ТЕМА № 4

ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ (ТРИЗ)

4.1.ТРИЗ – точная наука

Основной постулат ТРИЗ – технические системы развиваются по объективно существующим законам, эти законы познаваемы, их можно выявить и использовать для сознательного решения изобретательских задач.

Теоретическим фундаментом ТРИЗ являются законы развития технических систем, выявленные путем анализа больших массивов патентной информации, изучения истории и логики развития многих технических систем. ТРИЗ строится как точная наука, имеющая свою область исследования, свои методы, свой язык, свои инструменты.

Основными механизмами совершенствования и синтеза новых технических систем в ТРИЗ служит алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) и система стандартов на решение изобретательских задач.

ТРИЗ располагает собственным методом анализа и записи преобразований систем – вепольным анализом.

Особое значение в ТРИЗ имеет упорядоченный и постоянно пополняемый информационный фонд: указатели применения физических, химических и геометрических эффектов, банк типовых приемов устранения технических и физических противоречий.

ТРИЗ стремится к планомерному развитию технических систем: задачи, связанные с развитием должны выявляться и решаться до того, как обострившиеся противоречия станут сдерживать темпы развития систем.

4.2. Системный анализ при решении изобретательских задач

Как мы по–разному думаем, когда решаем одну и ту же задачу.

Допустим, предстоит построить дом. Печник будет видеть печь, трубу; плотник – крышу; стекольщик - окна. Каждый обращает внимание на то, в чем он специалист. Но творческая работа требует системного мышления, которое охватывает взаимодействие всех систем между собой и на всех уровнях.

Система – это комплекс организованных в пространстве и времени взаимосвязанных между собой элементов, необходимых и достаточных для выполнения требуемой функции, которую определяет человек

Не существует ни в природе, ни в технике каких-либо обособленных систем. Любая из них является частью другой системы, которая называется надсистемой, а та, в свою очередь является частью более крупной надсистемы и т.д. В то же время самая маленькая система состоит из ряда более мелких подсистем. Таким образом, развитие систем идеи вверх и вширь, в то же время и вглубь.

Когда говорят об изобретателе, то часто употребляют сочетание «сильное мышление». Автор ТРИЗ Г.С. Альтшуллер так отвечает на этот вопрос: «Обычное мышление, когда человек видит только то, что дано в задаче. Если задача, допустим, связана с деревом, и человек видит только это дерево. Сильное мышление – когда одновременно работают минимум девять мысленных экранов: человек видит систему, данную в задаче, надсистему, подсистему – три разных этажа. И на каждом этаже – прошлое, настоящее, будущее. То есть надо видеть не только дерево, но и лес, и клеточку дерева. И все это в развитии: прошлое, настоящее, будущее».

Решая задачу, изобретатель должен одновременно держать в поле зрения все, что связано или может быть связано с ней. Разумеется, это упрощенная схема. В действительности, как мы знаем, присутствует много этажей вверх и вниз о рассматриваемой системы, много экранов (систем) влево (далекое прошлое) и вправо (далекое будущее). При решении изобретательский задач методом проб и ошибок человек может лишь случайно, неосознанно использовать такой стиль мышления. Но интуиции подводит часто.

Многоэкранный (многосистемный) стиль мышления должен быть нормой изобретателя, рабочей схемой, построенной с учетом развития технических сист

Талантливый изобретатель должен мыслить системно, глобально, а действовать локально с малыми затратами, учитывая будущее, настоящее, прошлое.

С думой о будущем.

Что значит думать о будущем?

Думать о будущем это значит не делать ошибок в настоящем.

С думой о настоящем.

Любое изменение хотя бы малой детали в какой-либо машине влечет за собой изменение всей ее остальных частей – в надсистеме и подсистеме.

С думой о прошлом.

Что значит думать о прошлом системы?

Прежде всего, это не делать ошибок в будущем.

Если хотите быть изобретателем, помните следующее:

1. Мир системен и состоит из нескончаемых рядов надсистем и подсистем.

2. Все системы взаимосвязаны между собой. Изменение в одной из них влечет изменения во всех остальных. Жесткость (зависимость) связей увеличивается в сторону подсистем и ослабевает в сторону надсистем.

3. Талантливое мышление человека включает в себя минимум девять экранов – систему, подсистему, надсистему в прошлом, настоящем, будущем. Видеть систему в будущем – это значит не делать ошибок в настоящем. Видеть систему в прошлом – это значит не делать ошибок в будущем.

4. При решении изобретательской задачи нужно мыслить глобально, охватывая все системы и в пространстве, и во времени, а действовать локально, с минимальными затратами того же пространства и времени.

4.3. Классификация законов развития технических систем

В живой природе возникновение новых видов животных возможно в результате воздействия различных мутагенных факторов. Естественных отбор бракует особи с неудачными новыми признаками и способствует сохранению и распространению особей с полезными признаками.

Таков и традиционный механизм работы при решении изобретательских задач. Изобретатели генерируют множество вариантов решения задачи. Жизнеспособными оказываются те варианты, которые совпадают с объективно существующими законами развития техники.

Цель ТРИЗ – использовать существующие объективные законы развития технических систем для сознательного решения изобретательских задач без слепого перебора вариантов.

Материалом для выявления конкретных закономерностей является патентный фонд.

Анализ патентных материалов позволил выявить ряд важнейших законов развития технических систем.

Первая группа этих законов («статика») относится к критериям жизнеспособности новых технических систем.

Необходимыми условиями жизнеспособности технических систем является:

1. наличие и хотя бы минимальная работоспособность ее основных частей;

2. сквозной проход энергии через систему к ее рабочему органу;

3. согласование собственных частот колебаний (или периодичности действия) всех частей системы (закон согласования ритмов ТС).

Вторая группа законов развития технических систем (динамика) характеризует направление развития независимо от конкретных технических и физических механизмов этого развития.

Все технические системы развиваются:

1. в направлении увеличения степени идеальности;

2. в направлении увеличения степени динамичности;

3. неравномерно – через возникновение и преодоление технических противоречий, причем, чем сложнее система, тем неравномернее и противоречивее развитие ее частей;

4. до определенного предела, за которым система включается в надсистему в качестве одной из ее частей, при этом развитие на уровне системы резко замедляется или совсем прекращается, заменяясь развитием на уровне надсистемы.

4.4. Закон перехода количественных изменений в качественные

Закон перехода количественных изменений в качественные вскрывает общий механизм развития. В процессе развития количественные изменения в системе происходят непрерывно. При достижении определенного предела совершаются качественные изменения. Новое качество ускоряет темпы роста. Количественные изменения при этом совершаются постепенно (эволюционно), а качественные - скачком

Любая система (в том числе и техническая) проходит несколько этапов своего развития (см. рис. 4.1).

Вначале система развивается медленно (участок 1), при достижении некоторого уровня развитие ускоряется (участок 2) и после достижения некоторого более высокого уровня скорость роста уменьшается и в конечном итоге рост параметра системы прекращается (участок 3), что означает появление в системе некоторых противоречий. Иногда параметры начинают уменьшаться (участок 4) - система "умирает".

Подобные кривые часто называют S - образными.

Для технических систем:

· участок 1 - "зарождение" системы (появление идеи и опытных образцов),

· участок 2 - промышленное изготовление системы и доработка системы в соответствии с требованиями рынка,

· участок 3 - незначительное "дожимание" системы, как правило, основные параметры системы уже не изменяются, происходят "косметические" изменения, чаще всего не существенные изменения внешнего вида или упаковки,

· участок 4 - ухудшение определенных параметров системы, которое может вызываться несколькими фактами:

- следование моде, влияние экономической, социальной или политической ситуации, религиозные ограничения и т.п.;

- физическое и моральное старение системы.

Как правило, на участке 4 система прекращает свое существование или утилизируется.

Прекращение роста данной системы не означает прекращение прогресса в этой области. Появляются новые более совершенные системы - происходит скачок в развитии. Это типичный пример проявления закона перехода количественных изменений в качественные. Такой процесс изображен на рис. 4.2.

На смену системе 1 приходит система 2.

t

Скачкообразное развитие может продолжаться - появляются системы 3, 4 и т.д. (рис.4.3.). При этом необходимо развитие каждой новой системы планировать таким образом, чтобы данные системы начинали эффективно развиваться еще до момента деградации предыдущей системы. Такой подход позволяет, во-первых, полностью использовать возможности работающих систем и, во-вторых, посредством внедрения новых (более эффективных) систем обеспечивать улучшение и качественных и количественных показателей производств

Общий прогресс в отрасли можно показать при помощи касательной к данным кривым (которая показана на рисунке пунктирной линией) - так называемой огибающей кривой.

Развитие любого вида техники может быть примером, подтверждающим этот закон. Обратимся к судостроению.