Главная    ПРОЕКТЫ    Обсуждение вопросов теории     Oб АРИЗ-77 и комплексном методе поиска новых технических решений (часть 1)

Размещено на сайте 18.03.2008.



Проводимая в настоящее время работа по «инвентаризации» накопленных знаний, сведении разработок разных авторов в общую систему, не может быть логически оправданной, если при этом не будут учтены разработки и прошлых периодов нашей жизни. Большой объем практической работы и теоретических исследований, проводимых в семидесятых – девяностых годах, практически неизвестен разработчикам, включившимся в работу в последнее время. Да и людям «со стажем» видимо было бы полезно время от времени возвращаться к спорам и предложениям прошлых времен.

В этой связи считаю целесообразным предложить вниманию читателей аналитический материал, подготовленный Горьковской школой технического творчества. Как видно из грифа на его титуле, в свое время он распространялся довольно ограниченным тиражом и вряд ли с ним знакомили слушателей обычных семинаров.

Эта работа практически не повлияла на эволюцию АРИЗ, но очень многие ее положения внедрены в действующих ныне продвинутых методиках решения задач. Как увидит внимательный читатель, коллизия научного противоборства развивалась не по линии «решение с учетом закономерностей – решение через перебор», а внутри общей тенденции поиска закономерностей. Но методы и средства этой работы у каждого были свои.

Сейчас мы видим, как «замазывание», укрывание недостатков жизни при социализме, привело к его краху. Точно так же приглаживание недостатков теории, отсутствие возможности для эффективной дискуссии среди разработчиков, делает невозможным развитие, получение новых знаний. Движение только в рамках декларированного руководством генерального направления, как бы правильно и точно оно не было поставлено, отсекает множество возможностей и в конечном счете приводит к тому, к чему и должно привести «монотонное» изменение – к появлению технического противоречия, мешающего дальнейшему развитию.

Надеюсь, что читатель увидит в представленном материале то, что представляется важным в контексте сегодняшнего дня. А также строгий и лаконичный язык, которым написана работа.

Несмотря на то, что в оригинале работа представляет собой одну статью, на сайт она будет выставлена двумя связанными друг с другом частями.

Редактор.



ГОРЬКОВСКИЙ НАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА

Только для преподавателей
и исследователей ТРИЗ.
В порядке обсуждения.

ОБ АРИЗ-77 И КОМПЛЕКСНОМ МЕТОДЕ ПОИСКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

(часть 1)

Горький, 1981

ПРЕДИСЛОВИЕ

Цель настоящей работы – объяснять те особенности комплексного метода поиска новых технических решений (далее КМ), которые отличают его от АРИЗ-77.

Работа эта вначале задумывалась как обстоятельное теоретическое исследование. Однако с момента создания модификации КМ-79, о которой пойдет речь, до ее официальной публикации прошло более года. (Из-за проволочек в типографии материал пришлось даже перелитовывать – первый раз он был подписан к печати в декабре 1979 года.) За это время прошли несколько семинаров и конференций, на которых происходил обмен мнениями между преподавателями и исследователями ТРИЗ разных городов. Особенно большое значение имел Петрозаводский семинар (август 1980 г.) с участием сотрудников ОЛТИ, на котором обсуждались «узкие места» ТРИЗ. Учитывая содержание дискуссий, происходивших на этиx встречах, было решено сделать более краткую работу, в которой на примере сравнения КМ и АРИЗ-77 не только и не столько объяснялись бы отличия между методами, сколько обращалось внимание преподавателей и исследователей ТРИЗ на «узкие места». (Поэтому участники Петрозаводского семинара могут рассматривать эту работу в определенном плане как тезисы, которые, к сожалению, не были написаны вовремя.)

Содержание работы обсуждено и согласовано с членами методсовета Горьковского народного университета научно-технического творчества: М.И. Вайнерманом, В. П. Горбуновым, А. П. Сохиным, Ю. Н. Шеломком. Поэтому ее можно считать коллективным трудом. (И поэтому же встречающееся в работе местоимение «мы» означает не прием, принятый в научной литературе, а то, что данное положение отражает коллективное мнение.)

Б. И. Голдовский.


1. О ПОИСКЕ НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ВООБЩЕ И ПЕРЕБОРЕ ВАРИАНТОВ В ЧАСТНОСТИ

Прежде чем приступить к сравнению АРИЗ-77 с КМ, необходимо рассмотреть ряд общих методических вопросов, чтобы была ясна наша точка зрения, послужившая основанием для разработки КМ.

