Алгоритм изобретения Г. С. Альтшуллера

Исходя из задачи «изобрести способ изобретать» учёным – изобретателем Г.С. Альтшуллером, известным также как писатель-фантаст – Альтов, был разработан алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ). Были АРИЗ-59, АРИЗ-61, АРИЗ-64, АРИЗ-65, АРИЗ-68. Здесь рассматривается АРИЗ-71[ 3 ].

Алгоритм (а это в общем смысле всякая программа планомерно направленных действий) предназначен для планомерного поиска решения изобретательской задачи. Планомерный поиск упорядочивает мышление, повышает его продуктивность. Мысли как бы концентрируются на одном (главном для данной задачи) направлении. При этом посторонние идеи оттесняются, уходят, а идеи, непосредственно относящиеся к задаче, сближаются. В результате резко повышается вероятность встречи таких мыслей, от соединения которых и рождается изобретение.

Используя АРИЗ, разные изобретатели могут прийти к разным решениям одной и той же задачи. АРИЗ построен так, чтобы выводить данного изобретателя на наиболее сильные для него решения данной задачи.

Алгоритм состоит из нескольких стадий или шагов:

1. Выбор задачи

1-1. Определить конечную цель решения задачи.

а) Какова техническая цель решения задачи? Какую характеристику объекта надо изменить?

б) Какие характеристики объекта заведомо нельзя менять при решении задачи?

в) Какова экономическая цель решения задачи? Какие расходы снизятся, если задача будет решена?

г) Каковы (приблизительно) допустимые затраты?

д) Какой главный технико-экономический показатель надо улучшать?

1-2. Проверить обходной путь. Допустим задача принципиально нерешима. Тогда какую другую – более общую – задачу надо решать, чтобы получить требуемый конечный результат?

1-3. Определить, решение какой задачи целесообразнее – первоначальной (ПЗ) или обходной (ОЗ).

а) Сравнить ПЗ с тенденциями развития данной отрасли техники.

б) Сравнить ПЗ с тенденциями развития ведущей отрасли техники.

в) Сравнить ОЗ с тенденциями развития данной отрасли техники.

г) Сравнить ОЗ с тенденциями развития ведущей отрасли техники.

д) Сопоставить ПЗ с ОЗ. Произвести выбор.

1-4. Определить требуемые количественные показатели.

1-5. Внести в требуемые количественные показатели «поправку на время».

1-6. Уточнить требования, вызванные конкретными условиями, в которых предлагается реализация изобретения.

а) Учесть особенности внедрения. В частности, допускаемую степень сложности решения.

б) Учесть предполагаемые масштабы применения.

2. Уточнение условий задачи.

2-1 Уточнить задачу, используя патентную литературу.

а) Как (по патентным данным) решаются задачи, близкие к данной?

б) Как решаются задачи, похожие на данную, в ведущей отрасли техники?

в) Как решаются задачи, обратные данной?

2-2. Применить оператор РВС (размеры-время-стоимость).

а) Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до нуля (Р → 0). Как теперь решается задача?

б) Р → ∞. Как решается задача?

в) Меняем время процесса (В → 0).

г) В → ∞.

д) Меняем стоимость объекта (С → 0).

е) С → ∞.

2-3. Изложить условия задачи (не используя специальные требования и не указывая, что именно нужно придумать, найти, создать) в двух фразах по следующей форме:

а) Дана система из (указать элементы).

б) Элемент (указать) при условии (указать) даёт нежелательный эффект (указать).

2-4. Переписать элементы из 2-3а в виде следующей таблицы:

а) Элементы, которые можно менять, переделывать, переналаживать (в условиях данной задачи)

б) Элементы, которые трудно видоизменять (в условиях данной задачи)

2-5. Выбрать из 2-4а такой элемент, который в наибольшей степени поддаётся изменениям, переделке, переналадке.

Примечания:

а) если все элементы в 2-4а равноценны по степени допускаемых изменений, начните выбор с неподвижного элемента (его легче менять).

б) если в 2-4а есть элемент, непосредственно связанный с нежелательным эффектом (обычно его указывают в 2-3б), выберите его в последнюю очередь.

в) если в системе есть только элементы 2-4б, возьмите в качестве элемента «внешнюю среду».

3. Аналитическая стадия.

3-1. Составить формулировку идеального технического решения (ИТР).

а) Объект (взять элемент, выбранный в 2-5).

б) Что делает

в) Как делает (на этот вопрос всегда следует отвечать словами сам, сама, само).

г) Когда делает

д) При каких обязательных условиях (ограничениях, требованиях).

3-2. Сделать два рисунка: «Было» (до ИТР) и «Стало» (ИТР).

Примечания:

а) Рисунки могут быть условные – лишь бы они отражали суть «Было» и «Стало».

б) Рисунок «Стало» должен совпадать со словесной формулировкой ИТР.

Проверка.

На рисунке «Стало» должны быть все элементы, перечисленные в 2-3а.

Если при шаге 2-5 выбрана внешняя среда, её надо указать на рисунке.

3-3. На рисунке «Стало» найти элемент, указанный в 3-1а, и выделить ту его часть, которая не может совершить требуемого действия при требуемых условиях. Отметить эту часть (штриховкой, цветом, контуром и т.п.)

3-4. Почему эта часть сама не может осуществить требуемое действие?

Вспомогательные вопросы:

а) Чего мы хотим от выделенной части объекта?

б) Что мешает выделенной части самой осуществить требуемое действие?

в) В чём несоответствие между «а» и «б»?

3-5. При каких условиях эта часть сможет осуществить требуемое действие? Какими свойствами она должна обладать?

Примечание:

Не надо пока думать – осуществимо ли практически желательное свойство. Назовите его, не беспокоясь, как оно будет достигнуто.

3-6. Что надо сделать, чтобы выделенная часть объекта приобрела свойства, отмеченные в 3-5?

Вспомогательные вопросы:

а) Покажите на рисунке стрелками силы, которые должны быть приложены к выделенной части объекта, чтобы обеспечить желательные свойства.

б) Какими способами можно создать эти силы? (Вычеркнуть способы, нарушающие условия 3-1д).

3-7. Сформулировать способ, который может быть практически осуществлён. Если такихспособов несколько, обозначьие их цифрами (самый перспективный – цифрой 1 и т.д.). запишите выбранные способы.

3-8. Дать схему устройства для осуществления первого способа.

Вспомогательные вопросы:

а) Каково агрегатное состояние рабочей части устройства?

б) Как меняется устройство в течение одного рабочего цикла?

в) Как меняется устройство после многих циклов?

(После решения задачи следует вернуться к шагу 3-7 и рассмотреть другие перечисленные в нём способы)

4. Предварительная оценка найденной идеи.

4-1. Что улучшается и что ухудшается при использовании предлагаемого устройства или способа? Запишите, что достигается предложением и что при этом усложняется, удорожается и т.д.

4-2. Можно ли видоизменением предлагаемого устройства или способа предотвратить это ухудшение? Нарисуйте схему видоизменённого устройства или способа.

4-3. В чём теперь ухудшение (что усложняется, удорожается)?

4-4. Сопоставьте выигрыш и проигрыш:

а) что больше?

б) почему?

Если выигрыш больше проигрыша (хотя бы и в перспективе), перейти к синтетической части АРИЗ (шаг 6).

Если проигрыш больше выигрыша, вернуться к шагу 3-1. Записать на том же листе ход повторного анализа и его результат.

4-5. Если теперь выигрыш больше проигрыша, перейти к синтетической части 6.

Если повторный анализ не дал новых результатов, вернуться к шагу 2-4, проверить таблицу. Взять в 2-5 другой элемент системы и заново провести анализ. Записать ход анализа на том же листе бумаги.

Если нет удовлетворительного решения после шага 4-5, перейти к следующей части АРИЗа.

5. Оперативная стадия

5-1. В таблице устранения технических противоречий (Приложение) вы брать в вертикальной колонке показатель, который надо улучшать по условиям задачи.

а) Как улучшить этот показатель, используя известные пути (если не считаться с проигрышем)?

б) Какой показатель недопустимо ухудшится. Если использовать известные пути?

5-2. Выбрать в горизонтальном ряду таблицы показатель, соответствующий 5-2б.

5-3. Определить по таблице приёмы устранения технических противоречий

5-4. Проверить применимость этих приёмов.

Если задача решена, вернуться к 4 стадии, оценить найденную идею и перейти к 6 стадии АРИЗ.

Если задача не решена, продолжать:

5-5. Проверить возможность применения физических эффектов и явлений.

5-6. Проверить возможные изменения во времени.

Вспомогательные вопросы:

а) нельзя ли устранить противоречие, «растянув» во времени происходящее по условиям задачи действие?

б) … «сжав» во времени …?

в) … выполнив требуемое действие заранее, до начала работы объекта?

г) … выполнив требуемое действие после того, как объект закончит работу?

д) если по условиям задачи действие непрерывно – проверить возможность перехода к импульсивному действию.

е) если действие периодично – проверить переход к непрерывному.

5-7. Как решаются аналогичные задачи в природе?

Вспомогательные вопросы:

а) Как решаются подобные задачи в неживой природе?

б) … у вымерших и древних организмов?

в) … у современных организмов? Каковы в данном случае тенденции развития?

г) Какие поправки надо ввести, учитывая особенности используемых техникой материалов?

д) Если по условиям задачи действие непрерывно – проверить возможность перехода к импульсному действию.

е) Если по условиям задачи действие периодично – проверить возможность перехода к непрерывному действию.

5-8. Проверить возможные изменения в объектах, работающих совместно с данным.

Вспомогательные вопросы:

а) Как решаются подобные задачи в неживой природе?

б) Как решались подобные задачи у вымерших или древних организмов?

в) Как решаются подобные задачи у современных организмов? Каковы в данном случае тенденции развития?

г) Какие поправки надо внести, учитывая особенности используемых техникой материалов?

5-9. Проверить возможные изменения в объектах, работающих совместно с данным.

Вспомогательные вопросы:

а) в какую надсистему входит система, рассматриваемая в задаче?

б) как решить данную задачу, если менять не систему, а надсистему?

Если задача не решена, вернуться к шагу 1-3.

Если решена, вернуться к 4 стадии, оценить найденную идею и перейти к 6 стадии.

6. Синтетическая стадия

6-1. Определить, как должна быть изменена надсистема, в которую входит измененная система (данная по условиям задачи.

6-2. Проверить, может ли изменённая система применяться по-новому.

6-3. Использовать найденную техническую идею (или идею, обратную найденной) при решении других технических задач.

Изобретательских задач – бесчисленное множество. Но содержащиеся в них технические противоречия довольно часто повторяются. А коль скоро существуют типичные противоречия, то должны существовать и типичные приёмы их устранения.

Подобно описанным ранее фондам эвристических приёмов АРИЗ использует свой фонд (список, перечень) приёмов решения изобретательских задач.

ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ АРИ3-71

1. Принцип дробления

а) разделить объект на независимые части;

б) выполнить объект разборным;

в) увеличить степень дробления (измельчения) объекта.

2. Принцип вынесения

Отделить от объекта "мешающую" часть ("мешающее" свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть (нужное свойство).

3. Принцип местного качества

а) перейти от однородной структуры объекта (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной;

б) разные части объекта должны иметь разные функции;

в) каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее соответствующих ее работе.

4. Принцип асимметрии

Перейти от симметричной формы объекта к асимметричной, от симметричного воздействия на объект к асимметричному и т. п.

5. Принцип объединения

а) соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты;

б) объединить во времени однородные или смежные операции.

6. Принцип универсальности

Объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах.

7. Принцип "матрешки" (интегрирующей концентрации)

а) один объект размещен внутри другого объекта, который, в свою очередь, находится внутри третьего и т. д.

б) один объект проходит сквозь полость в другом объекте.

8. Принцип антивеса

а) компенсировать вес объекта соединением с другими объектами, обладающими подъемной силой.

б) компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (за счет аэро-, гидродинамических и др. сил);

в) вести процесс в невесомости (космосе).

9. Принцип предварительного напряжения

Заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим напряжениям.

10. Принцип предварительного исполнения

а) заранее выполнить требуемое изменение объекта (полностью или хотя бы частично);

б) заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие с наиболее удобного места и без затрат времени на их доставку.

11. Принцип "заранее подложенной подушки"

Компенсировать относительно невысокую надёжность объекта заранее подготовленными аварийными средствами.

12. Принцип эквипотенциальности

Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект.

13. Принцип "наоборот"

а) вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие (например, не охлаждать объект, а нагревать);

б) сделать движущуюся часть объекта (или внешней среды) неподвижной, а неподвижную - движущейся.

в) перевернуть объект "вверх ногами".

14. Принцип сфероидальности

а) перейти от прямолинейных частей объекта к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба или параллелепипеда, к шаровым конструкциям;

б) использовать ролики, шарики, спирали;

в) перейти к вращательному движению, использовать центробежную силу.

15. Принцип динамичности

а) характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы;

б) разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга.

16. Принцип частичного или избыточного решения

Если трудно получить 100% требуемого эффекта, надо получить "чуть меньше" или "чуть больше".

17. Принцип перехода в другое измерение

а) трудности, связанные о движением (или размещением) объекта по линии, устраняются, если объект приобретает возможность перемещаться в двух измерениях (т. е. на плоскости). Соответственно, задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, устраняются при переходе к пространству трех измерений;

б) многоэтажная компоновка объектов вместо одноэтажной;

в) наклонить объект или положить его "набок";

г) использовать обратную сторону данной площади;

д) использовать оптические потоки, падающие на соседнюю площадь или на обратную сторону имеющейся площади.

18. Использование механических колебаний

а) привести объект в колебательное движение;

б) если такое движение уже совершается - увеличить его частоту (вплоть до ультразвуковой);

в) использовать резонансную частоту;

г) применить вместо механических вибраторов пьезовибраторы;

д) использовать ультразвуковые колебания в сочетании с электромагнитными полями.

19. Принцип периодического действия

а) перейти от непрерывного действия к периодическому (импульсному);

б) если действие уже осуществляется периодически - изменить периодичность;

в) использовать паузы между импульсами для осуществления другого действия.

20. Принцип непрерывности полезного действия

а) вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с полной нагрузкой);

б) устранить холостые и промежуточные ходы.

21. Принцип проскока

Вести процесс или отдельные его этапы (например, вредные или опасные) на большой скорости.

22. Принцип "обратить вред в пользу"

а) использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для получения положительного эффекта;

б) устранить вредный фактор за счет сложения с другим вредным фактором;

в) усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.

23. Принцип обратной связи

а) ввести обратную связь;

б) если она есть - изменить ее.

24. Принцип "посредника"

Использовать промежуточный объект - переносчик.

25. Принцип самообслуживания

а) объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции;

б) использовать отходы (энергии, вещества).

26. Принцип копирования

а) вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии;

б) заменить объект или систему объектов их оптическими копиями (изображениями), использовать при этом изменение масштаба (увеличить или уменьшить копии);

в) если используются видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрасным или ультрафиолетовым.

27. Дешевая недолговечность взамен дорогой долговечности

Заменить дорогой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью).

28. Замена механической схемы

а) заменить механическую схему оптической, акустической или "запаховой";

б) использовать электрические, магнитное и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом;

в) перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксированных - к меняющимся во времени, от неструктурных - к имеющим определенную структуру;

г) использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами.

29. Использование пневмо- и гидроконструкций

Вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидронаполняемые, воздушную подушку, гидростатические и гидрореактивные.

30. Использование гибких оболочек и тонких пленок

а) вместо объемных конструкций использовать гибкие оболочки и тонкие пленки;

б) изолировать объект от внешней среды с помощью гибких оболочек и тонких пленок.

31. Применение пористых материалов

а) выполнить объект пористым или использовать дополнительные пористые элементы (вставки, покрытия и проч.);

б) если объект уже выполнен пористым, предварительно заполнить поры каким-то веществом.

32. Принцип изменения окраски

а) изменить окраску объекта или внешней среды;

б) изменить степень прозрачности объекта или внешней среды;

в) для наблюдения за плохо видимыми объектами или процессами использовать красящие добавки;

г) если такие добавки уже применяются, использовать меченые атомы.

33. Принцип однородности

Объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала (или близкого ему по свойствам).

34. Принцип отброса и регенерации частей

а) выполнившая свое назначение или ставшая ненужной часть объекта должна быть отброшена (растворена, испарена и т. д.) или видоизменена непосредственно в ходе работы;

б) расходуемые части объекта должны быть восстановлены непосредственно в ходе работы.

35. Изменение физико-химических параметров объекта

а) изменить агрегатное состояние;

б) изменить концентрацию или консистенцию;

в) изменить степень гибкости;

г) изменить температуру.

36. Применение фазовых переходов

Использовать явления, возникающие при фазовых переходах, например, изменение объема, выделение или поглощение тепла и т. д.

37. Применение термического расширения

а) использовать термическое расширение или сжатие материалов;

б) если термическое расширение уже используется, применить несколько материалов с разными КТР.

38. Применение сильных окислителей

а) заменить обычный воздух обогащенным;

б) заменить обогащенный воздух кислородом;

в) воздействовать на воздух или кислород ионизирующими излучениями;

г) использовать озонированный кислород;

д) заменить озонированный (или ионизированный) кислород озоном.

39. Применение инертной среды

а) заменить обычную среду инертной;

б) вести процесс в вакууме.

40. Применение композиционных материалов

Перейти от однородных материалов к композиционным.

41. Принцип одновременного воздействия на объект снаружи и изнутри

Сочетание различных воздействий снаружи и изнутри объекта (механических, термических, электрических и т. д.).

17.2. ИДЕАЛЬНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ (ИТР)

Идеальное техническое решение имеет одно или несколько следующих свойств:

1. В ИТР размеры ТО приближаются или совпадают с размерами обрабатываемого или транспортируемого объекта, а чистый вес ТО намного меньше обрабатываемого объекта.

2. В ИТР вес и размеры ТО или его главных функциональных элементов приближаются к нулю, а в предельном случае равны нулю (когда устройства вообще нет, а необходимая функция выполняется.

3. В ИТР время обработки объекта приближается к нулю или равно нулю.

4. В ИТР КПД приближается к 1 или равен 1, а расход энергии приближается к нулю или равен нулю.

5. В ИТР все части ТО всё время выполняют полезную работу в полную меру своих расчётных возможностей.

6. ТО, имеющий ИТР, функционирует без человека или при его минимальном участии.

7. ТО, имеющий ИТР, функционирует бесконечно длительное время без ремонта и остановок.

8. ТО, имеющий ИТР, не оказывает никакого отрицательного влияния на человека и окружающую природную среду.

Частью поиска ИТР (идеального технического решения) является использование ИКР (идеального конечного результата).

Если применить ИКР как ориентир, то можно сразу выйти в район сильных решений и затем шаг за шагом исследовать техническое противоречие, содержащееся в изобретательской задаче.

Правильное определение ИКР чрезвычайно важно для всего творческого процесса. Существуют два правила, помогающие точнее определить ИКР.

Правило первое: не следует загадывать заранее, возможно или невозможно достичь идеального результата.

Правило второе: не надо заранее думать о том, как и какими путями будет достигнут ИКР.

18. ТРИЗ [ 12 ]

ТРИЗ, как методология формирования творческого процесса, создавалась, чтобы заменить интуитивные «озарения», которые приводят талантливых инженеров и учёных к выдающимся изобретениям и открытиям, такой стратегией мышления, которая позволяла бы каждому хорошо подготовленному специалисту получать такие же результаты.

ТРИЗ – это наука, изучающая объективные закономерности развития технических систем и разрабатывающая методологию (систему методов и приёмов) решения технических проблем.

В настоящее время на базе ТРИЗ формируется теория развития искусственных систем (ТРИС). Отражая основные этапы мыслительных процессов, выполняемых субъектом при анализе проблемных ситуаций и поиске эффективных решений, эти теории всё шире используются в системе образования как базовая методология для формирования культуры мышления.

Объект исследования ТРИЗ - развитие технических систем. Объект исследования ТРИС – развитие искусственных систем, в том числе стиль мышления как явление культуры.

Предмет исследования - выявление объективных закономерностей изменения технических (искусственных) систем. При исследовании стиля мышления – условия его формирования.

Цель исследования – создание методологии (системы методов и приёмов), основанной на объективных закономерностях развития технических (искусственных) систем и предназначенной для поиска наиболее эффективных решений проблемных ситуаций.

Методы исследования - а) для искусственных (технических) проблем – анализ процесса изменения продукта творческой (изобретательской) деятельности; б) для стиля мышления – анализ способов решения проблемных ситуаций.

Основные (ключевые) понятия:

- Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) - последовательность выполнения мыслительных операций, основанная на объективных закономерностях развития технических систем и предназначенная для анализа технической проблемы и поиска наиболее эффективного её решения.

- Алгоритм решения проблемных ситуаций (АРПС) - модификация АРИЗ, основанная на объективных закономерностях развития искусственных систем и предназначенная для анализа проблемной ситуации и поиска наиболее эффективного её решения.

- Культура мышления - результат целенаправленного воздействия на процесс выполнения субъектом мыслительных операций с целью получения наиболее эффективных решений проблемных ситуаций.

- Проблемная ситуация - возникновение противоречия, не удовлетворяющее потребителя системы, как результат взаимодействия двух и более элементов системы.

- Противоречие - свойство связи между двумя параметрами системы, при котором изменение одного из этих параметров в нужном для потребителя направлении вызывает недопустимое для потребителя изменение второго параметра.

- Система - совокупность элементов, предназначенная для выполнения определённой функции и образующая при своём объединении новое свойство, которым не обладают отдельно взятые элементы.

- Ситуация - результат взаимодействия двух или более элементов системы.

- Стиль мышления - проявление культуры мышления при решении проблемы в любой области жизни и преобладающая для субъекта тенденция к определённой последовательности выполнения мыслительных операций.

18.1. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМНЫХ СИТУАЦИЙ (АРПС)*

(* Шаги 1-2 АРПС разработаны на основе работы В.А. Королёва «Первая часть». Шаги 3-7 разработаны на основе шагов 2 и 3 частей АРИЗ-85В в редакции Г.С. Альтшуллера.

В АРПС также использован ряд примечаний из АРИЗ-85В. Полный текст АРИЗ-85В (части 1…9) – См. Г.С. Альтшуллер. Найти идею. Новосибирск: Наука, 1986).

Внимание! Алгоритм – инструмент для организации мышления, а не вместо мышления. Не спешите. Тщательно обдумывайте и записывайте каждый шаг.

Шаг 1. Техническая система для (указать основную функцию ОФ)…….путём (указать принцип действия системы ПД)………. состоит из (указать полный состав системы)……… В процессе выполнения (указать основную функцию ОФ)…….возникает нежелательный эффект НЭ1 - ……….(указать).

Чтобы устранить (указать нежелательный эффект НЭ1)………, можно использовать средства устранения СУ…….. (указать возможные средства устранения). Однако при использовании этих средств устранения возникают новые нежелательные эффекты НЭ2 (указать, какие нежелательные эффекты возникают от применения каждого СУ).

Записать схему задачи без специальных терминов:

ОФ - (указать условия, при которых ОФ выполняется наилучшим образом)……

ПД - (указать)……………

НЭ1 - (указать)………….

СУ - (указать)……………

НЭ2 -(указать)………….

Рассмотреть варианты технических противоречий в их крайних состояниях и записать их.

(* Чёрточка над обозначением, например, НЭ1, обозначает его противоположное состояние или отсутствие (не-НЭ1).

Если ввести (указать средство устранения)………., то (указать нежелательный эффект НЭ1)………. исчезает, но появляется (указать новый нежелательный эффект НЭ2)………

Если же (указать средство устранения)…….. не вводить, то (указать новый нежелательный эффект НЭ2)……… не возникает, но сохраняется (указать нежелательный эффект НЭ1)……..

Шаг 2. Постановка изобретательской задачи:

Необходимо найти такой Х- элемент, который, сохраняя способность отсутствующего СУ (указать средство устранения)……….. не создавать (указать новый нежелательный эффект НЭ2)……….., устранил бы (указать нежелательный эффект НЭ1)…………

Примечания

1. Техническая система ТС - объединение разнородных элементов, предназначенное для выполнения основной функции и создающее при своём объединении новое свойство, которым не обладает ни один из составляющих систему элементов.

2. Основная функция ОФ - действие, для осуществления которого создан данный искусственный объект.

3. Принцип действия ПД - закон природы, посредством которого система осуществляет основную функцию.

4. Состав системы - элементы, входящие в состав системы и/или участвующие в осуществлении основной функции, в т.ч. природные.

5. Нежелательный эффект НЭ - вредное для пользователя системы действие, возникающее при выполнении ОФ. НЭ чаще всего возникает, когда пользователь предъявляет к системе новые, повышенные, требования или пытается изменить систему, чтобы она выполняла дополнительные функции.

6. Средство устранения СУ нежелательного эффекта - изменение, произведённое в самой системе или с помощью дополнительной системы и приводящее к устранению НЭ. Если введение СУ не приводит к возникновению действий, вредных для пользователя системы, - проблема решена. Но, как правило, введение СУ, устраняющее один НЭ, создаёт новый НЭ, что приводит к появлению технического противоречия ТП.

7. Техническое противоречие ТП - свойство связи между двумя взаимодействующими элементами, при котором изменение одного из элементов в полезную для пользователя сторону вызывает вредное для пользователя изменение другого элемента. ТП формулируется в форме причинно-следственной связи «Если – то – но» в двух (ТП1 и ТП2) крайних для системы состояниях при которых каждый компонент либо присутствует, либо отсутствует.

При формулировании ТП необходимо заменять общие выражения конкретными формулировками, отражающими сущность явления, например: вместо «неточное измерение» - «малое отклонение стрелки». Вместо «разрушается» - «трескается».

8. Термины, относящиеся к элементам технической системы, необходимо заменить простыми словами, снимающими психологическую инерцию.

Термины:

- навязывают старые представления о технологии работы: «Ледокол колет лёд»

- хотя можно двигаться сквозь лёд, не раскалывая его;

- затушёвывают особенности вещества, упоминаемых в задаче: «опалубка» - это не просто «стенка», а «железная стенка»;

- сужают представления о возможных состояниях вещества; термин «краска» тянет к традиционному представлению о жидкой или твёрдой краске, хотя краска может быть и газообразной.

9. Модель задачи условна. В ней выделены нежелательный эффект НЭ1, который необходимо устранить, и идеальное – отсутствующее! – средство устранения, которое поэтому не вносит новый НЭ. В результате формулируется изобретательская мини задача: «Всё остаётся без изменений или даже упрощается, но при этом появляется требуемое свойство (действие) или исчезает нежелательный эффект НЭ1». Переход от ситуации к мини задаче не означает, что взят курс на решение небольшой задачи. Наоборот, введение дополнительных требований (результат должен быть получен «без ничего») ориентирует на обострение конфликта и заранее отрезает пути к компромиссным решениям.

10. Х – элемент - это некий Х вообще, психологически помогающий на данном этапе анализа снять с себя и переложить на него осуществление конкретных действий по устранению НЭ1.

Внимание!

Решение задачи сопровождается ломкой старых представлений. Возникают новые представления, с трудом отражаемые словами. Как, например, обозначить свойство краски растворяться, не растворяясь (красить, не крася)?

При работе с АРПС записи надо вести простыми, нетехническими, даже «детскими» словами, всячески избегая стереотипов, которые увеличивают психологическую инерцию.

Шаг 3. Определяем оперативную зону ОЗ – зону, где происходит конфликт. В состав ОЗ обязательно должны войти объект, который подвергается вредному воздействию (НЭ1), и объект, который воздействует.

Примечание

11. Зона, в которой происходит конфликт, может полностью или частично совпадать с зоной, в которой выполняется основная функция, а может находиться и вне этой зоны.

Шаг 4. Определяем оперативное время ОВ. Это время Т состоит из времени выполнения основной функции Т3, предконфликтного времени Т2 и времени конфликта Т1:

Т = Т1 + Т2 + Т3

В различных вариантах задач время конфликта Т1 может существовать как самостоятельный параметр, а также являться частью времён Т2 и Т3. аналогично время Т2 может быть частью времени Т3.

Примечание

12. В зависимости от времени возникновения конфликта по отношению ко времени выполнения производственной функции возможны три варианта:

- Вариант «или Т1 – или Т3»: начавшийся производственный процесс (Т2 = Т3) прерывается конфликтом. Система «ждёт», когда конфликт завершится (время Т1), чтобы производственный процесс возобновился. В этом случае

Т = Т1 + Т3 (Т2)

- Вариант «и Т2 – и Т3»: конфликт возникает одновременно с началом производственного процесса, являясь его неотъемлемой частью. Здесь

Т = Т1 (Т3) + Т2

- Вариант «Т1 – часть Т3»: конфликт возникает только при определённых параметрах выполнения ОФ. Как правило, цель задачи – свести Т1 к 0, не допустить его возникновения. В данном случае

Т = Т3 = Т1 + Т2

Шаг 5. Сформулировать физическое противоречие на макроуровне – М-ФП: (указать ОЗ!0……… в (указать время выполнения основной функции Т3)……… должна (указать одно физическое состояние, например, быть горячей)…….., чтобы выполнялась (указать основную функцию)………, и должна (указать другое физическое состояние, например, быть холодной)……… в (указать конфликтное время Т1)………, чтобы не возникал (указать НЭ1)……….

Примечания

13. Кроме конфликта типа «вредное действие связано с полезным действием2, возможны и другие конфликты, например, «введение нового полезного действия вызывает усложнение системы» или «одно полезное действие несовместимо с другим». Формулировки ФП и всех последующих шагов должны быть предельно конкретными и однозначными, точно соответствующими формулировкам, сделанным в предыдущих шагах. Типичная ошибка, совершаемая при этом: вместо определённого действия, которое необходимо выполнить, или указания свойства (состояния), которым должен обладать объект, опять ставится задача.

14. Физическое противоречие - это противоположные требования к физическому состоянию оперативной зоны. При формулировании ФП необходимо обязательно указывать, когда и с какой целью оперативная зона должна иметь каждое состояние.

Шаг 6. Физическое противоречие на микроуровне – м-ФП: между (указать контактирующие поверхности)……… должны находиться частицы вещества, которые обеспечивают……….(указать физическое состояние, при котором ОФ выполняется наилучшим образом) и обеспечивают……….(указать противоположное физическое состояние, при котором не возникает НЭ1).

Внимание!

При решении задач по АРПС ответ формируется постепенно, как бы «проявляется». Опасно прерывать решение при первом намёке на ответ и «закреплять» ещё не вполне готовый ответ.

Решение по АРПС должно быть доведено до конца!

Примечание

15. В случае, если зона, в которой выполняется ОФ, и зона, в которой возникает конфликт, не совпадают (см. примечание 11), формулирование ФП на микроуровне сводится к определению свойств частиц вещества, обеспечивающих физическое состояние, при котором устраняется НЭ1.

Шаг 7. Идеальный конечный результат – ИКР: техническая система должна сама обеспечивать между (указать контактирующие поверхности)……… наличие частиц, которые обеспечивают (указать противоположные физические состояния)………

Примечания

16. В случае, если зона, в которой выполняется ОФ, и зона, в которой возникает конфликт, не совпадают (см. примечание 11), формулирование ИКР сводится к обеспечению между контактирующими поверхностями наличия частиц, которые обеспечивают устранение НЭ1.

17. Частицы могут оказаться: а) просто частицами вещества; б) частицами вещества в сочетании с каким-то полем, или (что реже) в) «частицами поля».

Внимание!

Шаги 1 – 7 АРПС существенно перестраивают исходную задачу. Итог этой перестройки подводит шаг 7. Составляя формулировку ИКР, мы одновременно получаем новую задачу – физическую.

В дальнейшем надо решать именно эту задачу!

Шаг 8. Сформулировать требования к свойствам, которыми должны обладать частицы, чтобы обеспечить условия, при которых не возникает НЭ1: частицы должны быть………..

Шаг 9. Проанализировать состав системы и выяснить, имеются ли в ней элементы, обладающие необходимыми свойствами.

Примечания

18. Вещественно-полевые ресурсы (ВПР) – это вещества и поля, которые уже имеются или могут быть получены по условиям задачи. Их выгодно использовать в первую очередь. Если они окажутся недостаточными, можно привлечь другие вещества и поля. Анализ ВПР на шаге 9 является предварительным. Полный анализ ВПР и получение производных ресурсов приведены в части 4 АРИЗ-85В.

ВПР бывают трёх видов:

А) Внутрисистемные ВПР – элементов системы.

Б) Внешнесистемные ВПР:

- ВПР среды, специфичной именно для данной задачи, например, вода в задаче о частицах в жидкости оптической чистоты;

- ВПР, общие для любой внешней среды, «фоновые» поля (например, гравитационное магнитное поле Земли).

В) Надсистемные ВПР: а) отходы посторонней системы (если такая система доступна по условиям задачи); б) «копеечные» - очень дешёвые посторонние элементы, стоимостью которых можно пренебречь.

При решении конкретной мини-задачи желательно получить результат при минимальном расходовании ВПР. Поэтому целесообразно использовать в первую очередь внутрисистемные ВПР, затем внешнесистемные ВПР, и в последнюю очередь – надсистемные ВПР. При развитии же полученного ответа и при решении задач на прогнозирование. То есть макси задач, целесообразно задействовать максимум различных ВПР.

Шаг 10. Если задача решена, перейти к части 7 АРИЗ-85В. Если шаг 9 не обеспечивает решения задачи, перейти к части 4 АРИЗ-85В.

18.2. АРИЗ – 85В

Дата добавления: 2014-01-06