.).

Этапы развития

технических систем

Развитие самолета

1.Подбор частей для

образования системы

Что такое летательный аппарат? Из каких частей он

должен состоять? Крылья + двигатель, или крылья

без двигателей (планер)? Какие крылья –

неподвижные или машущие? Какой двигатель –

паровой, электрический?

Наконец «формула самолета» была найдена:

неподвижные крылья + двигатель внутреннего

сгорания.

2.Совершенствование

этих частей

Совершенствование формы и размеров частей, их

выгодного расположения, подбор материалов для

изготовления.

3.Динамизация Части, которые были жестко соединены между собой,

соединяются гибко, подвижно (машины

вертикального взлета с поворотными моторами).

4.Переход к

саморазвивающимся

системам

Данный этап еще не наступил, но о нем можно судить

по космическим аппаратам, которые перестраиваются

в процессе работы (сбрасывают отработанные

ступени, раскрывают на орбите солнечные батареи,

отделяют спускаемый аппарат).

В функционировании системы важную роль играют: качество ее

элементов, связи (внутренние и внешние) и отношения (пространственные,

временные и т.д.).

2.2. Структура, содержание и применение информационного фонда

Одним из блоков ТРИЗ является блок «Информационный фонд».

Практика обучения ТРИЗ, решения изобретательских задач показывает, что

зачастую сильные решения задачи связаны с использованием эффектов,

выходящих за пределы специальности решающего. Поэтому в рамках ТРИЗ

были созданы указатели различных явлений и эффектов: физических,

химических, геометрических.

Ведется работа над созданием информационных фондов и в областях

бизнеса, художественных и литературных системах.

3. Алгоритмизация интеллектуальной деятельности и структура АРИЗ

3.1. Технические противоречия, типовые приемы устранения

технических противоречий, сводная таблица приемов

Ранее мы отметили, что задача становится изобретательской

только в том случае, если для ее решения необходимо преодолеть

техническое противоречие (ТП): если известными способами улучшить одну

часть (или один параметр) технической системы, недопустимо ухудшится

другая часть (или другой параметр).

(Пояснение. Противоречия, на анализе которых построен алгоритм решения

изобретательских задач, могут существовать только в сознании человека, а не в

окружающей его действительности).

Технические противоречия часто указаны в условиях задачи, но столь

же часто исходная формулировка ТП требует серьезной корректировки. Зато

правильно сформулированное ТП обладает определенной эвристической,

ценностью.

Правда, формулировка ТП не дает указания на конкретный ответ. Но

она позволяет сразу отбросить множество «пустых» вариантов: заведомо не

годятся все варианты, в которых выигрыш в одном свойстве сопровождается

проигрышем в другом.

Современный изобретатель должен хорошо знать типовые приемы

устранения технических противоречий, без этого немыслима научная

организация творческого процесса.

(http: //www.triz-ri.ru/triz/).

Типовые приемы устранения технических противоречий.

«Приемы» – исторически первая форма ТРИЗ. Прием – одинарная

(элементарная) операция. Прием может относиться к действиям человека,

решающего задачу. Приемы – это достаточно конкретные рекомендации типа

«сделай наоборот», «используй аналогию»:

а) вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить

обратное действие;

б) сделать движущуюся часть объекта или внешней среды

неподвижной, а неподвижную - движущейся;

в) повернуть объект «вверх ногами», вывернуть его;

г) использовать переходные состояния веществ;

д) разделить противоречивые свойства в пространстве или во времени.

Так, например, прием «Принцип предварительного действия»,

описываемый в ТРИЗ, означает более раннее выполнение какой-либо

операции, которую в существующей временной последовательности,

выполнить сложно. При этом не важно, какие операции имеются в виду:

это может быть и более раннее выкапывание котлована, и более раннее

создание зоны электрической проводимости в веществе. Сама же

«операция» для разных ситуаций составляет последовательность различных

действий.

Прием может относиться и к рассматриваемой в задаче технической

системе, например «дробление системы», «объединение нескольких систем в

одну».

Приемов было выявлено более сорока, что естественно привело к

созданию сводной таблицы приемов. Попытки составления списков приемов

предпринимались с начала XX века.

(http: //www.triz-ri.ru/triz/).

Сводная таблица приемов.

Итак, следующим шагом ТРИЗ стало создание сводной таблицы

приемов, дающей представление, в каких случаях применяется тот или иной

прием и какое противоречие при этом разрешается. То есть определена

ситуация, при которой возникает изобретательская, да и любая творческая,

задача.