Первый вопрос: «Какую цель преследует обучение ТРИЗ? И вообще, методам поиска новых технических решений?» Вряд ли кто будет спорить с таким ответом на этот вопрос: «Цель – научить рациональному поиску ранее неизвестных технических решений (ТР), обеспечивающих оптимальное развитие техники». Такой ответ особенно бесспорен в современных условиях, когда система обучения методам поиска новых ТР непрерывно расширяется. Когда изучение методов все чаще производится на государственном уровне. Когда учебные центры все больше начинают решать задачу повышения квалификации слушателей (а не просто ознакомления их с чем-то новым и интересным). Когда методы начинают применяться в специальных поисковых системах (в частности, в рамках ФСА). В этих условиях ориентация на поиск новых ТР, в наибольшей степени соответствующих заданным условиям их реализации и обеспечивающих оптимальное развитие техники, просто необходима.

Положение, что цель развития ТРИЗ – обеспечить безизобретательское оптимальное развитие техники, было высказано Г. С. Альтшуллером еще в 1974 г. на Горьковском семинаре. Правда, в последнее время у ТРИЗ обнаружились и другие, более глобальные цели. Уничтожить творчество. Научить думать академиков (которые, как выяснилось на Петрозаводском семинаре, в массе своей думать не умеют). Но мы остановим внимание именно на оптимальном развитии техники. Ибо цель эта более обозрима и более актуальна на ближайшее будущее. Тем более что подобная цель применительно ко всему народному хозяйству уже сформулирована экономической наукой (см. учебник «Теория прогнозирования и принятия решений». М., 1977, с. 22).

Чтобы ответ на этот вопрос был ясен, необходимо поподробнее рассмотреть, что такое «рациональный поиск» и что такое «ТР, обеспечивающие оптимальное развитие техники».

Рациональный поиск – это поиск, требующий для своего осуществления минимума затрат времени и средств. Это поиск, предполагающий минимум операций, необходимых для получения решения.

Новые ТР, обеспечивающие оптимальное развитие техники, описывают также новые ТС, которые:

а) соответствуют условиям реализации, т. е. обеспечивают удовлетворение общественных потребностей при имеющихся возможностях общества;

б) упреждают противоречия, т. е. появляются раньше, чем в имеющейся ТC обострятся соответствующие ТП;

в) максимально эффективны, т. е обеспечивают требуемый полезный результат при минимуме затрат;

г) перспективны, т. е. способны длительно поддерживать получение полезного результата, максимум эффективности и отсутствие обострения ТП при минимуме изменений в системе.

Теперь закономерно возникает следующий вопрос: «Как обеспечить рациональный поиск новых ТР, обеспечивающих оптимальное развитие техники?» Для ответа на этот вопрос придется обратиться к «дереву целей – средств», несмотря на то что упоминание о «дереве» вызывает в широких ТРИЗовских массах здоровый (а может – нездоровый?) смех. На «дереве» очень удобно показывать механизм поиска новых решений вообще. Итак, дано «дерево целей – средств», вершина которого – некоторая общая цель, а нижний уровень – конкретные ТР, позволяющие достичь эту цель и описывающие каждую некоторую ТС. Переход от цели к средствам (к ТР) происходит через «развилки» (рис. 1).

Проблема, требующая решения, обычно проявляется в виде конфликта (ухудшения) в одной из ТС, находящейся на нижнем уровне. Человеку для решения проблемы, как правило, приходится преодолевать два барьера.

Первый барьер – действие психологической инерции. Человек не видит всего «дерева», его внимание приковано к «больной» ТC. Чтобы преодолеть этот барьер, надо расширить поле поиска. Но после расширения поля, после того, как человек увидел все «дерево», возникает второй барьер – очень трудно выбрать одно, самое лучшее решение среди множества других. Чтобы преодолеть и этот барьер, следует сузить поле поиска около самого лучшего решения. Из этих двух операций: расширения и сужения поля поиска – и состоит поиск новых решений в самом общем виде.

Рациональность поиска тесно связана с направленностью поиска, т. е. со степенью экономичности расширения и однозначности сужения поля. Чем выше направленность, тем выше и рациональность. Поэтому направленность – важная характеристика методов поиска новых технических решений. Все эти методы можно разделить на две группы: методы ненаправленного и методы направленного поиска. Методы ненаправленного поиска обеспечивают в основном лишь расширение поля поиска. Средства для этого применяются разные: психологические (МШ, МФО и т. п.), логические (морф. метод) и другие. Сужение поля поиска в них предусмотрено, но не обеспечено практически ничем. Эти методы работают в основном на нижнем уровне «дерева». Более перспективная группа методов – методы направленного поиска новых решений. В этих методах за счет использования особенностей объекта поиска обеспечивается минимально необходимое расширение и максимально возможное сужение поля поиска. (К таким методам относится, в частности, АРИЗ.) В пределе, при максимуме направленности, происходит выход на оптимальное решение проблемы без расширения поля. Либо по линии: работа на «дереве» без построения «дерева», т. е. такое движение от цели к средству, при котором на каждой «развилке» направление не выбирается из нескольких, а назначается. Либо скачком от «больной» ТС к системе, соответствующей оптимальному решению.

