Орлов. Основы классической ТРИЗ

И Генрих Альшуллер приходит к следующим выводам (см. также раздел 3.2 Уровни изобретений и рис. 3.2).

1. Задачи могут отличаться по содержанию требуемых знаний. На первом уровне задача и средства ее решения лежат в пределах одной профессии (одного раздела отрасли). На втором уровне — в пределах одной отрасли (например, машиностроительная задача решается способом, уже известным в машиностроении, но в другой его отрасли). На третьем уровне — в пределах одной науки (например, механическая задача решается на основе законов механики). На четвертом уровне — за пределами науки-«задачеда- тельницы» (например, механическая задача решается химически). На высших подуровнях пятого уровня — вообще за пределами современной науки (поэтому сначала нужно получить новые научные знания или сделать открытие, а потом применить их к решению изобретательской задачи).

2. Задачи могут отличаться по структуре взаимодействующих факторов. Это можно показать на различии «структур», например, задач первого и четвертого уровней.

Для задач первого уровня характерно:

1)Небольшое число взаимодействующих элементов.

2)Неизвестных факторов нет или они несущественны.

3)Легкость анализа:

•элементы, которые могут быть изменены, легко отделяются от элементов, не поддающихся изменениям в условиях задачи;

•взаимное влияние элементов и возможных изменений легко прослеживается.

4)Некоторое осложнение состоит в том, что часто решение требуется получить в короткое время.

Для задач четвертого уровня характерно:

1)Большое число учитываемых элементов.

2)Значительное число неизвестных факторов.

3)Сложность анализа:

•трудно отделить элементы, которые могут быть изменены в условиях задачи;

•трудно построить достаточно полную модель взаимного влияния элементов и возможных изменений.

4)Некоторое упрощение состоит в том, что на поиск решения отводится относительно большое время.

3. Задачи могут отличаться по степени изменения объекта. В задачах первого уровня объект (устройство или способ) практически не изменяется, например, устанавливается новое значение одного параметра. На втором уровне объект незначительно изменяется, например, в деталях. На третьем уровне объект существенно изменяется (например, в важнейших частях), на четвертом — полностью меняется, а на пятом изменяется также и техническая система, в которую входит измененный объект.

Поэтому нужен способ «перевода» изобретательских задач с высших уровней на низшие и превращения тем самым «трудной» задачи в «легкую», например, с помощью быстрого сокращения поискового поля.

4. Природа не выработала эвристических приемов высших порядков! На протя-

жении всей эволюции мозг человека приспособился лишь к решению задач, соответствующих примерно первому уровню.

Возможно, что, сделав в течение жизни одно-два изобретения высших уровней, человек просто не успевал накопить и передать «высший эвристический опыт». Естественным отбором закреплялись только эвристические приемы низших уровней: увеличить—уменьшить, соединить—разъединить, использовать аналогию, копировать и некоторые другие (см. раздел 4 Изобретательское творчество). Позднее к ним добавились уже вполне сознательно: «Поставь себя на место рассматриваемого объекта» (эмпатия), «Помни о психологической инерции» и другие (см также раздел Искусство изобретения).

«Эвристики» такого уровня можно сколько угодно показывать молодым инженерам, однако научить применять их нельзя. Дело в том, что никакие призывы «помнить о психологической инерции» не срабатывают, если человек не знает, как именно бороться с психологической инерцией. Тщетными остаются рекомендации использовать аналогии, когда неизвестно заранее, какая из них подходящая, и особенно, если возможных аналогий слишком много. Так же и эмпатия запутывает дело или прямо вредна, если объект достаточно сложен.

Так что, в процессе эволюции наш мозг научился находить достаточно точные и приемлемые решения только для простых задач. При этом эвристические механизмы высших уровней, скорее всего, не могут быть открыты — их нет.

Но они могут и должны быть созданы!

Третий этап и середина 1970-х годов — это середина истории классической ТРИЗ во времени. Но это и начало кардинального усовершенствования ТРИЗ — открытие физического противоречия (ФП) и фундаментальных принципов разрешения ФП, формулирование законов развития технических систем, составление первого каталога физических принципов создания сильных изобретений («эффектов») и первых «стандартов» (комплексных приемов).