Как оказалось, в этот момент появляются противоположные

требования либо к самой системе в целом, либо к ее части. Например:

двигаться, оставаясь неподвижным; показать исключительность

стандартного товара, чистоту при работе в «не стерильных» условиях и т.д.

При разрешении противоречия система получает возможности

дальнейшего развития, в отличие от компромисса, когда «здесь и сейчас»

становится чуть-чуть лучше, но за улучшение приходится расплачиваться

каким-либо ухудшением в других параметрах.

В то же время, приемы не развиваются (хотя набор приемов можно,

конечно, пополнять и развивать).

Где взять набор приемов, достаточно богатый, чтобы решать самые

различные изобретательские задачи? Ответ очевиден: физические

противоречия (ФП) присущи только изобретательским задачам высших

уровней, поэтому приемы устранения ФП надо искать в решениях этих задач.

Практически это означает, что необходимо отобрать изобретения высших

уровней и исследовать их описания. В таких описаниях обычно указаны

исходная техническая система, ее недостатки и предлагаемая техническая

система. Сопоставляя эти данные, можно выявить суть ФП и прием,

использованный для его устранения.

(Пояснение: Создание таблиц типовых приемов – работа чрезвычайно трудоемкая.

К сожалению, нельзя поступить так: подряд анализировать изобретения, отбирать

наиболее часто встречающиеся решения и вписывать их в таблицу. Авторские

свидетельства и патенты довольно часто выдаются на весьма тривиальные решения, и

составленная на их основе таблица давала бы, как правило, слабые решения даже в том

случае, если весь массив анализируемых изобретений содержит только сильные решения.

Приемы, которые были оригинальными и сильными 10-20 лет назад, могут оказаться

слабыми при решении новых задач.

Поэтому при составлении таблицы для каждой клеточки приходится определять

авангардную отрасль техники, в которой данный тип противоречий устраняется наиболее

сильными и перспективными приемами. Так, для противоречий типа «вес –

продолжительность действия», «вес –скорость», «вес – прочность», «вес – надежность» и

т.д. наиболее подходящие приемы содержатся в изобретениях по авиационной технике.

Противоречия, связанные с необходимостью повышать точность, эффективнее всего

устраняются приемами, присущими изобретениям и области оборудования для

физических экспериментов.

Таблица, построенная на приемах, взятых из таких ведущих отраслей техники,

будет помогать находить сильные решения для обычных изобретательских задач. Чтобы

таблица годилась и для задач, возникающих в ведущих отраслях, она должна

дополнительно вобрать в себя и новейшие приемы, которые еще только входят в изобре-

тательскую практику. Эти приемы чаще встречаются не в тех «благополучных»

изобретениях, на которые выданы авторские свидетельства, а в заявках, отклоненных из-

за «неосуществимости», «нереальности»).

3.2. Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ)

(http: //www.triz-ri.ru/triz/).

При решении более сложных задач, в которых противоречие,

мешающее осуществлению необходимого действия, скрыто, не содержится в

самом условии, применяется Алгоритм решения изобретательских задач

(АРИЗ).

(Пояснение. Слово «алгоритм» в узком смысле означает абсолютно

детерминированную последовательность математических операций. В широком смысле

слова «алгоритм» – это любая достаточно четкая программа действий. Именно в этом

смысле АРИЗ и назван алгоритмом).

При работе по АРИЗ решающий планомерно, шаг за шагом

анализирует и упрощает условия задачи, формулирует так называемый

идеальный конечный результат (ИКР), выходит на ключевое противоречие,

исследует его, определяет причины возникновения и разрешает при помощи

инструментов ТРИЗ. В сущности, АРИЗ организует мышление изобретателя

так, как будто в распоряжении одного человека имеется опыт всех (или очень

многих) изобретателей.

Кроме этого, АРИЗ содержит части по проверке решения, развитию

полученного ответа, совершенствованию самого алгоритма и т.д.

(http: //www.inventech.ru/lib/triz/triz-0011/).

Внешне АРИЗ представляет собой программу последовательной

обработки изобретательских задач. Законы развития технических систем

заложены в самой структуре программы или выступают в «рабочей одежде» -

в виде конкретных операторов. С помощью этих операторов изобретатель

шаг за шагом (без пустых проб) выявляет ФП и определяет ту часть

технической системы, к которой оно «привязано». Затем используются

операторы, изменяющие выделенную часть системы и устраняющие ФП. Тем

самым трудная задача (т.е. задача не первого уровня) переводится в легкую

задачу (первого уровня).

