Учебник по АРИЗ-85-В. Алгоритм решения изобретательских задач

Владимир Петров

Эта книга – впервые созданный учебник по АРИЗ-85-В, последнего из АРИЗ, созданных Генрихом Альтшуллером. Она состоит из двух частей: собственно учебника и задачника, выполненных в виде отдельных томов.В учебнике помимо теории проводится анализ 17 задач по АРИЗ-85-В, а в задачнике приведены условия 20 задач, и в приложении – авторский разбор этих задач по АРИЗ-85-В.Книга рассчитана на широкий круг читателей и будет особенно полезна тем, кто хочет быстро получать новые идеи.

Глава 1. Основные понятия АРИЗ

Изобретательская ситуация — это описание системы или ситуации с указанием цели или недостатков (нежелательных эффектов — НЭ). Часто такое описание обладает неопределенностью формулировки. Одна изобретательская ситуация, как правило, содержит несколько разных изобретательских задач. Это могут быть макси-задачи или мини-задачи.

При этом ситуация может переводиться как в максимальную (макси-), так и в минимальную (мини-) задачи.

Макси-задача — это задача, требующая создания принципиально новой технической системы (ТС), например, замены ее физического принципа функционирования для определенной цели. Такая задача решается изменением надсистемы.

У мини-задачи другая цель: необходимо сохранить существующую ТС, но обеспечить недостающее полезное действие или убрать имеющееся вредное свойство с минимальными изменениями.

Мини-задачу получают из изобретательской ситуации, вводя ограничения: все остается без изменений или упрощается, но при этом появляется требуемое действие (свойство) или исчезает вредное действие (свойство).

В АРИЗ используется только понятие мини-задачи.

Понятия противоречий и ИКР были рассмотрены в учебниках, вышедшем ранее⁴, а также учебниках первого и второго уровней.

Кратко напомним их.

АДМИНИСТРАТИВНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ (АП) — это противоречие между потребностью и возможностью ее удовлетворения.

Его достаточно легко выявить. Оно часто задается администрацией или заказчиком и формулируется в виде: «Надо выполнить то-то, а как — неизвестно». «Какой-то параметр системы плохой, нужно его улучшить или нужно устранить такой-то недостаток, но неизвестно, как», «Имеется брак в производстве изделий, а причина его неизвестна» и т. д. Это самое поверхностное противоречие.

Таким образом, АП выражается в виде:

— нежелательного эффекта (НЭ) — что-то плохо;

— требуемого улучшения — необходимо создать что-то новое, но неизвестно, каким образом.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ (ТП) — это противоречие между определенными частями, качествами или параметрами системы.

ТП возникает при улучшении одних частей (качеств или параметров) системы за счет недопустимого ухудшения других.

Оно представляет собой причину возникновения административного противоречия (АП), углубляя его. В глубине одного АП часто лежит несколько ТП.

Как правило, улучшая одни характеристики объекта, мы резко ухудшаем другие. Обычно приходится искать компромисс, то есть чем-то жертвовать.

Техническое противоречие возникает в результате диспропорции развития различных частей или параметров системы. При значительных количественных изменениях одной из частей (параметров) системы и резком «отставании» другой ее части или нескольких частей возникает ситуация, когда количественные изменения одной из сторон системы вступают в противоречие с другими.

ФИЗИЧЕСКОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ (ФП) — это предъявление диаметрально противоположных требований к физическим свойствам определенной части технической системы.

ФП позволяет определить причины, породившие техническое противоречие, т. е. является дальнейшим его углублением. Уточнение (углубление) противоречий может продолжаться и дальше для выявления первопричины.

Для человека, не знакомого с ТРИЗ, формулировка ФП звучит непривычно и даже дико — некоторая часть системы должна находиться сразу в двух взаимоисключающих состояниях: быть холодной и горячей, подвижной и неподвижной, длинной и короткой, гибкой и жесткой, электропроводной и неэлектропроводной, быть и не быть и т. д.

Одно из свойств удовлетворяет одному из конфликтующих параметров ТП, а другое свойство удовлетворяет другому параметру.

ИДЕАЛЬНЫЙ КОНЕЧНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ (ИКР) — это решение, к которому следует стремиться при решении задачи. Близость полученного решения к идеальному определяет уровень и качество решения.

Основные свойства ИКР:

1. Улучшить плохой параметр, не ухудшая хороший.

2. Улучшить параметры, не усложняя систему.

3. Улучшить параметры, не вызывая вредных действий.

4. Улучшить параметры в нужный момент.

5. Улучшить параметры в нужном месте.

6. Все действия должны выполняться самостоятельно.

Теперь ознакомимся с другими понятиями АРИЗ, такими, например, как модель задачи, конфликтующая пара, изделие, инструмент, оперативные параметры и т. д.

Основная линия решения задачи по АРИЗ характеризуется тем, что неопределенность, имеющая место в изначальной изобретательской ситуации, когда зачастую не ясно даже, какую часть рассматриваемой системы необходимо анализировать, уменьшается постепенно, шаг за шагом.

В АРИЗ имеются следующие рекомендации.