При рассмотрении истории развития ТРИЗ можно выделить следующие этапы:

1)до 1985 года — развитие классической ТРИЗ, основные идеи которой имеют концептуальный характер (плюс, конечно, и инструментальный!) и публикуются Генрихом Альтшуллером и специалистами ТРИЗ-ассоциации;

2)после 1985 года — развитие пост-классической ТРИЗ, основные идеи которой имеют характер «развертывания» теории (т. е. детализации, частичной

формализации, уточнения и особенно накопления фонда примеров) и соединения с другими методами, особенно с методами функционально-стои- мостного анализа, аналогичными Quality Function Deployment (QFD) и Fault Modes and Effects Analysis (FMEA).

Структурно классическую ТРИЗ можно представить схемой, показанной на рис. 5.3.

ТРИЗ — это пример реализации идеи концентрированного представления знаний.

Главное открытие ТРИЗ состоит в том, что миллионы уже зарегистрированных изобретений сделаны на основе относительно небольшого числа правил трансформации исходной постановки задачи.

При этом в ТРИЗ четко указаны ключевые компоненты организации любой проблемы и синтеза решения: противоречие, ресурсы, идеальный результат, приемы изобретения, или лучше сказать, модели трансформации.

Более того, в ТРИЗ разработаны не только несколько систем приемов, но и метод решения проблем с помощью пошагового уточнения и трансформации исходной постановки проблемы. Этот метод называется Алгоритмом решения изобретательских задач (АРИЗ).

АРИЗ и вся ТРИЗ, по образному определению самого Г. Альтшуллера (Крылья для Икара. Как решать изобретательские задачи. Петрозаводск, 1980.), стоит «на трех китах»:

1) по четкой программе, шаг за шагом, ведется обработка задачи, выявляются и исследуются физико-технические противоречия, делающие задачу проблемой;

2)для преодоления противоречий используется сконцентрированная информация, вобравшая опыт нескольких поколений изобретателей (таблицы типовых моделей решения задач — приемы и стандарты, таблицы применения физических эффектов и т. д.);

3)на протяжении всего хода решения идет управление психологическими факторами: АРИЗ направляет мысль изобретателя, гасит психологическую инерцию, настраивает на восприятие необычных, смелых идей.

Вместе с тем, необходимо отметить, что известные книги и статьи о ТРИЗ вплоть до настоящего времени (2000 год), во многом повторяя друг друга, традиционно показывали только достоинства ТРИЗ как системы решения технических задач. Это не способствовало правильному пониманию возможностей и границ ТРИЗ.

Прежде всего известные публикации умалчивают о наличии многих нерешенных вопросов «функционирования» творческого мышления, например, о принципиальной необходимости и достаточно большом объеме разнообразных актов интуитивного мышления.

Не говорится о том, что решение нельзя «вычислить», несмотря на то, что авторы делают особое ударение на терминах «алгоритм изобретения» и «оператор преобразования», как бы придавая им статус математических конструкций.

рогих моих реликвий. В 1965 году, находясь на преддипломной практике в одной из «самых секретных» организаций в Минске, вместе со старшими товарищами я пробовал применять ТРИЗ для изобретения элементов первых автоматов для сборки первых отечественных интегральных схем. Это было счастливое время творчества и энтузиазма! Это было время, вдохновляемое недавним полетом Юрия Гагарина и следующими полетами первых людей в космос!

С тех пор у меня было достаточно времени убедиться в том, что ТРИЗ помогает резко сократить время на диагностику проблемы, создает кардинально лучшие возможности для понимания проблемы и возможностей ее решения, чем и подготавливает сознание к решающему шагу — нахождению идей решений.

И всё же нужно помнить, что ТРИЗ не заменяет творческого мышления, а только является его инструментом.

А хороший инструмент еще лучше работает в умелых и талантливых руках.

1.Портрет звука

Внекоторых пещерах с рисунками определенных животных, сделанных еще

100000 лет назад, можно и сегодня не только видеть эти рисунки, но и одновременно услышать звук бега этих животных или целого стада! Как прачеловек «записал» для потомков звуковой «портрет»? Кстати, похожим способом в других пещерах он мог «поговорить» с изображениями своих предков или мифических существ.

2. Александрийский маяк

Второе после Египетских пирамид чудо света — Александрийский маяк. По легенде, император повелел на выстроенном маяке увековечить его имя, а не имя строителя. Если главный строитель не сделает этого, его казнят. Строитель остался жив, но и потомки узнали его имя. Как строитель разрешил противоречивое требование?

