Основы ТРИЗ: различия между версиями
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Byzantine (обсуждение | вклад) м орфография, викификатор |
|||
Строка 1499:
== Основные понятия и определения АРИЗ ==
Основные понятия ТРИЗ, АРИЗ
(краткий словарь)
1. Системный подход является отражением и развитием диалектических принципов «всеобщей взаимосвязи» и «развития» и, по сути дела, есть один из принципов диалектического метода познания. Методология системного подхода предполагает представление любого объекта в виде системы и всестороннее ее рассмотрение.
2. Система – комплекс элементов, закономерно организованных в пространстве и времени, взаимосвязанных между собой и образующих определенное целостное единство. Система характеризуется составом элементов, структурой и выполняет определенную функцию.
3. Элементы – это относительно неделимые части целого; объекты, которые в совокупности образуют систему. Элемент считается неделимым в пределах сохранения определенного данного качества системы.
4. Структура – закономерная устойчивая связь между элементами системы, отражающая форму, способ расположения элементов и характер взаимодействия их сторон и свойств. Структура делает систему некоторым качественно определенным целым, отличным от суммы качеств составляющих ее элементов (т. к. предполагает взаимодействие элементов друг с другом по-разному, только определенными сторонами, свойствами, а не в целом.)
5. Функция – внешнее проявление свойств объекта (элемента) в данной системе отношений; определенный способ взаимодействия объекта с окружающей средой, «способность» объекта. Системы обладают многими функциями.
6. Подсистемы (субсистемы) – части системы, представляющие собой некоторые произвольно или естественно выделенные группы элементов. Выделение подсистем производится по функциональному признаку. Один элемент иногда может совпадать с некоторой подсистемой или входить сразу в несколько разных подсистем. При этом связь между элементами внутри подсистем и внутри системы отличается от характера связи между самими подсистемами. Элементы и подсистемы объединяются понятием компоненты системы.
7. Надсистема (метасистема) – система более высокого порядка по отношению к данной, и в которую данная система вписана и функционирует «на правах» подсистемы.
8. Техническая система (ТС) есть искусственно созданное материальное единство закономерно организованных в пространстве и во времени и находящихся во взаимной связи элементов, имеющее целью своего функционирования удовлетворение некоторой общественной потребности. Элементы ТС могут быть как искусственными, так и природными. Любая ТС входит в две системы отношений. С одной стороны – это объект материального мира, подчиняющийся законам природы (в первую очередь законам физики как наиболее общим), с другой стороны, ТС выступает как элемент общественных отношений, т. к. техника является лишь средством для осуществления социальных целей. Если ТС характеризуется пространственным расположением элементов, то ТС – устройство или вещество. Если ТС характеризуется организацией элементов во времени – имеем дело со способом.
Понятие ТС позволяет сформулировать основной признак технического решения (ТР): ТР указывает конкретную ТС, функционирование которой позволяет достичь поставленную цель, т. е. указывает на отношение ТС к некоторой цели.
С позиций системотехники ТС можно представить в виде:
ВХОД – ПРОЦЕССОР – ВЫХОД.
Процессор обеспечивает преобразование входа в выход и в то же время является составляющей (постоянной) входа.
ВХОД и ВЫХОД – отражают взаимодействие системы с окружающей средой. С физической точки зрения на выходе и входе ТС имеет пространство, время, массу, энергию и информацию. С социально-технической точки зрения на входе имеем «потребности» ТС – затраты общества на ее создание, а на выходе – «способности» ТС, основная часть которых есть функции этой системы.
Выступая в форме действия функции ТС в единстве определяют состав и структуру деятельности системы, показывают, что ТС может делать: перемещаться в пространстве, осуществлять нагрев, сопротивляться действию ветра. Остальные «способности» характеризуют, как выполняются действия: надежно, ремонтопригодно и т. п. Для каждой функции в ТС можно выделить соответствующую подсистему.