В первую очередь необходимо выявить конфликт в технической системе (ТС), который формулируется в виде технического противоречия.

Конфликт может быть между частями ТС или ее свойствами. Иногда возникает «межранговый» конфликт: системы с надсистемой или системы с подсистемой.

Конфликт проявляется при взаимодействии не менее двух элементов, которые называются конфликтующей парой.

КОНФЛИКТУЮЩАЯ ПАРА — это два элемента, две системы, между которыми происходит конфликт, приводящий к нежелательному эффекту. В изобретательской ситуации, как правило, кроется одна или несколько конфликтующих пар и ряд технических противоречий (ТП). Выбор одной пары и одного ТП соответствует переходу от изобретательской ситуации к задаче. Конфликтующая пара вместе с ТП образует модель задачи.

МОДЕЛЬ ЗАДАЧИ — это мысленная, условная схема задачи, отражающая структуру конфликта в системе. Один из элементов конфликтующей пары является главным объектом рассмотрения, и его называют изделием или объектом, а второй элемент — инструментом.

ИЗДЕЛИЕ — это элемент ТС, который по условиям задачи надо обработать (изготовить, переместить, изменить, улучшить, защитить от вредного воздействия, обнаружить, проконтролировать, измерить и т. д.). К изделию можно отнести обрабатываемый элемент, у которого измеряют параметры; обнаруживаемое электромагнитное поле и т. п. В задачах на обнаружение и измерение изделием может оказаться элемент, являющийся по своей основной (рабочей) функции инструментом.

Например, сигнал, воздействующий на элемент аппаратуры, обычно является инструментом, но при его измерении он является изделием; резец токарного станка обычно является инструментом, но при его измерении он является изделием.

ИНСТРУМЕНТ — это элемент, с которым непосредственно взаимодействует изделие (сигнал, а не блок, который вырабатывает этот сигнал; одна операция в алгоритме, а не весь алгоритм; резец, а не весь токарный станок; паяющий стержень (жало), а не паяльник; волна припоя при пайке волной; раскаленный газ в газовой горелке; пучок электронов или лазерный луч при электронно-лучевой или лазерной сварке). В частности, инструментом может быть окружающая среда, например климатические воздействия на изделие: влага, туман, температура, давление. Иногда инструментом могут являться стандартные детали, используемые для сборки изделия: крепежные изделия, функциональные модули, интегральные микросхемы (ИМС) и другие части для создания аппаратуры.

Рассмотрим еще одно понятие АРИЗ — ОПЕРАТИВНЫЙ ПАРАМЕТР (ОП).

Оперативные параметры системы — параметры, которые следует изменить (или которые легче всего меняются) для решения задачи.

Такими параметрами могут быть части системы, физические величины, экономические, эстетические, эксплуатационные и пр.

Наиболее часто в качестве таких параметров используются оперативная зона и оперативное время.

ОПЕРАТИВНАЯ ЗОНА (ОЗ) — это пространство, в котором происходит конфликт. Она может рассматриваться широко, включая в себя полностью изделие и инструмент, часть надсистемы и окружающей среды, более узко — включая только конфликтующую пару, или совсем узко — включая только место взаимодействия инструмента с изделием. Целесообразность выбора широкой или узкой ОЗ определяется при решении конкретной задачи.

В выборе широкой или узкой ОЗ имеется свое противоречие. Если зона выбрана очень узкой, то это может привести к самой точной формулировке физического противоречия, если ОЗ выбрана правильно. С другой стороны, если ОЗ выбрана неправильно, это может привести к уходу от основного противоречия или к не учету других важных противоречий… Если ОЗ выбрана очень широкой, то мы можем обнаружить куст противоречий, но при этом можем не выявить главного из них и не сформулируем его точно.

На первых этапах обучения целесообразно выбирать более широкую ОЗ, а затем в процессе решения и уточнения задачи ее постепенно сужать. Возможно, для этого придется решать задачу несколько раз, но зато не будет упущено главное противоречие, и будут выявлены сопутствующие трудности. Обязательными элементами ОЗ должны быть изделие и инструмент.

ОПЕРАТИВНОЕ ВРЕМЯ (ОВ) — это время, в течение которого совершается конфликтующее действие. Для разрешения конфликта может быть использовано как время до возникновения конфликта (предварительная подготовка), так и время после того, как конфликт произошел (исправление конфликта). Всегда лучше использовать время до конфликта, тогда конфликт не возникнет, и не нужно будет тратить время и средства на его устранение.

На этом мы закончим рассмотрение основных понятий АРИЗ. Остальные его особенности будут изложены по ходу рассмотрения структуры АРИЗ.

Примечания

4

Петров В. М. Теория решения изобретательских задач — ТРИЗ: учебник по дисциплине «Алгоритмы решения нестандартных задач». — М: Солон-Пресс, 2017. — 500 с.: ил. ISBN: 978-5-91359-207-1

Петров Владимир. Основы ТРИЗ: Теория решения изобретательских задач/ Владимир Петров. [б. м.]: Издательские решения, 2018. — 720 с. — ISBN 978-5-4493-3726-9