Поскольку АРИЗ – программа сознательной работы человека над

нестандартной для него задачей, она включает в себя ряд правил для

преодоления психологической инерции.

АРИЗ имеет специальные средства преодоления психологической

инерции. Психологическая инерция поразительно сильна. Нужны не

призывы помнить о ней, а конкретные операторы преобразования задачи.

Например, условия задачи обязательно должны быть освобождены от

специальной терминологии, потому что термины навязывают изобретателю

старые и трудноизменяемые представления об объекте.

При разработке АРИЗ проводился систематический анализ патентного

фонда. Выделялись и исследовались изобретения третьего и более высоких

уровней, определялись содержащиеся в них технические и физические

противоречия и типовые приемы их устранения.

Для таблицы применения типовых приемов в одной из последних

модификаций АРИЗ было проанализировано около 40 тыс. описаний

отобранных изобретений высших уровней. Затем в течение трех лет таблица

корректировалась: в нее вводились прогностические поправки, она

проверялась на новых и сложных задачах.

Такая таблица не только отражает коллективный опыт огромного числа

изобретателей, но и имеет солидный запас прогностической прочности:

рекомендуемые ею приемы не устареют в ближайшие 10-15 лет.

(Дополнительный материал: АРИЗ-65 имел таблицу, составленную на основе ана-

лиза пяти тысяч изобретений, относящихся к сорока трем патентным классам. В АРИЗ-71

таблица значительно более подробна. При ее составлении проанализировано свыше

сорока тысяч изобретений.

Необходимо подчеркнуть, что приемы устранения. технических противоречий,

рекомендуемые таблицей, сформулированы в общем виде. Они подобны готовому

платью: их надо подгонять, учитывая индивидуальные особенности задачи.

В творческой мастерской изобретателя приемы играют роль набора инструментов,

и, чтобы пользоваться ими, нужны определенные навыки. В простейшем случае изо-

бретатель, просматривая перечень приемов, ищет подсказку по аналогии. Это способ

медленный и не очень эффективный. Иначе обстоит дело, когда решение задачи ведется

по АРИЗ: таблица применения приемов указывает наиболее подходящее решение для

данной задачи. На первых этапах освоения АРИЗ изобретатель применяет приемы подряд,

на более поздних – по таблице. Однако во всех случаях надо знать типовые приемы и

уметь их использовать).

Информационный аппарат АРИЗ регулярно пополняется и

совершенствуется. Считается, что наиболее мощная версия – это АРИЗ-85В. (Пояснение. Число 85 указывает на год разработки. Модификации АРИЗ имеют

индексы с обозначением года публикации, а не очередного номера. Важно подчеркнуть,

что с каждой новой модификацией в АРИЗ усиливаются главные признаки алгоритма:

детерминированность, массовость, результативность.).

(Примечание. Для новых модификаций АРИЗ разработаны таблицы применения

физических эффектов и создан подробный справочник «Указатель применения

физических эффектов и явлений». С помощью таблиц можно определить эффекты,

наиболее подходящие для преодоления содержащегося в задаче противоречия,

«Указатель» дает сведения о самих эффектах и веществах, реализующих эти эффекты).

3.3. ТРИЗ-рекомендации «Стандарты»

Более развитая форма ТРИЗ-рекомендаций – «Стандарты».

Сейчас их известно 76, проходят проверку еще несколько. Как правило,

стандарт – это конгломерат, сочетание приемов, геометрических,

физических, химических и иных эффектов, а также законов развития

различных систем.

Стандарты полнее, чем приемы, отражают логику развития (в

частности, технических систем).

Приведем без иллюстраций конкретными примерами формулировку

одного из стандартов:

«3.1.1. Эффективность системы - на любом этапе развития - может

быть повышена путем объединения с другой системой (или системами) в

более сложную бисистему или полисистему, например, при объединении

нескольких коротких жестких звеньев мы получаем цепь или браслет,

обладающие новым свойством – гибкостью».

3.4. Идеальный конечный результат (ИКР)

Любое изобретение или усовершенствование (предмета или

деятельности) связано с представлениями об идеальном конечном результате

(ИКР). Этот идеал человек должен уметь описать и определить его свойства.

Таким образом, задается направление поиска.

