Оптимальное решение. Желаемое и действительное

ОПТИМАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ

Желаемое и действительное

Б.И.Голдовский

 

1 На сайте «Энциклопедия ТРИЗ» опубликована работа В.А.Королева «ТРИЗ: новый этап развития. Скрытые ресурсы развития ТРИЗ (2) (как окончательно изгнать шестикрылого серафима)» [1].  Появилась данная работа в связи с опубликованным в начале 2014г. предложением Совета по Исследованиям и Разработкам в ТРИЗ (являющегося рабочим органом МАТРИЗ) уточнить некоторые основные положения ТРИЗ [2]. Считая указанные предложения ревизионистскими, В.А.Королев предлагает на основе углубленного применения материалистической диалектики добиться искоренения из процесса решения изобретательской задачи перебора вариантов (как технологии), то есть обеспечить постепенный пошаговый выход на единственно верное решение. В принципе эта посылка не нова: практически под таким же лозунгом происходило развитие ТРИЗ в 70-90-е годы, сопровождавшееся борьбой за изгнание всяческих проявлений метода проб и ошибок (МПиО) и надеждой на окончательную алгоритмизацию процесса решения изобретательской задачи, обеспечивающую получение наилучшего (сильного, высокого уровня) результата.

 

2 Надежда на возможность синтеза оптимального варианта новой технической системы за одно приближение путем полной алгоритмизации процесса в эти же годы (то есть более 40 лет назад) возникла и у проектантов новой техники. Связано это было с началом создания систем автоматизированного проектирования (САПР). Одновременно проводились соответствующие исследования, которые должны были создать научную (теоретическую) базу этому процессу. Какие же успехи достигнуты к настоящему времени в данной области? Имеющиеся методы оптимизации (см., например, [3]) работают с заданными, то есть заранее синтезированными системами, варьируя некоторые количественные параметры. При этом выход на оптимальное решение не обходится без перебора вариантов. К примеру, метод линейного программирования (автор которого удостоен Нобелевской премии) для нахождения оптимума предполагает проверку вершин многоугольника, который образован ограничивающими линейными зависимостями и содержит множество возможных вариантов решения задачи. Подобная картина наблюдается и в программных комплексах исследовательского проектирования: здесь тоже работают с заранее синтезированными системами, причем главным образом методами последовательного приближения. Собственно САПР дают наибольший эффект при разработке рабочей конструкторской документации, обеспечивая геометрическое согласование элементов, деталировку, формирование заказных ведомостей, а также, при необходимости, файлов для станков с ЧПУ. Но в основу такой работы закладывается ранее разработанный технический (или эскизный) проект системы (то есть система должна быть синтезирована и проверена количественно). Проектные модули САПР поддерживают главным образом операции количественного анализа, оставляя функции окончательного синтеза оптимальной системы за человеком. Как ни печально признавать, но задача синтеза оптимальной системы в одно приближение до сих пор не решена (даже теоретически).

 Причиной указанной неудачи кроется во всем известном так называемом системном эффекте: система обладает некоторым новым свойством, не вытекающим напрямую из суммы свойств входящих в нее элементов. Соответственно система имеет свои собственные критерии оптимизации и оптимальная система не получается из соединения частей, каждая из которых оптимизирована по своим частным критериям. То есть для оптимизации системы в целом некоторые из ее частей зачастую приходится делать не оптимальными (деоптимизировать). Рассмотрим некоторые примеры из реальной истории развития  подводной техники (знакомой автору).