Разумеется, для того, чтобы «назначения» и «скачки» выводили на оптимальное решение, они должны иметь под собой соответствующую базу – знание об объекте поиска. Возможность повышения направленности поиска вообще непосредственно связана с уровнем этих знаний. А при поиске новых ТР – с уровнем знаний о закономерностях построения и развития ТС. Поскольку от уровня этих знаний зависит и возможность оптимального развития техники, рассмотрим вопрос о закономерностях подробнее.

Закономерности построения и развития ТС можно разделить на два основные группы, отражающие двойственную природу этих систем: каждая из ТC, с одной стороны, часть природы, и, с другой стороны, часть общественных отношений (в частности, экономики). Эти две группы закономерностей можно, с известной долой условности, назвать;

– группа внутренних закономерностей (в основном – общесистемных), позволяющих наметить потенциальные формы прогрессивного развития ТС;

– группа внешних закономерностей, которые учитывают главный фактор особенности ТС, отличающий их от природных систем, – общественно-экономический характер условий приемлемости и оптимальности ТС (реализуемость, эффективность, непротиворечивость, перспективность); именно эта группа закономерностей определяет, какие из потенциально возможных форм развития ТС будут реализованы.

Следует еще раз отметить, что название «внутренние» и «внешние» закономерности в определенной степени условно. Нельзя считать, что разница между ними в равных иерархических уровнях рассмотрения: внутренние – для системы, внешние – для надсистемы. Внутренние закономерности отражают особенности изменения состава, структуры и функционирования (внутреннего и внешнего) в процессе развития с точки зрения законов природы (т. е. законов самого субстрата ТС). А внешние закономерности отражают то же самое, но с точки зрения законов общественных отношений («что это дает обществу?»).

Т. е. разница между этими группами закономерностей в точках зрения на ТС. Эта разница объективно находит свое отражение в сегодняшней практике поиска; преимущественно с первой точки зрения, опираясь на знания о внутренних, природных факторах, синтезируют варианты решения (расширяют поле поиска), а со второй точки зрения оценивают эти варианты (сужают поле поиска).

Внимание на такую классификацию закономерностей построения и развития ТС обращено не случайно. Ибо максимум направленности при поиске ТР, обеспечивающих оптимальное развитие техники, может быть обеспечен только в том случае, когда будет создана система закономерностей, предполагающая выявление не только состава и структуры каждой из этих групп закономерностей, но и взаимосвязей между обеими группами. Только в этом случае возможно создание аппарата, позволяющего однозначно, без перебора вариантов находить новые ТP, отвечающие как требованиям законов природы, так и требованиям общества (речь идет о создании полных моделей развития ТC, о необходимости которых мы говорили в 1979 году на Ленинградском семинаре).

Есть ли сейчас такая система закономерностей в ТРИЗ? Нет. Выявленные в ТРИЗ закономерности, во-первых, не составляют систему и, во-вторых, относятся практически только к первой группе закономерностей. Следовательно, сегодня говорить о полной однозначности поиска (без перебора вариантов) не приходится. Самое большее, что можно обеспечить с помощью этих закономерностей – это оптимальное расширение поля поиска в форме нахождения минимально необходимого числа вариантов решения, соответствующего прогрессивному направлению развития ТС.

Закономерности первой группы по природе своей имеют вероятностный характер. Чем глобальнее эти закономерности, тем они безусловнее, а с уменьшением степени общности, при переходе к конкретным формам их реализации степень детерминированности этих закономерностей падает.

В вероятностной природе закономерностей первой группы нет ничего исключительного: таковы многие законы природы. Дважды два, разумеется, четыре. Но уже закон Ома справедлив только при определенных внешних условиях. Тем более чувствительны к внешним условиям закономерности развития первой группы, отражающие более сложные соотношения, чем тот же закон Ома. Внешними условиями, определяющими «быть или не быть» той или иной форме проявления закономерностей первой группы в тот или иной момент времени, являются закономерности второй группы. Например, прогрессивный процесс специализации судов в морском флоте существенно замедлился из-за энергетического кризиса 1973 г. Стала возрастать доля универсальных судов, которые более рентабельны в условиях высоких цен на топливо. Опираясь только на внутренние закономерности, без привлечения условий реализации ТР просто невозможно выбрать решение. Например, у задачи о биметаллическом размыкателе, которую решали на Петрозаводском семинаре, кроме решения, полученного на семинаре (вещество одной из пластин резко меняет характеристику удлинения при сильном нагреве, предотвращая значительные перемещения пластин относительно друг друга), есть и другое аналогичное решение: вещество пластин при нагреве чуть выше нормы резко увеличивает свою проводимость, предотвращая тем самым сильный нагрев при прохождении большого тока. Оба эти решения одинаково соответствуют закономерностям повышения степени идеальности и перехода на микроуровень. Какое из них лучше?.. Кстати, с этой точки зрения полезно посмотреть на сегодняшние стандарты. Какая определенность в них закреплена? Закономерности какой группы проглядываются в них? Не являются ли они отражением только сегодняшнего характера взаимодействий первой и второй группы? (Если, конечно, в них это взаимодействие отражено.) Нет ли в стандартах заметной доли субъективизма, привнесенного исследователями? Вопросы эти не праздны. От ответа на них зависит оценка правильности той тактики, которой сегодня придерживается ОЛТИ.

