Понятие о теории решения изобретательских задач. ТРИЗ, достоинства и недостатки.

Разработка ТРИЗ была начата в СССР в 1946 г. . Первая публикация об этой теории появилась в журнале «Вопросы психологии» в 1956 г. В последние годы ТРИЗ разрабатывается группой отечественных исследователей под руководством автора идеи.

Отечественная теория решения изобретательских задач принципиально отличается от метода проб и ошибок и всех его модификаций. Основная идея ТРИЗ: технические системы возникают и развиваются не «как попало», а по определенным законам. Их можно познать и использовать для сознательного, без множества «пустых» проб, решения изобретательских задач. ТРИЗ превращает производство новых технических идей в точную науку. Решение изобретательских задач, вместо поисков вслепую, строится на системе логических операций.

Теоретической основой ТРИЗ являются законы развития технических систем. Используются также некоторые аналоги биологических законов, ряд законов выявлен изучением исторических тенденций развития техники, широко применяются общие законы развития систем. Законы проверены, уточнены, детализированы, а иногда и выявлены путем анализа больших массивов патентной информации по сильным решениям (десятки и сотни тысяч отобранных патентов и авторских свидетельств).

Весь инструментарий ТРИЗ, включая фонды физических, химических, геометрических эффектов, также выявлялся и развивался на основе изучения больших массивов патентной информации, вообще, каждое нововведение в ТРИЗ проходит тщательную проверку и корректировку на патентных и историко-технических материалах. В этом смысле ТРИЗ можно считать обобщением сильных сторон творческого опыта многих поколений изобретателей: отбираются и исследуются сильные решения, критически изучаются решения слабые и ошибочные.

Как уже было отмечено, главный закон развития технических систем — стремление к увеличению степени идеальности. Идеальной техническая система считается тогда, когда системы нет, а ее функция выполняется. Пытаясь обычными (уже известными) путями повысить идеальность технической системы, мы улучшаем один показатель (например, уменьшаем вес транспортного средства) за счет ухудшения других показателей (например, снижается прочность). Конструктор ищет компромиссное решение, оптимальное в каждом конкретном случае. Изобретатель должен сломать компромисс: улучшить один показатель, не ухудшая других. Поэтому в наиболее распространенном случае процесс решения изобретательских задач можно рассматривать как выявление, анализ и разрешение технического противоречия.

Основным рабочим механизмом совершенствования технических систем и синтеза новых систем в ТРИЗ служат алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) и система изобретательских стандартов.

В рамках ТРИЗ были разработаны инструменты для решения изобретательских (творческих) задач. К ним относятся: приемы, задачи-аналоги, информационный фонд, указатели эффектов, стандарты на решение изобретательских задач, вепольный анализ, ресурсы, оператор системный, АРИЗ, идеальный конечный результат, законы развития технических систем.

Приемы. Содержащиеся в изобретательских задачах технические противоречия довольно часто повторяются. А коль скоро существуют типичные противоречия, то должны существовать и типичные приемы их устранения. Это достаточно конкретные рекомендации типа: «вместо обычных конструкций использовать гибкие оболочки» и др. Статистическое исследование изобретений обнаруживает четыре десятка наиболее эффективных приемов устранения технических противоречий. Их использование (порознь или в том или ином сочетании) лежит в основе многих изобретений. Разумеется, тут нет и тени принижения творчества: в конце концов, вся безграничная вселенная собрана из сотни элементов, отмечал Альтшуллер.

Изучение изобретательских приемов позволило выявить следующее: к сильным приемам относят такие, которые предлагают коренные изменения объекта, направлены на приближение объекта к идеальной машине, являются синтезом нескольких действий.

Задачи-аналоги. Изобретательские задачи, относящиеся к различным областям деятельности, могут иметь сходные противоречия и способы их разрешения. Задачи-аналоги используются как при обучении ТРИЗ, так и при выполнении новых разработок по ТРИЗ. Литература по ТРИЗ содержит свыше 1000 задач, упражнений, примеров. Даже сам по себе, без теории, это весьма сильный фонд: новую задачу нередко можно решить без всякого анализа — просто по аналогии с той или иной учебной задачей.

Важное значение имеет в ТРИЗ упорядоченный и постоянно пополняемый информационный фонд: указатели применения физических, химических и геометрических эффектов; банк типовых приемов устранения технических и физических противоречий; вепольные структуры (веполи, теполи и т. д.), вокруг которых группируются реализуемые на них эффекты и явления. По каждой структуре составлена таблица, облегчающая поиск нужного эффекта. Этот фонд — операционная основа всех инструментов ТРИЗ.

Указатели эффектов. Статистически выявлено: ряд изобретательских задач решаются с помощью сочетания приемов с физическими, химическими, геометрическими и даже биологическими эффектами. «Изобретательскому применению» этих эффектов не учат ни в школе, ни в вузе, поэтому в рамках ТРИЗ был создан ряд таких указателей.

Анализ выявил, что, по крайней мере, некоторые эффекты образуют цепочки, объединения: «эффект + антиэффект» и т. п.

Систему стандартов образуют самые сильные комплексные приемы (сочетания нескольких приемов, часто — сочетания приемов с физ-, хим-, геомэффектами). Следует подчеркнуть, что стандартные задачи стандартны только с позиций ТРИЗ; изобретатель, незнакомый с ТРИЗ, воспринимает такие задачи как нетипичные, сложные. Стандарты могут быть использованы для решения задач, сложных даже с позиций ТРИЗ; такие задачи решаются сочетанием нескольких стандартов.