К 70-м годам прошлого века на неатомных подводных лодках применялась интегрированная электроэнергетическая система (ЭЭС). Источником электроэнергии служила аккумуляторная батарея (АБ) высокого напряжения, обеспечивающая в первую очередь работу гребных электродвигателей. А остальные потребители, требующие иных параметров электрического тока (например, постоянного тока 220В и 27В, переменного тока 220В 50Гц, 110В 400Гц и т.п.), получали питание через соответствующие преобразователи. Данная схема считалась оптимальной и явилась итогом определенной прогрессивной эволюции, обеспечивая гибкое управление потоками энергии, а также полное использование энергии АБ. Однако попытка применить такую схему на подводных аппаратах (ПА), которые начали создаваться примерно в это же время, потерпела неудачу: габариты преобразователей электроэнергии даже для небольших мощностей оказались столь велики, что разместить их в ПА просто не удалось при заданных ограничениях на водоизмещение и подъемный вес. Следует учитывать, что величина подъемного веса является приоритетным ограничением для ПА, базирующихся на надводных судах-носителях, поскольку определяют возможности создаваемого аппарата вписаться в существующую надсистему, имеющую определенные ограничения по грузоподъемности спуско-подъемных устройств. К этому можно добавить, что с уменьшением мощности преобразователей существенно снижался и их КПД.  Данное противоречие разрешили, отступив назад от «прогрессивной» схемы: сделали 2 специализированные АБ, на 220В и 27В. То есть решение, соответствующее условиям его реализации, оказалось вообще вне «прогрессивного и оптимального множества». Это решение позволило упростить ЭЭС и выиграть в габаритах (что закономерно при переходе к специализации). Но за это пришлось заплатить неполным использованием энергии АБ: при выполнении одних работ первой разряжалась батарея 220В, при других – батарея 27В.  Поскольку продолжительность нахождения ПА под водой была небольшой, данная расплата считалась существенным недостатком. Поэтому при разработке каждого нового проекта выполнялась проработка возможности установки преобразователей: ведь с течением времени улучшались массо-габаритные характеристики не только преобразователей, но и другого оборудования, что создавало соответствующие предпосылки. Через какое-то время появилась гибридная схема: емкость специализированных АБ подбиралась под режим работы, при котором основное потребление шло от батареи 220В, а в состав ЭЭС включался преобразователь, позволяющий питать часть потребителей 27В от батареи 220В. И, наконец, в последние годы успехи в разработке преобразовательной техники и заметное увеличение удельных характеристик аккумуляторных батарей позволили и на ПА применить интегральную схему ЭЭС с одной АБ высокого напряжения и требуемым количеством преобразователей. Таким образом, техническое решение по формированию ЭЭС подводного аппарата «доползло таки» до области «прогрессивных и оптимальных» решений, но на это понадобилось несколько десятков лет.

В 1971-1972г.г. в состав ВМС США вступили два спасательных  подводных аппарата (СПА) DSRV «Mystic» и «Avalon» (рис. 1). Аппараты эти разрабатывала аэрокосмическая фирма «Локхид» и при проектировании были приняты все меры по оптимизации элементов, определяющих ходовые качества аппаратов. Обводы корпуса выбирали на основе многочисленных аэродинамических экспериментов, в их основу были положены бионические профили, соответствующие формам тел тунцов и акул. В качестве движителя был принят один малооборотный винт большого диаметра, имеющий высокий КПД.  В результате была достигнута скорость хода, считающаяся значительной для данного класса подводных аппаратов, при небольшой величине энерговооруженности.

Рисунок 1.  DSRV «Avalon»

 

В 2008 году в строй вступило новое поколение СПА стран НАТО, лучшим образцом которых считается SR «Nemo», также разработанный в США (рис. 2).

Рисунок 2.  SR «Nemo»

 

Назвать обводы этого нового СПА обтекаемыми можно только с большой натяжкой. На аппарате в качестве движителей установлены два высокооборотных гребных винта небольшого диаметра, соответственно имеющий невысокий КПД. В результате для обеспечения скорости хода, составляющей 95% от скорости DSRV, энерговооруженность SR «Nemo» по сравнению с DSRV пришлось увеличить в 6 раз. При этом требуемую продолжительность подводного хода удалось достичь только за счет применения современной (высокотемпературной) аккумуляторной батареи, имеющей высокие удельные характеристики. Такое существенное отступление от оптимальности подсистемы подводного хода по сравнению с DSRV объясняется необходимостью выполнить жесткие требования по подъемному весу и габаритам аппарата: в отличие от DSRV, который транспортировался на подводной лодке и для которого величина подъемного веса не была существенным параметром, SR «Nemo» транспортируется на надводных судах.

Из приведенных примеров следует:

- для оптимизации системы в целом (в соответствии с присущими ей критериями оптимизации и ограничениями) некоторые части системы приходится выполнять с отступлениями от соответствующих этим частям частных критериев оптимизации;

- технические решения, соответствующие не оптимальным частям системы, находятся вне множества «прогрессивных, перспективных и оптимальных» решений;

- определить, какую часть системы следует сделать не оптимальной и в какой степени, не возможно, не выполнив синтез системы в первом приближении и не проведя количественный анализ полученного первого приближения (то есть перебор вариантов или приближений неизбежен).

