Методы направленного поиска решения инженерных задач

Теория и алгоритм решения изобретательских задач Г. С. Альтшуллера

Эти приемы разработаны известным изобретателем Г. С. Альтшуллером [21-23]. В основе теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) лежит представление о закономерном развитии технических систем (см. гл. 2), а также патентный фонд, содержащий описание многих миллионов изобретений, справочный фонд физических эффектов и явлений. На базе ТРИЗ создан ряд алгоритмов решения изобретательских задач АРИЗ-77 и АРИЗ-85 как альтернатива малоэффективному и неперспективному старому способу «проб и ошибок» и другим методам.

ТРИЗ является в настоящее время единственной методологией поиска новых решений, дающей стабильные положительные результаты, доступной для массового изучения и использования в производственных условиях. Так считают многие сторонники и последователи Г. С. Альтшуллера, разработавшие «изобретающую машину».

Теоретическим фундаментом ТРИЗ наряду с законами развития технических систем является анализ и обработка больших массивов патентной информации. В качестве ключевых понятий в ТРИЗ выступают:

· изобретательская ситуация (описание технической системы с указанием на тот либо иной недостаток);

· техническое противоречие. Это понятие основывается на том, что, поскольку техническая система представляет собой целостный «организм» (систему), то попытки улучшения одной ее части (функции, свойства) приводят к неминуемому ухудшению других частей.

Решить изобретательскую задачу — значит, выявить и устранить техническое противоречие.

Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) — пример применения материалистической диалектики и системного подхода к процессу технического творчества. Методика основана на учении о технических противоречиях (ТРИЗ). «Процесс решения — это последовательность операций по выявлению, уточнению и преодолению технического противоречия. Последовательность, направленность и активизация мышления достигаются при этом ориентировкой на идеальный конечный результат (ИКР), т. е. идеальное решение, способ, устройство» [51].

АРИЗ выступает в качестве эффективного орудия борьбы с психологической инерцией, которая поразительно сильна. Источниками психологической инерции часто являются старая техническая терминология и пространственно-временное представление объекта, т. е. сложившийся стереотип.

Для каждого этапа (части) в АРИЗ разработаны определенные правила и вопросы, которыми необходимо руководствоваться.

Методология Г. С. Альтшуллера является яркой конкретизацией системного подхода.

В соответствии с [20] АРИЗ-85 включает следующие этапы и подэтапы:

Часть 1. Анализ задачи. Основная цель—переход от расплывчатой изобретательской ситуации к четкой прямой схеме (модели) задачи.

Часть 2. Анализ модели задачи — учет имеющихся ресурсов, которые можно использовать при решении задачи.

Часть 3. Определение идеального решения и физического противоречия, мешающего достижению идеального решения.

Часть 4. Мобилизация и применение вещественно-полевых ресурсов.

Часть 5. Применение информационного фонда.

Часть 6. Изменение или замена задачи.

Часть 7. Анализ способа устранения физического противоречия.

Часть 8. Применение полученного метода.

Часть 9. Анализ хода решения. (Содержание всех этапов подробно описано в АРИЗ-85).

Синектика

В основу синектики (от греч. - совмещение разнородных элементов) положен мозговой штурм, отличающийся от обычного тем, что здесь используются постоянные группы, составленные из специалистов разных профессий. 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. Так как авторы метода считают, что умственная деятельность человека более продуктивна в незнакомой обстановке. В синектике используются четыре вида аналогий:

· прямая, предусматривающая сравнение совершенствуемого объекта с более или менее аналогичным объектом из другой области техники или с объектом новой природы;

· личная аналогия (эмпатия), базирующаяся на том, что решающий задачу вживается в образ совершенствуемого объекта, пытаясь выявить возникающие при этом чувства, ощущения;

· символическая аналогия, базирующаяся на обобщениях и абстракциях;

· фантастическая аналогия — предусматривает введение в задачу каких-нибудь фантастических существ, выполняющих то, что требуется по условиям задачи.

Метод контрольных вопросов

Метод контрольных вопросов [32, 81] позволяет с помощью наводящих вопросов подвести к решению задачи. В практике изобретательства применяются специально разработанные вопросники, например: «Контрольные вопросы для рационализации узлов», «Контрольные вопросы для рационализации деталей» и др.

Метод может применяться как в индивидуальной работе, когда исследователь сам себе задает вопросы и ищет на них ответы, так и при коллективном обсуждении проблемы. Приведем широко распространенный за рубежом вопросник А. Осборна:

1. Какое новое применение объекта можно предложить?

2. На какой другой объект похож данный объект и что можно скопировать?

3. Какие возможны модификации путем вращения, изгиба, скручивания, поворота, изменения функций, цвета, формы, очертания?

4. Что можно в техническом объекте увеличить (размеры, прочность, число элементов и т. д.)?

5. Что можно в техническом объекте уменьшить (уплотнить, сжать, ускорить, сузить, разработать)?

6. Что можно в техническом объекте заменить (элемент, материал, привод и т. д.)?

7. Что можно в объекте преобразовать (схему, компоновку, порядок работы и т. д.)?

8. Что можно в объекте сделать наоборот?

9. Какие новые комбинации элементов объекта возможны?

В практике изобретательства применяются также и другие вопросники, в частности, Т.Эйлоарта, Пирсона, Буша и др.