Итак, сегодняшние знания о закономерностях построения и развития ТС не могут обеспечить однозначный выход на решение, обеспечивающее оптимальное развитие техники.

Более того, они не гарантирует однозначного выхода даже на решения, соответствующие просто заданным условиям его реализации. Ведь эти условия (кроме ограничений – запретов) в имеющихся средствах поиска отражения не находят. Отсюда, от ограниченности знаний, и появляется «коридор», в котором прячутся несколько вариантов решения (рис. 2).

Можно ли обойтись без рассмотрения «коридоров»? Ведь его можно и не заметить, скрыв, например, под общей формулировкой, перекрывающей все «развилки». Однако конкретизировать решение все равно придется. Все равно нужно будет выходить только на одну из «половиц», прячущихся внутри «коридора». Поскольку имеющиеся знания о ТC не позволяют выделять оптимальную «половцу», то подсказки, полученные путем обобщения «сильных решений вообще», могут направить не на то решение. Как тут быть? Что менять? Ведь шли вроде бы однозначно…

Если же открыть глаза на все «половицы» (т. е. вскрыть все «развилки») внутри «коридора», то, свернув на одну, всегда будешь иметь представление о том, сколько других «половиц» и какие остались нерассмотренными. А чтобы вскрывать «развилки», статистических подсказок не достаточно. Нужна логика.

Наличие «коридора» на первый план выводит вопрос об отношении к перебору вариантов. Ибо недостаток знаний недостатком, а решение – одно, оптимальное – найти его надо. Остается рассмотреть все варианты, спрятанные в «коридоре», – перебрать их.

В ОЛТИ перебор вариантов отождествляют с методом проб и ошибок (МПиО) и, соответственно, предают всяческой анафеме. Между тем такой подход не соответствует истине. Перебор вариантов – это стратегия поиска решений в условиях недостатка информации, а также при нелинейном характере задач (метод последовательных приближений, в частности, – одна из форм перебора). Можно представить себе «шкалу перебора», на одном конце которой МПиО в чистом виде с его случайным, бессистемным перебором, соответствующим нулевой направленности. У этого конца «толпятся» методы ненаправленного поиска. Где-то чуть-чуть выше – методы с ограниченной направленностью. Выше всех – методы с нарастающей направленностью. Они неуклонно приближаются к другому концу шкалы – к максимуму направленности, соответствующему нулевому перебору. Именно в таком неуклонном движении – главное отличие методов с нарастающей направленностью (к которым относится АРИЗ) от других методов поиска новых технических решений.

Полное устранение перебора – это наше светлое будущее. Но до него – долгий, трудный путь. Не отмена, а постепенное вытеснение перебора, постепенное сужение «коридора» – вот та реальность на ближайшие годы, которую должен, на наш взгляд, осознать каждый преподаватель и исследователь.

В отношении устранения перебора ТРИЗовцам присущ эдакий розовый оптимизм, который вообще характерен для ранних стадий разработки в какой бы то ни было принципиально новой области. Когда направление работ намечено и более или менее ясна цель, то почему-то мало кого заботит, сколько сил придется потратить для достижения этой цели. Больше заботит другое: «А как жить после того, как цель будет достигнута?» (Например, как жить, когда будет уничтожено техническое творчество?») По нашему мнению, полезнее было бы подумать о сложности стоящих перед разработчиками ТРИЗ задач, чтобы не промахнуться в выборе рациональных путей их решения. Здесь очень наглядна аналогия с математикой, которую ТРИЗовцы обычно используют, доказывая неизбежность устранения перебора. Мол, когда-то кубические уравнения решали методом «тыка», а после появления правила Кардано перебор исчез. Действительно, для уравнений третьей и четвертой степени есть формулы, однозначно определяющие корни уравнения через его коэффициенты. Но, как пишут в математических справочниках, формулы эти очень сложны и неудобны для практических расчетов. А для уравнений пятой степени и выше даже таких сложных формул нельзя получить. Это строго доказано. Так с уравнениями какой степени следует сравнивать решаемые нами задачи?