9. Полезные функции (ПФ) есть функции, соответствующие назначению системы, характеризующие наиболее важные составляющие полезные выходы. В реальных ТС не весь выход является полезным. Полезность той или иной части выхода ТС может быть определена только с социальных позиций. Полезны те «способности» ТС, которые соответствуют ее назначению, т. е. общественным потребностям на уровне надсистемы. Остальные способности могут быть бесполезными или вредными, причем вредным считается то, что активно мешает выполнению полезных «способностей», например, путем разрушения элементов ТС и т. п.
10. Главная полезная функция. Для совокупности полезных функций, выполняемых ТС, всегда можно найти более общую полезную функцию, непосредственно отражающую назначение ТС, цель ее существования и деятельности (и совпадающую с ними). Эту общую функцию называют главной полезной – ГПФ всей ТС в отличие от элементарных полезных функций (далее – просто полезных – ПФ), в совокупности обеспечивающих выполнение ГПФ. Отношения между ГПФ и ПФ такое же, что и между системой и ее подсистемами. ГПФ относится к системе в целом, а ПФ – к ее подсистемам.
11. Положительный эффект. Всякое изменение ТС, увеличивающее возможности этой ТС по удовлетворению потребностей надсистем (и общества в том числе), есть улучшение системы. Улучшение ТС проявляется в следующих изменениях системы на уровне внешнего функционирования:
– количественный рост полезных «способностей» ТС – превращение неполезных «способностей» в полезные;
– устранение вредных «способностей» вплоть до превращения их в полезные;
– увеличение отношения полезного выхода к входу, т. е. повышение эффективности ТС.
Результат улучшения ТС воспринимается обществом как положительный эффект.
12. Применим для изучения процесса повышения эффективности ТС операцию идеализации: представим абсолютный предел этого процесса – получение полезного результата без затрат, чему соответствует эффективность Э = ¥, когда вход = 0. Этот предельный случай (практически не достижимый) назван в ТРИЗ абсолютно идеальной ТС. Это последний выход без входа и без процессора. Это понятие, несмотря на свою фантастичность, позволяет выделить те стороны ТС, стремление улучшить которые является доминирующим в развитии ТС.
Примеры:
1. Абсолютно идеальное устройство – транспортное средство – средства нет, а груз транспортируется (т. е. груз «сам» движется). В реальных ТС это стремление к идеалу проявляется в неуклонном повышении доли полезно используемого веса транспортных средств.
2. Абсолютно идеальное вещество – вещества нет, а эффект от него (прочность, непроницаемость и т. п.) есть, например, способ удержания высокотемпературной плазмы в магнитном поле.
3. Абсолютно идеальный процесс – результат процесса без самого процесса – предусматривает мгновенное получение результата. Именно стремлению к этому способствует непрекращающаяся борьба «за время», за скорость, за производительность и т. д. во всех областях техники.
Стремление к идеальности, проходящее красной нитью через весь процесс развития ТС, по-разному проявляется на разных этапах.
Закономерность приближения ТС к идеалу может быть эффективно использована не только при поиске ТР, но и для их оценки на следующей основе.
Принципы идеальности ТС (по степени их отступления от абсолютного идеала):
а) абсолютно идеальная ТС (машина, процесс, вещество) соответствует случаю получения полезного результата от действия ТС без всяких затрат и практически без самой системы;
б) идеальная ТС имеет в каждый момент времени в каждой точке пространства только те элементы и только те взаимодействия между ними, которые необходимы для достижения полезного результата;
в) в идеальной ТС практически весь вход преобразуется в полезный выход;
г) любые изменения в идеальной ТС происходят сами собой, без увеличения входа, за счет внутренних ресурсов самой ТС.
13. Нежелательный эффект. Изменения в ТС, противоположные улучшению, снижающие возможности ТС по удовлетворению потребности надсистем, – ухудшение ТС, отрицательный эффект. Результат процесса ухудшения ТС, приводящий к невыполнению ГПФ системы, – нежелательный эффект (НЭ).
14. Диалектическое противоречие. Источником развития ТС, как и всякого объекта материального мира, является закон единства и борьбы противоположностей – всеобщий закон развития природы, общества, техники. Противоположностями являются стороны объекта, находящиеся во взаимоисключающих отношениях. При этом под стороной предмета или явления понимается все то, что так или иначе присуще предмету или явлению, характеризует его и может быть познано. Противоположностями в ТС являются «вход» и «выход», полезные функции затраты и «способности».