Определение идеального конечного результата является отправной

точкой творческой деятельности.

4. Методы подавления психологической инерции

4.1. Метод контрольных вопросов

(http://www.motiva.ru/wr_analit/analit/analit_20041216164931_647.html).

(http: //chitalka.info/mn3_3/mn3_30135.htm).

Существет множество методов систематизированного поиска новых

идей: метод контрольных вопросов, морфологический анализ; метод

фокальных объектов, метод гирлянд случайностей и ассоциаций.

Метод контрольных вопросов применяют для психической

активизации творческого процесса. Цель этого метода – с помощью

наводящих вопросов подвести к решению задачи.

Контрольные вопросы составляются на основе опыта решения схожих

задач. Они могут использоваться при совершенствовании производства,

продукции, организационных структур, для выявления ошибок при поиске

решений различных проблем.

Разработано множество различных списков вопросов, но все они,

несмотря на их отличия, преследуют одну цель - посредством ответов на

вопросы, направить ход мысли по направлению к наиболее сильным

решениям. Специально подобранные вопросы требуют таких ответов,

которые позволяют лучше уяснить проблему и условия ее решения,

«подсказывают» возможные пути решения, помогают преодолевать

психологическую инерцию.

Вот пример списка контрольных вопросов: 1. Какова основная функция объекта (процесса)?

2. Что представляет собой идеальный объект (процесс)?

3. Что будет, если убрать данный объект (не выполнять процесс)?

4. Какие функции выполняет данный объект (процесс), нельзя ли

часть из них сократить?

5. Как иначе можно выполнить основную функцию объекта

(процесса)?

6. В какой другой области наилучшим образом выполняется данная

функция и нельзя ли позаимствовать решение?

7. Можно ли разделить объект (процесс) на части?

8. Можно ли отделить слабое звено?

9. Можно ли объединить несколько элементов?

10. Можно ли неподвижные объекты сделать подвижными и наоборот?

11. Нельзя ли поменять последовательность операций или исключить

предварительные, подготовительные операции?

12. Нельзя ли использовать вредные факторы и функции?

13. Какие дополнительные функции может выполнять данный объект?

14. Где в объекте (процессе) заложены излишние запасы? Как их

сократить?

План действий при использовании контрольных вопросов может

быть следующим:

1. Уточнить проблему.

2. Выбрать список контрольных вопросов, наиболее соответствующих

характеру решаемой проблемы.

3. Последовательно рассмотреть каждый вопрос списка, пытаясь

использовать заложенную в нем информацию для решения проблемы.

4. Фиксировать все возникающие идеи и дополнительную

информацию, которую необходимо привлечь к процессу поиска.

Результатом использования списков может быть целый спектр

оригинальных решений или переосмысление проблемы и формулирование ее

с других позиций с целью дальнейшего поиска решений.

Список контрольных вопросов Эйлоарта:

Это список вопросов, составленный английским изобретателем

Т.Эйлоартом. В сущности он дал «программу» работы способного

изобретателя, который с фантастической настойчивостью пытается решить

задачу.

Некоторые вопросы требуют развитого воображения, другие –

глубоких и разносторонних знаний. Есть и вопросы по-своему очень тонкие,

свидетельствующие о богатом опыте и наблюдательности автора. Интересен

этот список еще и тем, что многие его вопросы в той или иной степени

совпадают с идеями, вошедшими в арсенал ТРИЗ.

Список контрольных вопросов по Эйлоарту выглядит так:

1. Перечислить все качества и определения предлагаемого изобретения,

изменить их.

2. Сформулировать задачи ясно. Попробовать новые формулировки.

Определить второстепенные и аналогичные задачи. Выделить главные.

3. Перечислить недостатки имеющихся решений, их основные

принципы, новые предложения.

4. Набросать фантастические, биологические, экономические,

молекулярные и другие аналоги.

5. Построить математическую, гидравлическую, механическую и

другие модели (модели точнее выражают идею, чем аналоги).

6. Попробовать различные виды материалов, состояния веществ,

эффекты, виды энергии: газ, жидкость, твердое тело, гель, пену, пасту и др.;

теплоту, магнитную энергию, электрическую энергию, свет, силу удара и

т.д.; различные длины волн, поверхностные свойства и т.п.;

переходные состояния - замерзание, конденсация, переход через точку Кюри

и т.д.; эффекты Джоуля-Томсона, Фарадея и др.