 

3 В связи с отмеченной неизбежностью перебора вариантов необходимо отметить, что перебор – это не «козни врага человеческого», а вынужденная стратегия поиска решений в условиях недостатка информации. На это обращалось внимание, например, еще в [4], когда шла дискуссия по поводу Комплексного метода поиска новых технических решений. Перебор вариантов является видоизмененной процедурой МПиО, который был выработан в процессе эволюции живыми организмами как способ добывания новой информации об окружении. И повторы (циклы) МПиО вполне соответствуют закону «отрицания отрицания» (как соответствует законам диамата вообще процесс эволюции). А когда у человека появилось абстрактное мышление, то он вместо повторения проб стал способен формировать в уме несколько вариантов поведения (решения задачи), оценивать эти варианты и выбирать предпочтительный. То есть перебор вариантов совершенно не противоречит диамату. Однако здесь дело в другом: если есть правила (знания), по которым человек может сформировать единственно правильное решение, то человек пользуется этими правилами, а если таких правил (знаний) нет, то приходится делать пробы и перебирать варианты.

 

4 Если выход на самое предпочтительное (оптимальное) решение без перебора вариантов не возможен при обычном проектировании, то и возможность подобного выхода при решении изобретательских задач имеет вероятностный характер, поскольку неопределенность  этого процесса выше. Соответственно перебор вариантов существует и в классической ТРИЗ – это перебор ВПР, принципов разрешения ФП, приемов, стандартов и природных эффектов (физических и химических). Указанные операции выполняются на шагах, обеспечивающих синтез решения, когда и приходится привлекать информацию, содержащуюся в операторах. Все это вполне согласуется с положениями логики поиска новых технических решений, в соответствии с которыми синтез решения представляет собой «ветвящийся процесс», приводящий к многовариантности [5]. На этапе анализа условий задачи происходит сокращение поля поиска, причем здесь чаще всего достаточно знать условия задачи и основные ограничения, сформулированные на качественном уровне. Хотя для обеспечения однозначности перехода от условий задачи к сути конфликта иногда требуется применение некоторых поисковых эвристик, пусть даже иногда умозрительных (таких как, например, «выберите состояние системы, обеспечивающее максимальную производительность…»). А вот с этапом синтеза решения сложнее: здесь приходится привлекать дополнительную информацию, однозначная связь которой с признаками предыдущей операции для нетривиальных случаев, как правило, отсутствует. Допустим для примера, что все принципы разрешения ФП свели к одному: к системному переходу. Но здесь возможны 2 варианта: устранение НЭ обеспечивается за счет части системы, а получение ПЭ – за счет системы в целом или наоборот. Уже нужен какой-то выбор. Далее – выбранному варианту принципа разрешения ФП может соответствовать несколько вариантов вепольных структур, каждой вепольной структуре могут соответствовать несколько вариантов физических решений, а каждому варианту физического решения будут соответствовать несколько вариантов технического решения (исполнения). При переходе от принципиального решения (принципа разрешения противоречия) к техническому решению через структурное (вепольное) и физическое решения и при удвоении возможностей (вариантов решений) на каждой ступени в результате получаем восемь вариантов технического решения (рис. 3). Разумеется, часть вариантов может быть отсечена исходными ограничениями, но не все (кстати, чтобы применить ограничения, надо все-таки сформулировать это множество вариантов, т.е. получаем перебор по критерию «ограничения»).

Рисунок 3. Пример ветвящегося процесса при синтезе решения

ПР- принципиальное решение (принцип разрешения противоречия); СР – структурное (вепольное) решение; ФР- физическое решение; ТР- техническое решение

 

5 Неизбежность перебора вариантов при достигнутом уровне знаний зависит также от стратегии поиска изобретательских решений. Например, в АРИЗ-85В отсутствует процедура постановки задачи, при выполнении которой необходимо вскрывать потенциальные направления решения задачи и выполнять их оценку, то есть производить перебор. Кроме того, данная процедура плохо поддается алгоритмизации. Исключив постановку задачи из алгоритма, автор АРИЗ-85В существенно сократил необходимость проведения перебора вариантов (избежав этим самым слишком наглядное «скатывание к МПиО»).