Еще раз подчеркнем, что, по сравнению с требуемым уровнем знаний о ТС, обеспечивающим полное устранение перебора, сегодняшние знания весьма скромны. Поэтому, на наш взгляд, надо не говорить стыдливо о «родимых пятнах метода проб и ошибок (МПиОизма)» в ТРИЗ, а серьезно рассматривать направленный перебор, т. е. перебор того минимума вариантов, которые с высокой степенью вероятности перекрывают область, в которой находится оптимальное решение.

Следует отметить, что направленный перебор сейчас довольно широко используется в ТРИЗ. В основном при синтезе решения: это перебор простейших преобразований ТС при устранении ФП, перебор типовых приемов и физ. эффектов, полученных по таблицам, перебор типовых моделей задач и стандартов. Именно на подобном переборе может быть построен рациональный аппарат поиска новых ТP, отвечающих заданным условиям реализации при современном уровне знаний о закономерностях построения и развития ТС. И, по нашему мнению, в обозримом будущем тоже. Ибо в ближайшие годы можно ожидать лишь создания неполных моделей развития ТС, использующих закономерности только первой группы. Эти модели смогут дать наиболее вероятные варианты развития тех или иных систем. О полной однозначности говорить здесь не приходится. А время включения в модели закономерностей второй группы сегодня вообще не просматривается.

Но, может быть, при использовании в методике поиска новых ТР перебора, обеспечивающего выход на оптимальное решение, мы существенно теряем в вопросах развития теории? Ведь, наверное, не случайно руководство ОЛТИ призвало не вводить в ТРИЗ ничего постороннего, сохранить ее оригинальность и самостоятельность, а также убирать перебор любыми средствами? Действительно, есть одна опасность: исследователи могут увлечься усовершенствованием форм перебора вместо того, чтобы менять его содержание на основе выявления новых знаний о развитии ТС. Однако опасность эта преувеличена: во-первых, перебор – далеко не «подарок». Поэтому у исследователя довольно быстро созревает и укрепляется желание свести его к минимуму или убрать совсем. Во-вторых, если исследователь серьезный, он также быстро убеждается, что «перестановкой кубиков» ничего не добьешься. Нужны новые знания. И вот тут опыт работы с перебором начинает сам подсказывать ему, какой информации не хватает, какие закономерности надо искать.

Перебор ведь не вводится в поиск искусственно, а вскрывается на том его участке, где не хватает знаний для достижения определенности. А вскрыть – значит увидеть и устранить. Можно, разумеется, закрыть глаза на «коридор» и выдать его за определенность. Но тогда не ясно, какие закономерности и зачем нужны. Лозунг «Сейчас очень хорошо, но надо бы еще лучше» никогда не был конструктивным.

Нет ущерба для развития теории и в том, что в системе обучения будет применяться ТРИЗ не в «чистом» виде. Раньше, когда объектом исследования были изобретательские задачи, практически единственным источником информации для работы был процесс обучения.

В этих условиях действительно введение чего-либо дополнительного нарушало чистоту эксперимента. Сейчас, однако, объектом исследования является ТС, процесс ее развития. Процесс обучения как испытательный полигон нужен лишь для окончательной проверки корректности метода, созданного на базе исследований, которые должны вестись вне обучения.

Следует отметить, что у стремления оставить ТРИЗ в «чистоте» (которое у Г. С. Альтшуллера вполне объяснимо) есть одно существенное «за»: в этом случае можно гораздо быстрее достичь определенности поиска. Особенно если ограничить «компетенцию» ТРИЗ поиском идеи решения поставленной кем-то задачи. Причем конкретизацию идеи не доводить дальше вепольного представления ТC. При этом проблема перебора решается весьма красиво – все, в чем определенности достичь особенно трудно, выносится за пределы компетенции ТРИЗ.

Тенденцию к такому ограничению можно проследить по некоторым косвенным признакам. Тут и стремление заменить постановку задачи переходом к мини-задаче. Тут и высказывание Г. С. Альтшуллера о том, что даже перебор физ. эффектов находится вне компетенции ТРИЗ (сделанное им на Петрозаводском семинаре). Такой путь соблазнителен. То, что требует привлечения закономерностей второй группы, можно оставить на долю других, «отсталых» дисциплин, которым позволительно заниматься перебором. А на долю ТРИЗ останется участок поиска, который традиционно считается самым творческим: от задачи до идеи изобретения. На этом участке творчество вполне можно искоренить за счет стандартов. Такая специализация ТРИЗ вполне логична, если ориентироваться на цель «устранение творчества в технике, а затем и в науке».

При таком ограничении сферы деятельности ТРИЗ можно использовать закономерности только первой группы (внутренние закономерности). Для большого количества задач можно при этом достичь однозначного выхода на решение, отвечающее критерию «максимум прогрессивности». Такая однозначность приемлема для нахождения изобретательских идей. Но она не гарантирует решения, оптимального при заданных условиях реализации. Более того, однозначный выход на самое прогрессивное решение может уводить в сторону от решения, оптимального с общественно-экономической точки зрения, ведь жесткой корреляций между этими критериями нет.