7. Установить варианты, зависимости, возможные связи, логические

совпадения.

8. Узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных в данном

деле людей.

9. Устроить сумбурное групповое обсуждение, выслушивая все

рассуждения и каждую идею без критики.

10. Попробовать «собственные» (личные) решения: хитрое,

всеобъемлющее, расточительное, сложное.

11. Спать с проблемой, идти на работу, гулять, принимать душ, ехать,

пить, есть, играть, играть в теннис – все с ней.

12. Бродить среди стимулирующей обстановки (выставки, технические

музеи, магазин для технического творчества), просматривать журналы.

13. Набросать таблицу цен, величин, перемещений, типов материалов и

т.д., разных решений проблемы или разных ее частей, искать проблемы в

решениях или новые комбинации.

14. Определить идеальное решение, разрабатывать возможные.

15. Видоизменить решение проблемы с точки зрения (скорее или

медленнее) размеров, вязкости и т.п.

16. В воображении залезть внутрь механизма.

17. Определить альтернативные проблемы и системы, которые

изымают определенное звено из цепи и таким образом создают нечто

совершенно иное, уводя в сторону от нужного решения.

18. Чья это проблема? Почему его? Кто придумал это первый? История

вопроса. Какие ложные толкования этой проблемы имели место?

19. Кто еще решал эту проблему? Чего он добился?

20. Определить общепринятые граничные условия и причины их

установления.

4.2. Морфологический анализ (http://www.motiva.ru/wr_analit/analit/analit_20041216164931_647.html).

Морфологический анализ предложен швейцарским астрофизиком

Цвикки. Морфологический анализ основан на построении таблицы, в

которой перечисляются все основные элементы, составляющие объект и

указывается, возможно большее число известных вариантов реализации этих

элементов. Комбинируя варианты реализации элементов объекта, можно

получить самые неожиданные новые решения.

Последовательность действий при этом следующая:

1. Точно сформулировать проблему.

2. Определить важнейшие элементы объекта.

3. Определить варианты исполнения элементов.

4. Занести их в таблицу.

5. Оценить все имеющиеся в таблице варианты.

6. Выбрать оптимальный вариант.

Основной идеей морфологического анализа является упорядочение

процесса выдвижения и рассмотрения различных вариантов решения задачи.

Расчет строится на том, что в поле зрения могут попасть варианты, которые

ранее не рассматривались. Принцип морфологического анализа легко

реализуется с помощью компьютерных средств.

Однако для сложных объектов, имеющих большое число элементов,

таблица становится слишком громоздкой. Появляется необходимость

рассмотрения огромного числа вариантов, большая часть которых

оказывается лишенной практического смысла, что делает использование

метода слишком трудоемким.

Таким образом, главными недостатками метода является упрощенность

подхода к анализу объекта и возможность получения слишком большого для

рассмотрения числа вариантов.

Морфологический анализ имеет много как простейших, так и

усложненных модификаций. Однако его применение рационально для

простых объектов и там, где возможно найти новую идею за счет

комбинации известных решений (реклама, дизайн и т.п.).

4.3. Метод фокальных объектов

Другим методом ТРИЗ является так называемый «метод фокальных объектов», или

МФО. Этот метод по своему существу напоминает комбинаторные перестановки. Так,

например, можно выделить какой-нибудь объект — «взять его в фокус» — и

попробовать наделить его всевозможными признаками. Получится некоторое

количество комбинаций, из которых выбирается одна, которая и прорабатывается

подробно.

(http: //www.inventech.ru/pub/methods/focus/),

(http: //www.motiva.ru/wr_analit/analit/analit_20041216164931_647.html).

Метод фокальных объектов отличается простотой и неограниченными

возможностями поиска новых точек зрения на решаемую проблему. Он

особенно эффективен при поиске новых форм проектируемого объекта.

Эффективность метода объясняется тем, что посредством специальных

процедур различные знания как бы фокусируются на объекте

проектирования (этим объясняется название метода).

В методе используются ассоциативный поиск и эвристические свойства

случайности, поэтому метод предъявляет высокие требования к

воображению. Использование случайности позволяет получать решения,

которые не могут быть получены другими способами.

После выбора объекта проектирования случайным образом выбирается

ряд других объектов, и составляются списки их признаков. Путем

последовательного перебора этих признаков и сопоставления их с

проектируемым объектом пытаются изменить форму объекта, принцип

действия, алгоритм функционирования, материал и др. характеристики.