Вепольный анализ. Для решения технических изобретательских задач в рамках ТРИЗ выработан свой язык — вепольный анализ: технические «реакции» можно записывать подобно тому, как это делается в химии. При этом Альтшуллер подчеркивал, что такой «язык» для решения других классов задач (например, нетехнических) только предстоит разработать. Нужно построить мост от задачи к физическому справочнику. Сначала «шаги», выводящие на физическое противоречие, потом вепольные преобразования и таблица физэффектов, затем «Указатель физэффектов», играющий роль предварительного справочника, и, наконец, обычные справочники.

Обеспечение алгоритма сконцентрированной информацией — исключительно трудоемкая работа. Здесь снова приходится обращаться к патентному фонду для выявления приемов, сочетаний приемов, сочетаний приемов с физэффектами и еще более сложных сочетаний приемов, физэффектов и химических преобразований.

Ресурсы. Использование изобретателем различных ресурсов (вещества, энергии, геометрической формы, пространства, времени и даже пустоты) обеспечивает приближение решения к идеальному конечному результату.

Во многих случаях необходимые для решения задачи ресурсы имеются в системе в годном для применения виде — готовые ресурсы (это любые материалы, из которых состоит система и ее окружение, выпускаемая ею продукция, отходы, которые, в принципе, можно использовать дополнительно). Нужно только догадаться, как их использовать. Но нередки ситуации, когда имеющиеся ресурсы могут быть использованы только после определенной подготовки: накопления, видоизменения и т. п. Такие ресурсы называются производными. Нередко в качестве ресурсов, позволяющих совершенствовать техническую систему, решить изобретательскую задачу, используются также физические и химические свойства имеющихся веществ — способность претерпевать фазовые переходы, менять свои свойства, вступать в химические реакции и т. п.

Оператор системный. Системная природа техники осложняет решение задач даже в тех случаях, когда объект, подлежащий изменению, выбран правильно и точно. Всякое изменение выбранного объекта сказывается, чаще всего отрицательно, на других объектах, на надсистеме, в которую входит объект, и на подсистемах, из которых он состоит. Возникают технические противоречия: выигрыш в одном сопровождается проигрышем в чем-то другом. Для разрешения этого противоречия необходимо вырабатывать у человека системное видение мира.

Законы развития технических систем. В настоящее время их выявлено около десятка, например:

— закон повышения идеальности;

— закон динамизации и повышения управляемости;

— закон согласования;

— закон перехода в надсистему и др.

Использование этих законов, как правило, осуществляется при синтезе технической системы.

При работе по АРИЗ решающий планомерно, шаг за шагом упрощает условие задачи, формирует «идеальный» конечный продукт ее решения, исследует техническое противоречие, определяет причины его возникновения и решает противоречие с помощью специальной таблицы. Также АРИЗ содержит части: по развитию полученного ответа, проверке решения, коррекции самого алгоритма.

Особый раздел ТРИЗ — курс развития творческого воображения (РТВ). В этом курсе, в основном, на нетехнических примерах отрабатывается умение применять операторы ТРИЗ. Курс РТВ расшатывает привычные представления об объектах, ломает жесткие стереотипы.

Знание законов развития технических систем позволяет решать не только имеющиеся изобретательские задачи, но и прогнозировать появление новых задач. Результаты такого прогнозирования значительно точнее, чем полученные с помощью субъективных методов, например, экспертными оценками. ТРИЗ стремится к планомерной эволюции систем. Таким образом, современная ТРИЗ превращается в ТРТС — теорию развития технических систем.

ТРИЗ возникла в технике, потому что здесь был мощный патентный фонд, послуживший фундаментом теории. Но помимо технических существуют и другие системы: научные, художественные, социальные и т. д. Развитие всех систем подчинено сходным закономерностям, поэтому многие идеи и механизмы ТРИЗ могут быть использованы при построении теорий решения нетехнических творческих задач.

В рамках ТРИЗ были разработаны различные инструменты, модели решения изобретательских (творческих) задач.

В ТРИЗ все задачи делят на два типа:

1) задачи, решаемые прямым применением законов развития технических систем или правил, вытекающих из этих законов;

2) задачи, решение которых не поддается пока полной формализации.

Деление это несколько условное — оно зависит от сегодняшнего состояния ТРИЗ и от степени усвоения человеком элементов теории. Задачи, являющиеся сегодня нестандартными, завтра, после выявления пока еще неизвестных закономерностей, станут стандартными. То же происходит и с личным пониманием изобретательского творчества: по мере накопления опыта решения задач, с каждой новой успешно решенной задачей, сегодняшние трудные для вас задачи будут становиться все более легкими.

Применение ТРИЗ при решении изобретательских задач эффективно только при серьезном обучении и постоянном поддержании изобретательской формы.

Достоинства ТРИЗ:

— позволяет решать и прогнозировать развитие техники;

— повышение КПД решающего при решении сложных изобретательских задач;

— опирается на широкий опыт многих изобретателей, достижения физики, химии и т. д.;

— быстро развивается, принципы ТРИЗ оказываются работоспособными и в нетехнических областях;

— ТРИЗ — знание, которое можно передать, ему можно научить;

— придает решающему субъективную уверенность в успехе.

Недостатки ТРИЗ:

— труден в усвоении, требует постоянного поддержания изобретательской формы;

— на современном этапе ТРИЗ слабо разработаны принципы решения задач в области химии, радиотехники;

— дает лишь идею решения, а не конструкцию.