Итак, при сегодняшнем состоянии знаний о закономерностях развития ТС и видимых перспективах изменения этого состояния необходимо выбирать, на какую цель в развитии теорий и методов ориентироваться:

1) на устранение творчества за счет ориентации на однозначный поиск интересных, прогрессивных идей (при этом обеспечивается материал для заявки на изобретение, но без учета условий его реализации);

2) на оптимальное развитие техники за счет наиболее полного учета всех факторов (как внешних, так и внутренних) даже в ущерб однозначности на некоторых участках поиска.

Первая цель мажет быть достигнута скорее. Но мы выбрали вторую, так как она более перспективна, актуальна для народного хозяйства и больше соответствует задачам расширяющейся системы обучения теории и методам поиска новых ТР.

Лозунг «Долой перебор!», в общем, верен, если его применять к долговременной тенденции развития методов поиска новых ТР. Однако применение его в «абсолюте» к сегодняшнему моменту даже вредно. Развитие ТРИЗ, как и любой теории, должно проходить через определенные этапы, перескакивать через которые нельзя. Можно провести аналогию с развитием общества. Социализм не совместим с капитализмом. И неизбежно должен перерасти в коммунизм, где, в частности, денег не будет. Но это не значит, что деньги надо отменить немедленно. (Впрочем, этот лозунг сегодня с успехом можно применить для сплочения истинных ТРИЗовцев, например, в «союз борцов против МПиОизма».)

Своим слушателям мы откровенно показываем, что нужно знать, чтобы устранить перебор. И что знаем на текущий момент. Мы прямо говорим им: «Если вам нужно изобретение, то почти достаточно того, что есть. Можно ограничиться той одной идеей, на которую выводит аппарат ТРИЗ. Если же нужно оптимальное решение, в наибольшей степени отвечающее условиям его реализации, то на сегодня вам придется вскрывать «развилки». И выбирать решение из нескольких вариантов, сравнивая их между собой».

Кстати, на Петрозаводском семинаре зря ругали «погрязших в МПиОизме» слушателей, которые применяют AРИЗ не по назначению, стремясь получить несколько вариантов решений. Просто слушатели лучше некоторых преподавателей понимают, что без рассмотрения ряда решений с общественно-экономической точки зрения сделать вывод об оптимальности решения при сегодняшнем уровне знаний нельзя. А им, практикам, нужны как раз оптимальные решения.

Именно с этих позиций мы подошли к созданию КМ. Но толчком послужила наша неудовлетворенность АРИЗом-77.

2. АРИЗ-77 – ПЛЮСЫ И МИНУСЫ

АРИЗ-77 безусловно можно считать качественным скачком значительной величины в общем процессе развития АРИЗa как метода поиска новых технических решений. Он воплотил в себе значительную часть результатов исследований, проводившихся коллективом ОЛТИ с момента создания и публикации АРИЗ-71. А поскольку исследования в тот период проводились широким фронтом, АРИЗ-77 получился заметно отличающимся от предыдущих модификаций АРИЗа.

Во-первых, АРИЗ-77 стал первым «ответным» эвристическим алгоритмом. Если в АРИЗ-71, например, шаги формулировались в виде вопросов («Что мы хотим от выделенной части?»), то в АРИЗ-77 шаги имеют вид конкретных предписаний, раскрывающих сущность операций. Соответственно возросла и степень формализации метода.

Во-вторых, АРИЗ-77 во многом основан на вепольном подходе (как теоретической базе), отражающем закономерности построения структур ТС.

В-третьих, в АРИЗ-77 вошла гамма новых средств поиска ТР: принципы разрешения ФП, типовые модели задач и их вепольные преобразования, информация о физических эффектах и явлениях, стандарты.

Однако теоретический анализ АРИЗ-77 и его практическая проверка показали, что в нем (впрочем, как и в любой новой системе) есть неудовлетворительные «куски», исправление которых и стало одной из целей разработки КМ.

Чтобы заявление о неудовлетворительных «кусках» не выглядело голословно, рассмотрим несколько подробнее первые пять частей АРИЗ-77 и на ряде примеров познакомимся с некоторыми из таких «кусков».

К первой части АРИЗ-77 особых вопросов нет. В ней есть все основные элементы процесса постановки задачи, хотя не всегда в явном виде (определение цели, ограничений направления решения). Причем наряду с прямым рассматриваются и обходные пути (ведь системный оператор – это элемент «дерева» целей-средств). В общем эта часть соответствует имеющемуся уровню знаний. (Конечно, желательно более глубокое использование закономерностей, но это – дело будущего.)

Основной же недостаток первой части АРИЗ-77 заключается в том, что в ней не показана взаимосвязь всех операций (шагов) и нет четкого указания на необходимость сформулировать задачу, обобщив все выполненные действия (вплоть до использования оператора РВС).

Кроме анализа первой части АРИЗ-77 при разработке КM были проанализированы достоинства и недостатки прямого перехода от проблемной ситуации к мини-задаче: «Все, что есть, минус недостатки». Если оставить в стороне чисто рекламное утверждение о том, что переход к мини-задаче обеспечивает получение простых и самовнедряемых решений, то главным достоинством такого перехода является значительное сужение поля поиска (направлений решения) за счет отказа от рассмотрения надсистемы: в поле зрения остается лишь та ТС, которая отражена в проблемной ситуации. Но это достоинство имеет свои теневые стороны. Во-первых, такой переход вообще неприемлем, если исходной ТС нет, т.е. при создании системы «с нуля». Во-вторых, чтобы обеспечить это «минус недостатки», все равно приходится что-то менять. И если «все, что есть» отнести к ТC, то изменения должны происходить в надсистеме. А при переходе к мини-задаче надсистема не должна рассматриваться (типичное ФП). В-третьих, отказ от рассмотрения надсистемы и связанных с ней обходных путей при решении практических задач чреват тем, что решение, в наибольшей степени соответствующее заданным условиям реализации, попросту будет пропущено. Ведь нередко интересные и перспективные решения таких задач получаются именно при выходе в процессе постановки задачи в надсистему: например, задача о ледоколе (когда она решалась в Дзинтари, контрольного ответа у нее не было) или задача об очистке вещества от примеси – задача № 1 Волгоградского сборника.

Сторонники перехода к мини-задаче говорят: «Не беда, если при таком переходе не будет получено подходящее решение. Можно вернуться к исходной точке и повторить ход решения». Но дело как раз в том, что даже мини-задача может иметь много решений (за счет подсистем, за счет многообразия выявленных причин нежелательного эффекта и т. п.). С помощью существующего аппарата эти решения всегда могут быть получены. И одно из них будет явно лучше других. Но для того чтобы быть уверенным, что «самое-самое» – оптимальное – решение не пропущено, при сегодняшнем уровне знаний всегда придется возвращаться к надсистеме. Так не лучше ли посмотреть сразу?

Поэтому на первом этапе (части) КМ предусмотрено обязательное рассмотрение обходных путей в надсистеме, сравнение их с прямыми и выбор направления решения. Причем сначала рассматриваются типовые обходные пути. Построение полного «дерева» целей-средств предусмотрено лишь в том случае, когда проблема оказывается важной, дорогостоящей, когда ошибка может привести к большим потерям, а выбор явно предпочтительного направления решения затруднен (КМ, ч. 2, с. 3-4).

По поводу применения «деревьев» и других элементов системного анализа можно отметить следующее. И. П. Рябкин (Чебоксары) в замечаниях на первую редакцию КМ усомнился, что изобретателю нужен системный анализ в таком объеме. Отдельному изобретателю, может быть, и не нужен. А для оптимального развития технических систем?

Кроме того, при составлении формулировок операций этого этапа обращалось внимание на отражение взаимосвязи между операциями и ступенчатого характера процесса постановки задачи.

Вторая часть АРИЗ-77 – построение модели задачи – новая часть, отличающая эту модификацию АРИЗа от предыдущих. Впервые с помощью достаточно четких правил предусмотрен переход от описания задачи в общем виде к типовому (каноническому) виду. Однако использование этих правил вызвало существенные трудности (часть которых была отмечена еще в 1978 году Волгоградскими преподавателями). Первая трудность связана с неопределенностью понятий «изделие» и «инструмент», на базе которых производится выделение конфликтующей пары. Из двух взаимодействующих элементов любой можно считать «изделием» в зависимости от принятой «точки отсчета». Например, во взаимодействующей паре «резец-деталь» деталь является изделием при рассмотрении процесса изменения детали и является инструментом при рассмотрении процесса изменения резца. Кроме того, даже рассматривая все взаимодействия однозначно (с точки зрения получения полезного результата), в любой части ТС (подсистеме) можно выделить свое изделие. Например, изделием в ТС «токарный станок» является обрабатываемая деталь, инструментами по отношению к ней выступают резец и патрон, в котором закреплена деталь. Но резец – это изделие по отношению к резцедержателю. А патрон – изделие по отношению к коробке передач. Так какой элемент брать в качестве изделия, если нежелательный эффект возник, например, при работе резцедержателя? Деталь или резец? На это в тексте АРИЗ-77 нет никаких указаний. Вторая трудность связана с неопределенностью в отношении той части ТС, которая не попала в модель задачи: «Считать ли ее существующей и неизменной или разрушать и отбрасывать?» Поскольку в тексте АРИЗ-77 по этому вопросу также нет никаких правил, следует обратиться к показательным разборам задач. (В этом отношении ТРИЗ напоминает «прецедентное» право, при котором руководствуются не столько самими законами, сколько известными случаями применения и толкования этих законов – прецедентами.) Из разбора задач о шлаке видно, что оставшуюся часть ТС надо сохранять (в модель попали только «жидкий шлак и воздух», а ковш не упоминается, но свою функцию – удерживать шлак – выполняет). При этом конфликт, отраженный в формулировке задачи (шлак охлаждается) сохранен и в модели задачи. Из разбора же задачи об испытании образцов (кубиков металла) в агрессивной среде (жидкости) следует, что часть ТС, не попавшую в модель, надо выбрасывать (в модель попали только образец и агрессивная среда, а стенки сосуда, в котором удерживалась агрессивная среда, считаются исчезнувшими – среда не удерживается). При этом исходный конфликт (разрушение стенок) заменяется другим (среда не удерживается).