(http: //cad.j4.ru/met_fok.html)

Метод фокальных объектов – метод, при котором признаки

нескольких случайно выбранных объектов переносят на совершенствуемый

объект, в результате чего получаются необычные сочетания, позволяющие

преодолевать психологическую инерцию.

Суть метода кратко можно изложить в такой последовательности:

1. Выбрать объект/явление, которое надо изменить (фокальный

объект), и поставить цель его изменения.

2. Назвать несколько случайных объектов.

3. Составить перечень признаков и свойств выбранных случайных

объектов.

4. Найденные признаки и свойства приписать фокальному объекту.

5. Развить далее идеи на основе сочетаний, полученных на шаге 4.

Главное – отбросить стереотипы, включить фантазию, расширив

область возможных решений проблемы.

Подобная технология – не панацея, но ее использование позволяет в

течение 1,5 – 2 часов организованного мышления “почувствовать” суть

проблемы намного глубже и продвинуться к решению намного дальше, чем

за недели, а может быть, и месяцы беспорядочных поисков.

(http: //www.inventech.ru/pub/methods/focus/)

Метод фокальных объектов включает следующие процедуры:

1. Определение фокуса ключевого слова (выражения), которое

содержит сущность проблемы. Если проблема состоит в поиске новых

функций (свойств) технического объекта, фокусом может быть его

наименование (например, телевизор, карандаш и др.).

2. Выбор случайных имен существительных. При этом проще эти

имена случайным образом заимствовать из книг, газет и т.д. Рекомендуется

использовать слова, не связанные напрямую с объектом проектирования

(например, пластмасса, лампа, космос, волнение и т.д.).

3. Определение признаков имен существительных из п.2 в виде имен

прилагательных (например, пластмасса – стареющая, легкая; лампа –

ультрафиолетовая, люминесцентная; космос – безграничный, вечный).

Поскольку целью п.3 является получение случайных имен прилагательных,

то их можно добавлять, «заимствуя» у объектов, не вошедших в п.2

(например, вкусный, мокрый и т.п.). При этом рекомендуется использовать

слова из разных областей: техника, поэзия, фантастика.

4. Связывание прилагательных из п.3 с фокусом из п.1 и поиск по

аналогии ассоциативных решений конкретной проблемы (напр., стареющий

телевизор – телевизор, меняющий во времени цвет передачи;

ультрафиолетовый телевизор – телевизор, который облучает людей

ультрафиолетовыми лучами, когда они смотрят передачу).

5. Оценка полученных решений с точки зрения новизны и возможности

реализации.

Метод фокальных объектов имеет и ряд модификаций:

1. Вместо прилагательных (п.3) случайным образом выбираются имена

существительные, которые связываются с фокусом (напр., телевизор – стол;

телевизор – шариковая ручка);

2. Вместо прилагательных случайным образом выбираются глаголы

(например, рисовать, писать, хранить и т.д.).

Таким образом, метод фокальных объектов базируется на установлении

ассоциативным путем, прежде всего, связей между фокусом и случайным

словом, которое является частью речи (существительное, прилагательное и

глагол).

Можно расширить метод, если использовать остальные части речи:

числительное, местоимение, наречие, предлог, союз, междометие и частица

(например, числительное – три телевизора; местоимение – наш телевизор).

Пример. Не исключено, что некоторые существующие технические

объекты обязаны своим созданием методу фокальных объектов: музыкальная

свеча, музыкальный стакан, ароматный будильник, корабль-театр,

цилиндрический дом и др.

Метод фокальных объектов может быть полезен и как средство для

тренировки способности к фантазии. Существует ряд компьютерных

программ, поддерживающих процедуру случайного ассоциативного поиска.

4.4. Метод гирлянд случайностей, ассоциаций и метафор (http://www.motiva.ru/wr_analit/analit/analit_20041216164931_647.html).

Метод гирлянд случайностей, ассоциаций и метафор –

эвристический метод технического творчества, представляющий собой

развитие метода фокальных объектов и включающий следующие

процедуры.

1. Определение синонимов объекта, в результате которого образуется

гирлянда синонимов (например, стол – бюро – парта – ...).

2. Выбор случайных существительных, при помощи которых

генерируется гирлянда случайных существительных (например, карандаш –

стул – ...).

3. Комбинирование всех элементов гирлянды синонимов с каждыми

элементами гирлянды случайных существительных. Некоторые из

комбинаций представляют идеи для решения задачи (например, стол как

карандаш-стол в виде стула-...).