Взаимодействие противоположностей, когда они одновременно взаимно предполагают и вместе с тем отрицают, исключают друг друга, составляет диалектическое противоречие.
15. Техническое противоречие (ТП) – диалектическое противоречие, проявляющееся в технической системе в виде ухудшения одной стороны ТС на уровне внешнего функционирования (с позиции потребностей надсистемы) при улучшении другой стороны ТС.
Другими словами, ТП можно определить как диалектическое единство взаимообусловленных положительного и нежелательного эффектов в ТС. ТП всегда связано с некоторым компонентом ТС (элементом, группой элементов или взаимодействием элементов), который принято называть узловым компонентом (УК). Этот компонент ТС связан сразу с двумя сторонами ТС, а количественное изменение некоторого параметра (или состояния) этого компонента приводит к улучшению одной и ухудшению другой стороны ТС. Поэтому более точно ТП следует определить как диалектическое единство положительного и нежелательного эффектов, взаимообусловленных количественными или качественными изменениями узлового компонента ТС.
16. Изобретательская задача возникает, когда происходит обострение ТП, присущего ТС. При этом улучшение одних «способностей» ТС за счет количественного изменения некоторых параметров становится невозможным из-за значительного ухудшения других «способностей». Попытки сохранить ТС за счет компромисса между сторонами-противоположностями в этом случае успеха не имеют. Разрешение ТП возможно в случае перехода ТС в новое качественное состояние – диалектический скачок. Это и есть изобретение.
При рассмотрении с более общих позиций проблема разрешения противоречия между общественной потребностью и возможностью ее удовлетворения может быть сведена к одной из двух задач:
а) поиск материальной формы, основанной на законах природы и позволяющей выполнить функцию, соответствующую определенной общественной потребности, – информационная задача (поиск новой системы);
б) разрешение внутреннего диалектического противоречия в технической системе, удовлетворяющей определенную общественную потребность, – задача-противоречие.
Эти два типа задач связаны друг с другом и в практике технического творчества переходят одна в другую.
17. Физическое противоречие. Техническое противоречие по своей форме выступает в ТС на уровне ее внешнего функционирования. На уровне внутреннего функционирования взаимоисключающих отношений между сторонами системы не наблюдается: с физической точки зрения ТС находится в каком-то одном определенном законами природы состоянии. Но если поставить задачу устранения ТП в рамках данной ТС, утверждая положительный и отрицая нежелательный эффекты, то взаимоисключающие отношения проявятся на уровне внутреннего функционирования, в виде несовместимых требований к параметру (состоянию) узлового компонента ТС, точнее к физическому состоянию УК. Такие противоречия называются физическими (ФП). ФП проявляется при постановке задачи устранения ТП, иными словами, ФП – форма выражения проблемы устранения ТП в рамках данной ТС. Разрешение ФП заключается в установлении новых форм организации и движения материи в ТС, при которых осуществляются оба несовместимых требования к состоянию УК, или, по словам К. Маркса, в установлении такой «формы движения, в которой это противоречие одновременно и осуществляется и разрешается».
Тема 1. Введение в теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ)
1. Обычно творческую деятельность определяют через результат. В качестве примера можно привести одно из наиболее распространенных определений: «Творчество есть деятельность человека, создающая качественно новые материальные и духовные ценности». Если же попытаться сформулировать определение творчества как процесса, то мы увидим, что творческая деятельность – это процесс поиска решения. В сущности, всю человеческую деятельность можно разделить на две большие области: область рутинных операций и область решения проблем. Представление творчества в виде процесса решения проблем делает самоочевидным вывод: чтобы научно организовать творческую деятельность, нужно прежде всего поставить на научную основу процесс решения проблем. Иначе говоря, нужна ТРИЗ.
2. Решения задач бывают двух видов: строгие и нестрогие. Строгие решения базируются на полной достоверности, точной информации и, как правило, вполне однозначны. Решения, полученные на базе неполной, неточной информации, в условиях неопределенности, называются нестрогими. Соответственно методы получения решений делятся на строгие и эвристические методы. При решении задач, выдвигаемых на современном уровне развития общества, эти методы взаимодополняют друг друга. По мере развития науки многие эвристические методы решения формализуются и переходят в класс строгих по схеме: накопление и систематизация знаний – выработка «чутья», интуиция – формализация, разработка теории – алгоритм.
3. Существующий аппарат решения проблем приспособлен для поиска строгих, количественных решений. К нему относятся такие науки, как системный анализ, теория поиска решений и теория принятия решений. Основной идеей системного анализа является следующее положение: «Решение любой проблемы есть процесс создания новой системы». На системном анализе базируются: системотехника (конструирование больших технических систем) и организационная системотехника (системное конструирование организаций). Теория принятия решений рассматривает методы нахождения оптимальных путей достижения целей. Включает в себя такие дисциплины, как исследование операций (применение математических, количественных методов для обоснования решения во всех областях целенаправленной человеческой деятельности), метод линейного программирования (выбор оптимального решения из большого числа возможных). Теория поиска решений рассматривает процесс поиска решения в условиях неопределенности в информационном плане.
4. Поиском эвристических решений занимается ТРИЗ. К ее основным чертам можно отнести следующие: а) теория должна обеспечивать значительное повышение вероятности получения правильных решений; б) теория должна заниматься поиском решений на качественном уровне; в) теория должна учитывать особенности объекта и субъекта творчества.
ТРИЗ отвечает всем вышеперечисленным требованиям. Кроме того, она базируется на двух основных положениях:
1. Новое, истинно творческое решение в технике соответствует очередному этапу развития объекта, к которому относится решение.
2. Закономерности процесса развития объекта техники познаваемы и могут быть использованы для поиска новых технических решений.
Фактором особенности называется то, что присуще только данной теории, наиболее характерно для нее и отличает эту теорию от аналогичных областей знания. Для ТРИЗ факторами особенности являются:
– использование выявленных закономерностей построения и развития технических систем;
– наличие оптимальной логики выявления задачи и поиска новых технических решений.АРИЗ - комплексная программа алгоритмического типа, основанная на законах развития технических систем и предназначенная для анализа и решения изобретательских задач, может решать стандартные и нестандартные задачи.
АРИЗ включает три основные компоненты:
программу;
информационное обеспечение;
методы управления психологическими факторами.
1. Программа АРИЗ представляет собой последовательность операций по выявлению и разрешению противоречий, анализу исходной ситуации и выбору задачи для решения, синтезу решения, анализу полученных решений и выбору наилучшего из них, развитию полученных решений, накоплению наилучших решений и обобщению этих материалов для улучшения способа решения других задач. Структура программы и правила ее выполнения базируются на законах и закономерностях развития техники.
2. Информационное обеспечение питается из информационного фонда, который включает:
систему стандартов на решение изобретательских задач;
технологические эффекты (физические, химические, биологические, математические, в частности, наиболее разработанных из них в настоящее время - геометрические);
приемы устранения противоречий; способы применения ресурсов природы и техники.
3. Методы управления психологическими факторами необходимы вследствие того, что программа АРИЗ предназначена не для компьютера, а задачи решаются человеком. При решении изобретательских задач у решателя возникает психологическая инерция, которой необходимо управлять. Кроме того, эти методы позволяют развить творческое воображение, необходимое для решения сложных изобретательских задач.
К основным понятиям АРИЗ относятся: противоречия и идеальный конечный результат (ИКР).
Проектирование новых объектов чаще всего подразумевает улучшение тех или иных технических параметров системы.
Сложные изобретательские задачи (неизвестных типов) требуют нетривиального подхода, так как улучшение одних параметров системы приводит к недопустимому ухудшению других параметров. Возникают противоречия .
=== Понятие о противоречиях ===
Строка 1507 ⟶ 1646 :
== Вспомогательные понятия АРИЗ ==
= ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ =
| |||