Размещено на сайте 04.06.2008.

Работа представлена на «Саммит-2008»
Редактор

Существующий перечень приемов устранения технических противоречий позволяет эффективно решать задачи, но не систематизирован, что вызывает ряд проблем:

1. Проблема выбора приема для устранения конкретного противоречия. Прогон задачи по всем приёмам возможен и результативен, но требует больших трудозатрат [1]. Единственным инструментом для выбора подходящих приемов является «Таблица приемов устранения ТП» [2], но в ней уже давно недостаточно входных параметров для всего многообразия противоречий. 

2. Проблема ознакомления учащихся с приемами. Поскольку сам перечень образовался статистически и в такой же последовательности записан, то изучать его приходится последовательно без какой либо классификации. При большом количестве приемов этот процесс может затянуться надолго, хотя далеко не все из них заслуживают подробного рассмотрения в силу следующей проблемы.

3. Приемы в перечне имеют разный уровень обобщения и, соответственно, разную ширину области применения. Есть приемы в высокой степени абстрактные и универсальные («принцип посредника», «сделать наоборот»), есть приемы узкоспециализированные («применение сильных окислителей»). И при этом нет какой либо системы оценки области применимости приема и, как следствие, пригодности его для решения конкретного противоречия. В том числе и в «Таблице».

4. Перечень приемов не является достаточным, о чем свидетельствуют периодически появляющиеся новые приемы [3].

Целью данной работы являлось создание системы, позволяющей в некоторой степени решить все отмеченные выше проблемы.

В результате анализа существующих приемов и сопоставления их с законами логики и системного анализа [4], был выявлен ряд принципов образования приемов. В общем случае прием может быть представлен в следующем виде:

<универсальный оператор> -- <абстрактный ресурс>

где <универсальный оператор> представляет собой логическую операцию,

<абстрактный ресурс>  - ресурс, с которыми может работать решатель. При этом ресурс здесь подразумевается в абстрактном виде. В качестве ресурса может выступать пространство, время, вещество, энергия, функция и другие доступные ресурсы.

В случае применения приема на практике ресурс должен быть взят реальный, и тогда применение приема будет иметь следующий вид:

<универсальный оператор> -- <абстрактный ресурс> -- <объект>

Где <объект> - реальный объект задачи, над которым производятся изменения. Например:

«Увеличить размер отверстия». Здесь «увеличить» - универсальный оператор, «размер» - пространственный ресурс, «отверстие» - реальный объект ТС. При этом <объект> не входит в прием, а появляется только при решении конкретного противоречия. «Увеличить размер» - прием.

Таким образом, перечень приемов может быть получен с помощью таблицы путем сочетания универсальных операторов и ресурсов.

Универсальные операторы могут быть разделены на две группы по характеру изменения ресурса:

1. Операторы, изменяющие количественные характеристики:

Увеличить/уменьшить количество, разделить на части/объединить части, добавить/удалить независимый параметр.

2. Операторы, изменяющие связи или структурные характеристики:

Поменять местами, чередовать, сделать одно внутри/снаружи другого, преобразовать в другой вид.

Оператор добавить/удалить независимый параметр подразумевает работу с дополнительным независимым параметром того же вида ресурса. Например, при работе с пространственным ресурсом это – дополнительное измерение, при работе с временным – дополнительное временное измерение – параллельное время и т.д.

Оператор преобразовать в другой вид подразумевает преобразование ресурса в другой вид того же ресурса. Например, при работе с пространственным ресурсом это может быть изменение формы, при работе с веществом – изменение агрегатного состояния и т.д.

Итоговая таблица представлена ниже. Цифры в скобках соответствуют номерам приемов из классического перечня.

Каждая клеточка представляет собой не только прием, но и область возможных вариаций, т.е. внутри нее может существовать целый список и даже своя подсистема с большим количеством частных приемов, специализирующихся и постепенно переходящих в стандарты. Можно сказать, что полученная таблица содержит ассоциативные приемы, указывающие направление поиска, а не конкретные решения. Выбрав конкретную клеточку с приемом, решатель должен проработать возможные варианты внутри нее.

Большинство приемов из классического списка нашли свое место в такой таблице, однако, остались приемы, которые в нее не попали из-за сверхвысокой абстрактности («сделать наоборот», который частично присутствует в универсальных операторах), либо узкой специализации («эквипотенциальность», «применение сильных окислителей» и пр., которые должны войти как подприемы внутри ячеек с соответствующими приемами).

Особого внимания заслуживает прием «использование посредника», к которому также принадлежит прием «копирование». Его можно рекомендовать отдельно от таблицы как дополнительный, применяемый в случае невозможности организации прямой связи или действия.

Прием «сделать наоборот» также может быть применен как дополнительный для увеличения количества вариантов решений и разрушения ВПИ.

Универсальные операторы могут быть разделены на группы, по изменению концентрации ресурса:

1. Повышающие концентрацию ресурса:

Увеличение количества, объединение, удаление независимого параметра

2. Понижающие концентрацию ресурса:

Уменьшение количества, разделение, чередование, добавление независимого параметра

3. Не изменяющие концентрацию ресурса:

Изменение взаимного положения, размещение внутри или снаружи.

Группировка операторов позволяет ориентировать решателя на выбор определенных строк в таблице в соответствии с решаемым ТП, как будет показано ниже.

Предлагается следующая процедура использования представленной таблицы для устранения ТП. Отмечены только основные шаги, существенные для применения таблицы, т.к. по АРИЗ-91 [5] процедура решения должна происходить более мелкими и подробными шагами.