В принципе, возможны оба подхода: можно и сохранять и разрушать. Но как узнать, какой подход и когда применить?

Вот и получается, что четкие, однозначные, формализованные правила второй части АРИЗ-77 великолепно работают, если только… догадаться, какой элемент принять за изделие и что сделать с частью ТС, не попавшей в модель задачи. Причем догадываться приходится, опираясь только на интуицию. Ибо в тексте АРИЗ-77 нет даже намека на саму возможность таких «развилок» в ходе решения.

К сказанному можно добавить, что единство плохого и хорошего или имеющегося и необходимого, которое в АРИЗ-77 называется техническим противоречием, таковым зачастую не является. Ибо ТП – это единство взаимообусловленных улучшения и ухудшения сторон. А в АРИЗ-77 выявление этой взаимообусловленности не предусмотрено. (Отсюда и необходимость итераций с возвратами при построении модели задачи по АРИЗ-77, которые были продемонстрированы на Петрозаводском семинаре при решении задачи о биметаллическом расцепителе.) Кроме того, не все задачи, которые приходится решать, связаны с обострением ТП.

В соответствии с теоретическим представлением о противоречиях в ТС, основанном на Горьковских разработках, выделены два типа задач: «задача-противоречие» и «задача синтеза». Задача-противоречие формулируется, когда в полной работоспособной ТС обостряется ТП. (Например, задача о шлаке, о радиотелескопе, светокопировальной машине и т. п.) Задача синтеза формулируется, когда система неполная, когда в ней нет какой-либо части, обеспечивающей выполнение какой-то функции (например, задача об измерении напряжения в арматуре, задача об измерении диаметра микропровода и т. п.).

Существование двух типов задач отражено в неявном виде в АРИЗ-77. Когда в модели задачи появляется только один элемент – изделие (типичнейшая задача синтеза), происходит перескакивание через третью часть. Хотя такой путь не всегда оправдан и базируется на чисто эмпирическом представлении о поиске, он отражает различия в подходах к решению разных типов задач.

Разные типы задач требуют разного подхода, но взаимосвязаны между собой. Задача-противоречие путем применения принципов разрешения противоречия чаще всего переводится в задачу синтеза, которая решается применением вепольных правил и информации о физ. эффектах. В свою очередь строение или достройка ТС, которые производятся при решении задачи синтеза, приводят к возникновению и обострению противоречий, которые необходимо разрешать. (Например, старый стандарт № 10 – это типовые правила разрешения одного из самых распространенных противоречий, возникающих при построении ТС на вепольном уровне.)

Задачу-противоречие можно всегда перевести в задачу синтеза, разрушив часть системы, связанную с исходным конфликтом – с обострением ТП. (Именно такой перевод одного типа задачи в другой выполнен при «выбрасывании» стенок, разрушаемых агрессивной средой, из системы испытания образцов-кубиков.)

В определении типа решаемой задачи и выделении связанных с конфликтом элементов и заключается операция построения модели задачи в КМ (КМ, ч. 2, с. 13-14). При этом в качестве изделия берется изделие подсистемы, связанной с конфликтом (например, в соответствии с таким подходом в задаче об испытании кубиков-образцов за изделие следует принять агрессивную среду. Так что никакого перетитулования потом не понадобится). Кроме того, эта операция предусматривает рассмотрение возможности перехода от задачи-противоречия к задаче синтеза через разрушение части системы. (Оценка и выбор, т. е. перебор налицо, но зато «интуичить» не надо.) В целом операция построения модели задачи в КМ выполняется на содержательном уровне, с упором на смысл выполняемых действий (в отличие от опоры на вепольный подход на данном шаге в АРИЗ-77).

Окончание

В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.


Главная    ПРОЕКТЫ    Обсуждение вопросов теории     Oб АРИЗ-77 и комплексном методе поиска новых технических решений (часть 1)