В принципе при поиске новых решений возможны две стратегии: изобретательская и инновационная. Разница между ними описана во многих источниках (в том числе, например, в [6]) и заключается в следующем: при изобретательской стратегии достаточно получить новое решение, позволяющее подать заявку на изобретение, а при инновационной стратегии необходимо новое решение, которое может быть реализовано в соответствии с заданными условиями, включая требуемые сроки. Изобретательская стратегия позволяет пополнять имеющееся множество изобретений новыми решениями (прогрессивными, перспективными, высокого уровня), которые с некоторой долей вероятности могут быть реализованы кем-то и через какое-то время, тем самым сохраняя и даже увеличивая избыточность имеющегося патентного фонда по сравнению с потребностями практики. При инновационной стратегии число разработанных новых решений практически совпадает с числом реализованных.

   Сегодняшнее развитие ТРИЗ уже позволяет избежать перебора вариантов (полностью или по большей части), реализуя изобретательскую стратегию. Например, если поставлена задача получить перспективную модификацию существующей технической системы, то можно составить морфологический ящик, используя наработки по линиям развития и отдельным ЗРТС. В этом случае любая непротиворечивая комбинация элементов морфологического ящика будет являться искомым решением. В случае если необходимо получить прогрессивное (высокого уровня) решение задачи с заданным нежелательным эффектом, может быть построен алгоритм, в котором с помощью соответствующих эвристик при синтезе решения не будет вскрываться все множество возможных вариантов решения, а будет прохождение только по одной из цепочек ПР-СР-ФР-ТР. За счет подбора «сильных» эвристик полученное решение также будет являться искомым. Однако такой «беспереборный» алгоритм оказывается вредным при реализации инновационной стратегии.

Рассмотрим в качестве примера решение задачи о системе, сигнализирующей о заполнении бака горючим, которая рассматривалась на Петрозаводском семинаре в 1980 году.

Система, сигнализирующая о заполнении бака с горючим, состоит из помещенных в бак двух электродов, к которым подведено напряжение (рис. 4). Верхний электрод неподвижно закреплен под верхней поверхностью бака, нижний электрод установлен на поплавке, перемещающемся вместе с уровнем горючего. Когда бак заполняется, нижний электрод входит в соприкосновение с верхним, электрическая цепь замыкается, по ней начинает идти ток, что является соответствующим сигналом. Однако, перед соприкосновением электродов, в зазоре между ними под действием электрического напряжения возможно возникновение искрового разряда, приводящего к воспламенению паров горючего. Как быть? Заменять прохождение электрического тока на другой вид сигнала нельзя. Уровень электрического сигнала также должен быть сохранен, чтобы не менять надсистему.

Рисунок 4.   Исходная система

1 – бак; 2 – горючее; 3 – поплавок; 4 – электрические контакты; 5 – направляющие; 6 – гибкий электропровод

При решении задачи Г.С.Альтшуллером в соответствии с АРИЗ был сформулирован ИКР «Электрическое напряжение само появляется при исчезновении зазора, то есть при соприкосновении электродов». Из этой формулировки сразу становится ясным решение: использовать контактную разность потенциалов разнородных металлов (что соответствовало контрольному ответу). Однако полученное решение оказалось не без недостатков, на которые сразу же указал В.А.Богач. Во-первых, эффект контактной разности потенциалов надежно проявляется лишь при плотном соприкосновении материалов. А в баке с горючим этому будет препятствовать пленка диэлектрического топлива, которая неизбежно покрывает поверхность электродов. Кроме того, с течением времени поверхность электродов может окисляться. Для надежности появления электрического сигнала необходимо сильнее прижимать электроды друг к другу, для чего придется увеличить объем поплавка, а также видоизменить форму поверхности электродов. Во-вторых, электрическое напряжение, возникающее при контакте разнородных материалов, не велико. Для того чтобы величина напряжения стала соответствовать требованиям существующей системы сигнализации, необходимо ввести специальный блок, обеспечивающий усиление электрического сигнала (решение 1, рис. 5).

Рисунок 5.  Решение 1

1 – бак; 2 – горючее; 3 – поплавок; 4 – электрические контакты (из разнородных материалов); 5 – направляющие; 6 – гибкий электропровод; 7 – блок усиления электрического сигнала

Можно отметить, что подобные датчики с использованием контактной разности потенциалов достаточно широко применяются при контроле уровня проводящих жидкостей (например, морской воды). При этом электроды из разнородных материалов находятся в постоянном плотном контакте, исключающем его ухудшение в процессе эксплуатации, а поднявшаяся до заданного уровня проводящая жидкость просто замыкает электрическую цепь.

Из анализа исходного противоречия видно, что нежелательный эффект «воспламенение паров горючего» в исходной системе существует, если одновременно реализуются 3 условия:

- к электродам подведено напряжение;

- между электродами есть зазор;

- электроды контактируют с парами горючего.

Подвергая эти условия отрицанию, получаем следующие направления решения:

1) исключение искрового разряда в парах горючего за счет отсутствия напряжения между электродами при наличии зазора между ними;

2) исключение воспламенения паров горючего при искровом разряде за счет отсутствия контакта электродов с парами горючего;

3) получение электрического сигнала при наличии напряжения и отсутствии зазора между электродами, находящимися в парах горючего.

Первому направлению соответствует сформулированный выше ИКР и решение 1. А второе направление может быть реализовано, если электроды изолировать от паров горючего, оставляя их внутри бака или, более кардинально, вынося их из бака совсем. Этому соответствуют решение 2 (рис. 6), с применением герметичного сильфона, выполняющего одновременно функцию поплавка, и решение 3 (рис. 7), с размещением герметичного магнитоуправляемого геркона вне бака на немагнитной (пластиковой) вставке (пробке), под которой находится поплавок с закрепленным на нем магнитом.

Рисунок 6.  Решение 2

1 – бак; 2 – горючее; 3 – сильфон; 4 – электрические контакты; 5 – гибкий электропровод

Рисунок 7.   Решение 3

1 – бак; 2 – горючее; 3 – поплавок; 4 - магнит; 5 – направляющие; 6 – немагнитная вставка; 7 – магнитоуправляемый геркон

 

Третье направление может быть реализовано, если, например, поместить в бак две индуктивные обмотки, которые сближаются при поднятии уровня топлива, или если эти обмотки объединены в трансформатор, причем в одну из них при подъеме поплавка вводится ферромагнитный сердечник. При этом будет происходить изменение параметров электрического тока как минимум в одной из обмоток, которое можно выделить как сигнал о наполнении бака за счет соответствующей электрической схемы, находящейся вне бака (решение 4).

Из сравнения этих четырех решений видно, что хотя решение 1 более сильное по критериям ТРИЗ (имеет высокий уровень и соответствует сильному ИКР), но решения 3 и 4 более надежно обеспечивают уровень сигнала и безопасность. При этом решение 3 явно  проще в реализации.

Рассмотренный пример показывает, что даже при уровне знаний 1980 года с помощью эвристического алгоритма был возможен беспереборный выход на решение, соответствующее множеству «сильных, прогрессивных» изобретательских решений (хотя и не в 100% случаев). Такой алгоритм, линейно (пошагово) выводящий на сильное решение, создает ситуацию как в эволюционном процессе: все дальнейшее развитие возможно лишь как видоизменение существующего состояния. При этом другие возможные решения задачи, более предпочтительные по условиям реализации, оказываются скрыты, поскольку находятся вне указанного множества «сильных, прогрессивных, а также оптимальных» решений. Поэтому при существующем уровне знаний для реализации инновационной стратегии необходимы методики, вскрывающие все возможные направления решения задачи, вытекающие из анализа ее условий.  Тем более что при реальном проектировании над каждым решением висит «Дамоклов меч» количественного анализа, по результатам которого решение, кажущееся предпочтительным на качественном уровне, может быть забраковано. (Пример такой отбраковки приведен, в частности, в [5] при рассмотрении результатов решения задачи о коррозионном испытании образцов.)

 

6 Как было отмечено выше, в [1] для устранения перебора вариантов как технологии основная ставка делается на диалектический материализм. Важность положений диамата для формирования теоретических и прикладных аспектов ТРИЗ никто не оспаривает. Можно вспомнить, что философы из ГДР называли «прикладной диалектикой» «алгоритмическую методику изобретательства на основе АРИЗ» в то время, когда термина «ТРИЗ» еще не существовало. К настоящему времени в ТРИЗ наработаны теоретические представления и методический аппарат, достаточно полно отражающие положения диамата. (К сожалению, эти наработки пока в полной мере не осознаны и не освоены специалистами ТРИЗ.)  Однако в части уменьшения степени перебора целесообразно вместо диалектической логики обратиться к логике формальной. А именно – к закону обратного отношения между содержанием и объемом понятия. В соответствии с этим законом для уменьшения количества единиц информации, привлекаемых к синтезу решения (операторов ТРИЗ), и снижения объема перебора вариантов необходимо увеличивать число признаков, по которым производится поиск и выбор указанной информации.

 К примеру, в 1979-80г.г. при разработке Комплексного метода были приняты меры для уменьшения перебора информации по физэффектам за счет увеличения количества поисковых признаков: вместо поиска по функции был применен поиск по типовой структуре, то есть по полям на входе, выходе и полю управления [7]. А для того, чтобы можно было адекватно переходить от функции к структуре, был усложнен язык описания обобщенной (вепольной) структуры, позволивший при синтезе отражать некоторые законы построения ТС (полноты системы и потоковой проводимости) [5]. Необходимо отметить, что в классической ТРИЗ язык описания вепольных структур, применяемый при синтезе, очень беден (фактически исчерпывается стандартом 1.1.1). Разнообразные обозначения, применяемые в остальных стандартах, относятся к преобразованию уже синтезированных структур, то есть к разрешению возникших противоречий.   Разумеется, сложность описания структур с целью их синтеза, принятая в Комплексном методе, уступает сложности описания, разработанной немецкими исследователями, такими, как К.Рот [8] и Р.Коллер [9]. Хотя полностью устранить перебор единиц информации в системах конструирования по каталогам немецких исследователей не удалось, но заметное сужение поля поиска информации было достигнуто.

В ТРИЗ наиболее удачным примером поисковой системы можно признать таблицу типовых приемов, которая по двум признакам задачи, образующим типовое техническое противоречие, позволяет выходить на множество, включающее всего 4 приема. В современных методиках, разработанных на основе ТРИЗ, для поиска операторов по преобразованию исходной системы используются различные подходы: от простого деления приемов на группы (как в Алгоритме С.Малкина [10]) до многоступенчатого поискового аппарата (как в компьютерной программе «Ideation Innovation WorkBench» [11]).  Для введения единообразия в этом вопросе целесообразно было бы выполнить исследования по приведению всех операторов ТРИЗ к некоторой единой теоретической базе и по установлению многоаспектных корреляций между признаками задач и операторами.

 

7 Рассмотрение предложений по уточнению основных положений ТРИЗ [2] показывает, что причина их появления не идеологическая, а технологическая: назрела необходимость увязать аппарат ТРИЗ с процессом практической разработки, то есть с инновационной стратегией. Невозможно сначала заявлять, игнорируя реалии жизни, что с помощью АРИЗ будет получено единственное верное решение, а потом заниматься перебором вариантов.

Однако нельзя согласиться с авторами указанных предложений в том, что область применения ТРИЗ совпадает с областью инновационной разработки в целом. По своему содержанию инновационная разработка является нормальным процессом разработки новой техники, определяемым действующими ГОСТами и нормативными документами системы качества. При описании сути инновационной разработки особое внимание уделяется внешнему проектированию, то есть анализу потребностей, определению требований окружения и изучению внешнего функционирования. Но все эти процедуры предусмотрены  и в обычном процессе проектирования. Правда, в СССР и России полноценное выполнение всех процедур встречалось лишь для важных разработок и зачастую игнорировалось при создании потребительской техники.  Поэтому акцент на указанных процедурах полезен. Но технология любой разработки, включая инновационную, по большому счету относится к обычной инженерной практике. За исключением случаев, когда необходимо сделать изобретение. Здесь уже нужны специальные методики и здесь поле действия ТРИЗ.

Изобретательские задачи можно разделить на два класса: задачи синтеза новой системы (по новой функции или по известной функции с новым принципом действия) и задачи-противоречия, когда необходимо разрешить обостренное противоречие [5]. (Следует отметить, что автор относит технические противоречия к характеристикам системы и различает обостренные и необостренные противоречия. В классической ТРИЗ в качестве противоречий признаются только обостренные противоречия, которые рассматривают как признак задачи.) Технология синтеза системы в принципе тоже относится к обычной инженерной практике, поскольку правилам синтеза давно обучают в ВУЗах, правда не вообще, а применительно к конкретным областям техники. Да и необходимые для выполнения синтеза базы данных по оборудованию, применяемому для выполнения тех или иных функций, существуют в каждом нормальном предприятии, занимающимся проектированием.