3. Загадки пирамид При строительстве Египетских пирамид:

a)Как древние строители могли получать ровное строго горизонтальное основание пирамиды, особенно если учесть, что площадь некоторых оснований исчислялась гектарами?

b)Как могли измерять высоту строящейся пирамиды?

c)Как обеспечить строгую симметрию пирамиды?

d)Как обеспечивать одинаковые углы наклона ребер пирамид в 42° и, соответственно, наклон катетов сторон пирамид в 51' 52"?

4. Посол Исмений

Греческий посол Исмений прибыл ко двору персидского царя Артаксиса I. Не хотел гордый посол кланяться, но и не поклониться нельзя, так как тогда переговоры не состоятся. Что сделал Исмений, приближаясь к креслу царя?

5.Коронация императоров

В800 году н. э. происходила коронация Карла Великого. По ритуалу возложить корону на Карла Великого должен был папа римский, что было необходимо для политического укрепления власти. Но император не хотел признавать себя ниже папы, так как по сути ритуала получалось, что папа мог возложить корону, но мог и отнять. И вот папа торжественно поднимает корону к

голове императора... Как разрешил Карл Великий противоречивую ситуацию? Через 1000 лет (!), когда в декабре 1804 года в соборе Нотр-Дам де Пари папа Пий VII приступил к коронации Наполеона Бонапарта, все произошло как при коронации Карла Великого.

6. Пизанская башня

На конкурс проектов по спасению Пизанской башни за последние 60 лет было представлено около 9000 предложений со всего земного шара! Через 200 лет после начала ее строительства в 1173 году было обнаружено, что башня начала наклоняться. К 1370 году для создания противовеса был надстроен 8-й этаж. Высота башни достигла почти 60 м, а вес — 14 453 тонн. За следующие 600 лет основание башни ушло в землю почти на 3 метра, а отклонение 7-го этажа от вертикали достигло 4,47 м (рис. 3.4). В 1990 году башня была закрыта для посетителей.

В 1993 году было выполнено моделирование и прогнозирование дальнейшего наклонения Пизанской башни. Экспертиза показала, что башня не простоит далее, чем до 2050 года, продолжая наклоняться со скоростью около 1 мм в год. В 1999 году бургомистр Паоло Фонтанелли открыл последнюю выставку проектов «Viva la torre!» (Да здравствует башня!). В 2000 году отклонение башни было уменьшено до 4,07 м, то есть на 40 см. Этого достаточно, чтобы башня не достигла критического отклонения еще в течение 300 лет. Возможно, скоро новые посетители пройдут вверх по 293 ступеням ее винтовой лестницы.

Три вопроса:

1) Что Вы могли бы предложить для устранения опасности разрушения башни, не снижая ее исторической и эстетической ценности?

2)Как было устранено критическое наклонение башни?

3)Почему бы не выровнять башню полностью?

А-Студия: алгоритмическая навигация мышления

Итак, мы начинаем знакомство с основами классической ТРИЗ.

Классическая ТРИЗ стоит на мощном практическом фундаменте. Этим фундаментом являются патенты, миллионы патентов, аккумулировавших реальные решения и способы решения поставленных проблем, аккумулировавших опыт миллионов изобретателей. И это было фундаментальным открытием Генриха Альтшуллера — обратиться непосредственно к исследованию объективной информации, содержащейся в созданных изобретениях.

Вторым открытием было определение содержания и целей необходимых исследований, на которых должна была строиться работоспособная теория:

1. В каждой технической системе, усовершенствованной в патенте, нужно выявить ключевую решенную проблему, выявить причины и структуру этой проблемы, определить инвариантные элементы (устойчивые признаки) реальных проблем.

2.Из каждого патента, особенно из патентов, обладающих большой ценностью, нужно извлечь ключевое преобразование, которое и определяет переход в этом патенте от постановки задачи к идее решения. Нужно классифицировать и систематизировать эти преобразования, оценить, как часто они встречаются и насколько они эффективны.

3.Нужно выявить также, каким образом можно в новых ситуациях находить подходящее преобразование для того, чтобы использовать его как образец, модель для поиска решения конкретно для каждой новой задачи.

Исследование к настоящему времени более 2,5 миллионов патентов убедительно показало правильность стратегии, избранной основателем ТРИЗ.

В результате в фундамент классической ТРИЗ были положены следующие три практических открытия: