Учебник ТРИЗ/Структура и функции ТРИЗ

СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ТРИЗ

Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) разработана советским ученым Генрихом Альтшуллером . Первая работа по ТРИЗ была опубликована в 1956 г.. Основная суть ТРИЗ — выявление и использование законов, закономерностей и тенденций развития технических систем.

Функции ТРИЗ

Опишем подробнее основные функции ТРИЗ:

1. Решение творческих и изобретательских задач любой сложности и направленности с уменьшенным перебором вариантов.
2. Прогнозирование развития технических систем (ТС) и получение перспективных решений (в том числе и принципиально новых).
3. Развитие качеств творческой личности.

Вспомогательные функции ТРИЗ:

1. Решение научных и исследовательских задач.
2. Выявление проблем, трудностей и задач при работе с техническими системами и при их развитии.
3. Выявление причин брака и аварийных ситуаций.
4. Максимально эффективное использование ресурсов природы и техники для решения многих проблем.
5. Объективная оценка решений.
6. Систематизирование знаний любых областей деятельности, позволяющее эффективнее использовать эти знания и на принципиально новой основе развивать конкретные науки.
7. Развитие творческого воображения и мышления.
8. Развитие творческих коллективов.

Структура ТРИЗ

Рис. 1. Структурная схема ТРИЗ

Рис. 2. Структура ТРИЗ для функции решения

В состав ТРИЗ (см. рис. 1, 2 и табл. 1) входят:

1. Законы развития технических систем (ТС)[1].
2. Информационный фонд ТРИЗ[2].
3. Вепольный анализ (структурный вещественно-полевой анализ) технических систем [3][4].
4. Алгоритм решения изобретательских задач — АРИЗ[5].
5. Метод выявления и прогнозирования аварийных ситуаций и нежелательных явлений.
6. Методы системного анализа и синтеза.
7. Функционально-стоимостный анализ.
8. Методы развития творческого воображения.
9. Теория развития творческой личности [6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18].
10. Теория развития творческих коллективов.

Все разделы ТРИЗ можно грубо разделить на две части: методы решения проблем и методы развития творческих качеств. Структурная схема ТРИЗ согласно этой классификации представлена на рис. 1.

Упрощенная структурная схема ТРИЗ для функции решения задач приведена на рис. 2.

Законы развития технических систем

Законы развития технических систем — наиболее общие статистические закономерности и тенденции развития техники, выявленные в результате анализа патентного фонда и истории развития техники.

Информационный фонд ТРИЗ

Информационный фонд включает:

• Систему стандартов на решение изобретательских задач[19] (типовые решения определенного класса задач), Петров В. Обобщенные модели решения изобретательских задач;
• Задачи-аналоги[20];
• Технологические эффекты
  • Технические эффекты[21]
  • Физические эффекты[22][23].
  • Химические эффекты[24].
  • Биологические эффекты[25].
  • Математические эффекты.
    • в частности, наиболее разработанных из них в настоящее время — геометрические[26].
  • Таблицы их использования.
• Приемы устранения противоречий и таблицы их применения;
  • Приемы разрешения технических противоречий.
    • 40 основных приемов [27] и таблица их применения[28].
    • 10 дополнительных.[29].
  • Приемы разрешения физических противоречий.
    • Приемы — антиприемы. [30].
    • Приемы, разбитые на группы.
    • Способы разрешения физического противоречия.
  • Макро- и микроуровни приемов устранения противоречий.

• Ресурсы природы и техники и способов их использования.

Алгоритм решения изобретательских задач — АРИЗ

АРИЗ представляет собой программу (последовательность действий) по выявлению и разрешению противоречий, то есть решению задач. АРИЗ включает: собственно программу, информационное обеспечение, питающееся из информационного фонда (на рис.1 показано стрелкой), и методы управления психологическими факторами, которые входят составной частью в методы развития творческого воображения. Кроме того, в АРИЗ предусмотрены части, предназначенные для выбора задачи и оценки полученного решения. Последняя модификация, разработанная Г.Альтшуллером — АРИЗ-85-В описана в [31].

Вепольный анализ

Вепольный анализ (структурный вещественно-полевой анализ) позволяет представить структурную модель исходной технической системы, выявить ее свойства, с помощью специальных правил преобразовать модель задачи, получив тем самым структуру решения, которое устраняет недостатки исходной задачи .

Вепольный анализ — это специальный язык формул, с помощью которого легко описать любую техническую систему в виде определенной (структурной) модели. Построенная таким образом модель преобразуют по специальным правилам и закономерностям, получая структурное решение задачи.

Любой объект представляется в виде вещества и обозначается буквой «В», а любое взаимодействие в виде поля и обозначается буквой «П». Тогда веполь может быть представлен в виде формулы:

Вепольный анализ детально описан в работе Петров.В. Структурный вещественно-полевой анализ

Классификация системы стандартов на решение изобретательских задач и сами стандарты построены на основе вепольного анализа технических систем. Кроме того, он включен в программу АРИЗ (это показано стрелками на рис.1).

Метод выявления и прогнозирования аварийных ситуаций и нежелательных явлений

Метод выявления и прогнозирования аварийных ситуаций и нежелательных явлений разработан Злотиным Б. Л. и Зусман А. В. и назван «диверсионным» подходом. Он основан на использовании ТРИЗ, функционального, системного и морфологического анализов, диаграммы Исикавы и специально разработанных списков контрольных вопросов. С помощью этой методики «изобретаются» для данной системы аварийные ситуации и нежелательные явления, рассматривается вероятность их появления. При этом проводится анализ существующей ситуации и тенденции ее изменения, формулируются и разрешаются противоречия, возникающие при решении проблемы. Кроме того, изыскиваются и анализируются способы, предотвращающие возникновение чрезвычайных ситуаций и нежелательных явлений.

Методы системного анализа и синтеза

Методы системного анализа и синтеза включают системный подход, анализ и синтез потребностей, функциональный анализ и синтез. Эти инструменты позволяют создать системную картину мира и прогнозировать развитие систем.

В ТРИЗ широко используется системный подход, включающий аппарат системных исследований, специализированный для анализа и синтеза технических систем, основанный на закономерностях развития техники и для прогнозирования развития технических систем. Кроме того, системный подход используется для развития творческого мышления.

Функционально-стоимостный анализ

Функционально-стоимостный анализ (ФСА) — метод технико-экономического исследования систем, направленный на оптимизацию соотношения между их потребительскими свойствами (функций, еще воспринимаемым как качество) и затратами на достижения этих свойств. Используется как методология непрерывного совершенствования продукции, услуг, производственных технологий, организационных структур. Задачей ФСА является достижение наивысших потребительских свойств продукции при одновременном снижении всех видов производственных затрат. Классический ФСА имеет несколько англоязычных названий-синонимов — Value Engineering, Function cost analysis (FСА), Value Management, Value Analysis.

ФСА, используемый в ТРИЗ, значительно отличается от классического функционально-стоимостного анализа. Он был существенно переделан, специализирован и дополнен разработчиками ТРИЗ и сегодня практически представляет собой другую методологию, которая рассматривается под тем же именем.

Для развития творческих качеств личности и коллектива в ТРИЗ используются (см. рис. 2.1): методы развития творческого воображения, теория развития творческой личности и теория развития творческих коллективов.

Методы развития творческого воображения

Методы развития творческого воображения позволяют уменьшить психологическую инерцию при решении творческих задач. Существующая в ТРИЗ система развития творческого воображения разработана Г.Альтшуллером и П.Амнуэлем [32][33][34][35], и представляет собой набор приемов фантазирования и специальных методов.

Назовем основные из них:

1. Использование научно-фантастической литературы (НФЛ) в развитии творческого воображения. Методика работы с НФЛ. Прогностические функции научно-фантастической литературы [36][37][38].
2. Оператор РВС (параметрический оператор)[39].
3. Метод моделирования "маленькими человечками" (ММЧ)[40][41].
4. Фантограммы.
5. Метод золотой рыбки (метод разложения и синтеза фантастических идей)[42].
6. Ступенчатое конструирование.
7. Метод ассоциаций .
8. Метод тенденций .
9. Метод скрытых свойств объекта .
10. Взгляд со стороны .
11. Изменение системы ценностей .
12. Ситуационные задания .
13. Приемы фантазирования (приемы генерирования фантастических идей) .
14. Шкала оценки НФ-идей "Фантазия-2".
15. Система упражнений по развитию творческого воображения (РТВ).

Подробнее с методами развития творческого воображения можно ознакомиться у казанной литературе , а также полезно посмотреть работы указаныые в [43][44][45][46].

Теория развития творческой личности

Теория развития творческой личности включает качества творческой личности, основные концепции ее развития, жизненная стратегия развития творческой личности (ЖСТЛ-3), деловая игра: «внешние обстоятельства творческая личность», идеальная творческая стратегия (концепция «максимального движения вверх»), задачник по курсу ТРТЛ, сводная картотека к ЖСТЛ-3 [47][48][49][50][51][52][53][54][55][56][57][58][59]. Авторы теории развития творческой личности (ТРТЛ) — Г. С. Альтшуллер и И. М. Верткин.

Теория развития коллективов

Теория развития коллективов разработана Б. Злотиным, А. Зусманом и Л. Капланом . Они выявили этапы и циклы развития коллективов, закономерности их развития, механизмы торможения и развития коллективов, принципы предотвращения застойных явлений в коллективе.

Использование ТРИЗ

При прогнозировании развития техники, поиске и выборе задач и оценке полученного решения используются система законов развития техники и система стандартов на решение изобретательских задач, вепольный анализ.

Для развития творческого воображения могут использоваться все элементы ТРИЗ, но основной упор делается на методы развития творческого воображения.

Решение изобретательских задач осуществляется с помощью законов развития технических систем, информационного фонда, вепольного анализа, АРИЗ и, частично, с помощью методов развития творческого воображения.

Блок-схему ТРИЗ для функции решения задач приведена на рис. 2.

С помощью ТРИЗ решаются известные и неизвестные типы задач. Под стандартным (известным) для ТРИЗ типом задач понимается задача с известным типом противоречия, а нестандартным (неизвестным) — задачи с неизвестным типом противоречия.

Известные (стандартные) типы изобретательских задач решаются с использованием информационного фонда, а неизвестные (нестандартные) — применением АРИЗ. По мере накопления опыта решения класс известных типов задач пополняется и структурируется.

Рис. 3. Классификация задач (стандартные и нестандартные)

Классификация задач, прежде всего, осуществляется с помощью вепольного анализа. Это своего рода призма (рис. 3), с помощью которой мы разлагаем задачу на известные (стандартные) задачи. Для каждого класса стандартных задач имеются свои соответствующие стандартные решения. Стандартное решение приспособляется под конкретные условия. Для классификации и выявления задач могут использоваться и другие элементы ТИРЗ, например, основная линия решения задач — выявление причинно-следственных связей.

Таким образом, использование информационного фонда и, прежде всего, системы стандартов на решение изобретательских задач без использования АРИЗ разрешить противоречия, имеющиеся в задаче и получить решения высокого уровня. Это своего рода стандартные пути решения задач, направленным способом, без перебора вариантов, который характерен для метода проб и ошибок.

Для выявления существующих и прогнозирования будущих аварийных ситуаций и нежелательных явлений в ТРИЗ используется «диверсионный анализ».

Разработаны компьютерные программы, основанные на ТРИЗ, обеспечивающих интеллектуальную помощь инженерам и изобретателям при решении технических задач, а также выявлению и прогнозированию аварийных ситуаций и нежелательных явлений.

Использование различных элементов ТРИЗ для конкретных функций показано в таблице 1: «Функции и структура ТРИЗ».

Таблица 1. ФУНКЦИИ И СТРУКТУРА ТРИЗ