В 1980 году на семинаре в Петрозаводске  Г.С.Альтшуллер говорил, что перебор физэффектов лежит вне области ТРИЗ, и был прав, поскольку оценка применимости того или иного физэффекта (качественная и количественная) – это «посконное» инженерное дело. Кардинально иная картина получается в случае задачи-противоречия (которая может быть задана изначально или возникает в процессе синтеза системы): здесь нужны специальные эвристики, которые и составляют содержание ТРИЗ. То есть, если рассматривать изобретение не с юридической, а с содержательной точки зрения, то решение изобретательской задачи – это разрешение противоречия. В этом Г.С.Альтшуллер тоже был прав.

Конечно, в процессе разработки новой техники можно обойтись и без разрешения противоречия в том случае, если возникшие ухудшения сторон создаваемой системы не выходят за допустимые пределы.  Но используемые при этом технологии не выходят за рамки обычной инженерной практики и лежат вне области применения ТРИЗ.

В части синтеза систем в рамках ТРИЗ должна существовать методика, обеспечивающая обобщенное (общетехническое) представление структуры по заданной функции с языком описания необходимой сложности (как минимум такой, какая была принята в комплексном методе) и с привязкой к законам построения систем, являющихся безусловными [5] (в  [12] законы построения ТС называются законами организации систем). Такое обобщенное представление структуры необходимо для описания дальнейших преобразований, связанных с разрешением противоречий в системе и относящихся к области действия ТРИЗ.

 

 8 В заключение необходимо подчеркнуть, что ставя перед собой благую цель искоренения перебора из процесса решения изобретательской задачи, необходимо отчетливо представлять себе, на какую стратегию рассчитана эта цель:  изобретательскую или инновационную. Для инновационной стратегии искоренение перебора на 100% не реально, хотя бы из-за необходимости «деоптимизации» некоторых частей системы при оптимизации системы в целом, а также из-за угрозы отбраковки решений при количественном анализе. Можно повторить, что для реализации инновационной стратегии необходимы методики, вскрывающие все возможные направления решения задачи, вытекающие из анализа ее условий.

Кроме того, хотя процесс познания в принципе границ не имеет, но по некоторым направлениям какие-то ограничения есть. В свое время в обоснование необходимости алгоритмизации процесса решения изобретательских задач приводился пример из математики: после появления правил решения квадратных уравнений этот процесс из искусства, доступного единицам, стал ремеслом, доступным каждому. Однако в математике до сих пор не сумели получить аналитические формулы для решения уравнений со степенью 5 и более. Эти уравнения решаются «в лоб» методом последовательных приближений, особенно сейчас, когда компьютер существенно сократил затраты сил и времени на процесс перебора. И при этом математика не перестала считаться наукой и технологией.

 

Источники

1. Королев В.А.  ТРИЗ: новый этап развития. Скрытые ресурсы развития ТРИЗ (2) (как окончательно изгнать шестикрылого серафима). 04.01.2015 - http://www.triz.org.ua/works/ws84.html

2. Уточнение основных положений ТРИЗ - http://matriz.org/wp-content/uploads/2014/01/Уточнение-основных-положений-ТРИЗRus.-012114-4SL-AZ.pdf

3. Таха Х. Введение в исследование операций / Пер. с англ. – М.: Мир, 1985

4. Об АРИЗ-77 и Комплексном методе поиска новых технических решений – Горький: 1981 - http://www.metodolog.ru/01337/01337.html

5. Голдовский Б.И., Вайнерман М.И. Рациональное творчество – М.: Речной транспорт, 1990

6. Грэхэм Л. Сможет ли Россия конкурировать? История инноваций в царской, советской и современной России – М.: Манн, Иванов и Фарбер, 2014

7. Голдовский Б.И., Вайнерман М.И. Комплексный метод поиска решений технических проблем – М.: Речной транспорт, 1990

8. Рот К. Конструирование с помощью каталогов / Пер. с нем. (изд. 1982) – М.: Машиностроение, 1995

9. Коллер Р. Метод конструирования машин, приборов и аппаратов / Пер. с нем. (изд. 1976) - http://www.metodolog.ru/00348/00348.html

10. Михайлов В.А., Горев П.М., Утемов В.В. Научное творчество: методы конструирования новых идей / Учебное пособие – Киров: Изд-во МЦИТО, 2014

11. Zlotin B., Zusman A., Fulbright R.  Coordination and Integration of TRIZ Tools - http://triz-summit.ru/ru/203798/TDS-2014

12. Петров В. Система законов развития техники Тель-Авив, 2002 - http://www.trizland.ru/trizba/pdf-books/zrts-02-system.pdf.

 

Январь 2015 г.

Нижний Новгород

 

 

 

RSS-материал