Шаг 1. Сформулировать ТП. Выбрать ТП, которое предполагается устранить.

Шаг 2. Определить взаимное расположение в пространстве и времени зоны полезной функции (ЗПФ) и зоны нежелательного эффекта (ЗНЭ), выделить зону их пересечения (ОЗ).

Шаг 3 Выбор строки таблицы. Для этого следует иметь список доступных вещественно-полевых ресурсов с указанием их относительного количества (избыточный, недостаточный) пользы для выполнения ГПФ и возможности изменения.

Сначала ресурс проверяется на возможность проведения изменений. Ресурсы, с которыми работать нельзя или есть серьезные ограничения на этой стадии решения можно исключить.

Выбор строки можно привязать к тренду Любомирского «Точка-Линия-Плоскость-Объем» [6]. Если речь идет о полезном ресурсе и его мало, то следует выбирать строки, повышающие его концентрацию: Увеличить, Объединить, Убрать измерение. Если полезного ресурса с избытком, то следует выбирать строки, уменьшающие концентрацию ресурса. С вредным ресурсом все наоборот.

Шаг 4. Выбор колонки из таблицы. Для облегчения выбора следует формулировать ФП в расширенном варианте, т.е. с указанием условий или требований к нему (пространственных, временных, и пр.) :

Элемент должен быть (обладать качеством) №1 для того, чтобы … во время/в месте/в связи… и должен быть (обладать качеством) №2 для того, чтобы … в другое время/в другом месте/в иной связи…

Выявлены следующие типичные виды ФП:

1. Элемент должен быть и его не должно быть. Начинать с разделения во времени.
2. Элемент должен быть А и должен быть Б. Начинать в соответствии с пересечением зон ПФ и НЭ.

Если ЗПФ и ЗНЭ не пересекаются во времени или пространстве, то выбираются соответственно колонки «Изменение во времени» или «Изменение в пространстве» соответственно. Если ЗПФ и ЗНЭ пересекаются во времени и пространстве, то следует обратиться к остальным колонкам таблицы.

В результате этих шагов получится несколько пересечений строк и колонок, в которых находятся приемы, рекомендованные для устранения рассматриваемого ФП. Далее начинается работа по соответствующему преобразованию ТС в рамках выбранного приема.

В качестве примера рассмотрим задачу о модели метеорита для испытаний противометеоритной брони космических кораблей. Остановимся только на шагах, существенных для демонстрации работы с новой таблицей.

ТП-1: если шарик быстро, то он полностью разрушается

ТП-2: если шарик разгоняется медленно, то он не разрушается, но не достигает необходимой скорости.

Для решения задачи выбирается ТП-1, обеспечивающее выполнение ГПФ.

Сверхсильная газовая струя очень хорошо разгоняет шарик, но полностью его разрушает.

Необходимо найти такой Х-элемент, который устранит разрушение шарика сверхсильной газовой струей, сохранив его хороший разгон.

В нашем случае оперативные зоны совпадают во времени и пространстве (разгон шарика и его разрушение происходят в одном и том же месте), следовательно выбираем колонки таблицы «Изменение энергии», «Изменение свойств вещества», «Изменение функций».

Для выбора строк таблицы определим ресурсы, с которыми можно будет работать (отмечены только некоторые):

Ресурс №1. Газовая струя. Избыточный, полезный, следовательно выбираем строки, уменьшающие концентрацию ресурса: уменьшить, разделить, добавить независимый параметр, или не изменяющие ее. Если выбрать колонку «Изменение энергии», то получим следующие рекомендованные приемы и соответствующие им решения:

Таким же образом получаются решения при выборе остальных колонок таблицы.

Выводы:

1. Построенная таблица позволяет организовать приемы в единую систему, способную указывать на наличие новых приемов.

2. Система привязана к алгоритму решения задачи через формулировки ТП и ФП, а также характеристики имеющихся ресурсов.

3. Система позволяет ограничить количество приемов, предлагаемых для решения задачи.

4. Система имеет потенциал развития в направлениях появления новых универсальных операторов, видов ресурсов, расщепления имеющихся видов ресурсов, детализацию приемов внутри одной клеточки с переходом к стандартам и микростандартам.

5. Упрощается изложение приемов для учащихся – требуется запомнить несколько операторов и видов ресурсов. Одновременно этот подход стимулирует создание собственных приемов.

6. Система может легко быть запрограммирована на компьютере и автоматизирована.

Проблемы:

1. Отсутствует механизм оценки эффективности выбранного приема и оценки решений.

2. По сравнению с классической таблицей, новая выглядит «тяжеловесно», хотя и более универсальна.

Список литературы:

1. Теория решения изобретательских задач / А.И. Гасанов, В.Ю. Бубенцов, С.А Евсюков и др. – М.: Московское отделение МА ТРИЗ.-2007.

2. Альтшуллер Г.С., Злотин Б.Л., Зусман А.В., Филатов В.И. Поиск новых идей: от озарения к технологии (Теория и практика решения изобретательских задач). – Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989.

3. Петров В. История развития приемов. Информационные материалы. Тель-Авив, 2006.

4. Ревенков А.В., Резчикова Е.В. Теория и практика решения технических задач: учеб. Пособие. М.: Форум, 2008.

5. Алгоритм решения изобретательских задач - АРИЗ-91. Конспект лекций. МУНТТР. Санкт-Петербург. 1997 г.

6. Любомирский А.Л. Тренд Точка - Линия - Плоскость – Объем. - ТРИЗ - чтения 2005, Доклады на конференции "MATRIZ Fest 2005". - Л. 2005.

В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.