4. Составление списка признаков в виде прилагательных для каждого

элемента гирлянды случайных существительных (п.2). Эти списки являются

гирляндами признаков (например, карандаш: деревянный – автоматический

– ...; стул:...).

5. Комбинирование элементов гирлянды синонимов с элементами

гирлянд признаков, в результате чего могут появиться идеи для решения

проблемы (например, стол - деревянный (в виде дерева); автоматический

(автоматическое увеличение);...).

6. Генерирование гирлянд свободных ассоциаций. Исходным началом

служит каждый элемент гирлянды признаков. Кол-во гирлянд свободных

ассоциаций равно числу всех элементов гирлянд признаков. Гирлянды

свободных ассоциаций образуются при помощи многократной постановки

вопроса «О чем напоминает слово... ?». Ответ на вопрос, полученный на

основе ассоциации, представляет собой новый элемент гирлянды, который

является исходным для повторной постановки вопроса (например: «О чем

напоминает слово «зеленый»? - О «траве»; «О чем... «трава»? - О «поле»; «О

чем... «поле»? - О «холоде» и т.д. Гирлянда ассоциаций содержит: трава -

поле -холод ...).

7. Комбинирование элементов гирлянды синонимов с элементами

гирлянд свободных ассоциаций, в результате чего появляются новые идеи

решения проблемы.

Оценка необходимости продолжения ассоциаций, основанная на

анализе всех полученных в п.п. 1-7 идей и определении их достаточности. В

последнем случае осуществляется переход к п. 9, иначе с исходным началом

элементов свободных ассоциаций генерируются (посредством свободных

ассоциаций) вторичные гирлянды, элементы которых комбинируются с

элементами гирлянды синонимов, в результате чего возникают новые идеи.

8. Оценка и выбор рациональных идей. Рекомендуется проводить при

помощи классификации всех идей на нерациональные (непригодные,

плохие), полурациональные (привлекательные), рациональные (хорошие).

Нерациональные идеи отбрасываются; рациональные образуют ядро для

выбора оптимального варианта, а полурациональные (которые чем-то

привлекательны, но имеют видимые недостатки) снова анализируются, после

чего включаются в список нерациональных или рациональных идей.

9. Выбор оптимального варианта. Этап, выполняемый при помощи

некоторого метода оптимизации, например, экспертных оценок.

Некоторые выводы:

1.Эффективная технология решения изобретательских задач может

основываться только на сознательном использовании законов развития

технических систем.

2.Исходя из этих законов, можно построить программу решения

изобретательских задач, позволяющую без перебора вариантов сводить

задачи высших уровней к задачам первого уровня.

3.Чтобы свести задачу высшего уровня к задаче первого уровня,

нужно прежде всего найти физическое противоречие, поэтому программа

должна содержать операторы, позволяющие по определенным правилам

выявлять физическое противоречие.

4.Для преодоления физических противоречий программа должна

иметь информационный фонд, включающий фонд изобретательских

приемов, выявленный путем анализа больших массивов современной

патентной информации; фонд приемов должен быть представлен в виде

таблиц использования приемов в зависимости от типа задачи или

содержащегося в ней противоречия.

5.Информационный фонд должен включать также таблицы

применения физических эффектов.

6.Программа должна иметь средства управления психологическими

факторами, прежде всего средства активизации воображения и средства

преодоления психологической инерции.

Дополнительная литература

1.Альтшуллер Г.С., Злотин Б.Л., Зусман А.В., Филатов В.И. Поиск новых идей: от

озарения к технологии (теория и практика решения изобретательских задач) Кишинев,

«Картя Молдовеняскэ», 1989.

2.Альтшуллер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских

задач. - 2-е изд., доп, - Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1991. - 225с.

3.Дерзкие формулы творчества/(Сост.А.Б.Селюцкий). - Петрозаводск:

Карелия,1987. - 269 с.: ил. - (Техника - молодежь - творчество).

4.Дж. Диксон. Проектирование систем. Изобретательство, анализ и принятие

решений. пер. с англ. М.: Мир, 1969.

5.Купрюхин А.И. Методы принятия инновационных решений: Учебное пособие. -

Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 108 с.

6.Половинкин А.И. Автоматизация поискового конструирования. - М.: Радио и

связь, 1981.

7.Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. - М.: Машиностроение, 1988.