Урок 4. Методы анализа ТРИЗ
Метод в любой науке или научной теории равнозначен инструменту труда. Если он попадает в умелые руки, то знание принципов его работы и умение им пользоваться значительно упрощают задачу и способствуют ее скорейшему решению.
ТРИЗ – не исключение. Важным элементом теории является набор методов анализа объекта изобретательской деятельности и ее внешней среды. Многие из этих методов появились в результате переосмысления уже существующих концепций, и были перенесены в техническую сферу. В данном уроке мы собрали короткие описания методики анализа в процессе изобретательской деятельности и их применение в рамках Теории решения изобретательских задач.
Содержание:
- Вепольный анализ
- Функционально-стоимостной анализ
- Системный анализ
- «Диверсионный» подход
- Теория диссипативных структур
- Проверочный тест
Вепольный анализ
Необходимость вепольного анализа технических систем обусловлена современным этапом развития техники. В уроке 2, посвященному законам развития технических систем, говорилось о развитии сегодняшних ТС в направлении повышения степени вепольности, что способствует увеличению управляемости. Следовательно, главная цель проведения вепольного анализа заключается в поиске возможности изменения параметров и функций технической системы путем изменений в используемых в ней веществах и воздействия на них полями.
Вепольный (или структурный вещественно-полевой) анализ основывается на понимании веполя (сокращенно от «вещество» + «поле») – модели взаимодействия в минимальной технической системе. По своей сути, каждый технический объект можно расценивать в качестве вещества, находящегося в некоей среде. При этом всегда происходит (или должен происходить) какой-то вид взаимодействия между самим объектом и средой или между ним и другими объектами (веществами).
Данный метод родился в результате анализа Г. С. Альтшуллером ресурсов для решения частых противоречий. Некоторые из открытых им «40 принципов» рассматривают различные вещества и поля для разрешения противоречий и увеличения идеальности технических систем. Например, система «телетекст» использует телевизионный сигнал для передачи данных, заполняя небольшие промежутки времени между телевизионными кадрами в сигнале. Еще одна техника, которая широко применяется изобретателями, заключается в анализе возможности применения веществ и полей, которые не используются непосредственно в рамках данной ТС. Самый простой и наглядный пример: воздухозаборники на радиаторной решетке автомобиля, которые направляют потоки воздуха на радиатор, благодаря чему происходит его охлаждение.
Применение вепольного анализа в ТРИЗ подразумевает построение вепольной модели рассматриваемой системы на основе условий задачи. Дальше модель изменяется и преобразуется с целью определения необходимых условий для решения задачи. Вепольный анализ выполняет функцию языка единообразного описания технических систем и используется в разных разделах ТРИЗ: в стандартах решения изобретательских задач, в АРИЗ. Детальнее о классическом вепольном анализе можно прочитать в книге «Структурный вещественно-полевой анализ» В. Петрова и Э. Злотиной.
Из описания очевидно, что вепольный анализ предназначен главным образом для решения противоречий в технике. Но в последнее время, вместе с возобновившимся общим интересом к ТРИЗ, возрос интерес и к этому методу анализа, в частности, применению его в других областях. Из критики и невозможности использования веполя в нематериальных системах, где нет вещества, родилось понятие «элеполь» - элемент + поле. Детальнее об этом методе и примерах его применения в других областях, в том числе и гуманитарных, можно прочитать в трудах М. С. Рубина.
Функционально-стоимостной анализ
Функционально-стоимостной анализ (ФСА) – метод технико-экономического исследования систем, направленный на оптимизацию соотношения между их потребительскими свойствами (функциями, еще воспринимаемыми как качество) и затратами на достижения этих свойств. Используется как методология непрерывного совершенствования продукции, услуг, производственных технологий, организационных структур. Задачей ФСА является достижение наивысших потребительских свойств продукции при одновременном снижении всех видов производственных затрат.
Вспомните, какими были по цене и габаритам первые ноутбуки, и какими они стали сейчас. ФСА в ТРИЗ и классический ФСА имеют существенные различия в методологическом плане. Несмотря на то, что сегодня это две самостоятельные модели, стоит помнить, что функционально-стоимостной анализ ТРИЗ возник в результате переосмысления оригинальной теории, созданной на базе «Value Analysis» Л. Майлса и Поэлементного Экономического Анализа (ПЭА) Ю. М. Соболева. По сути, Альтшуллер и его последователи синтезировали инструменты ТРИЗ и ФСА.
Методика ФСА + ТРИЗ заключается в выявлении и удалении из конструкции машины тех ее частей, которые выполняют вспомогательные функции. Конструкция системы изменяется так, что эти ее части удаляются, а их функции либо становятся ненужными, либо передаются оставшимся частям (эволюция антенны мобильного телефона: внешняя-внутренняя). В результате ТС выполняет функции меньшим числом составляющих ее частей, а качество ее работы не ухудшается.
Цель проведения функционально-стоимостного анализа состоит в следующем (на основе методологических рекомендаций В. М. Герасимова, В. С. Калиш и др.):
- Обеспечение потребительских свойств объекта при минимизации затрат на их проявление;
- Снижение затрат на единицу полезного эффекта, достигаемое путем: 1) повышения потребительских свойств объекта при одновременном сокращении затрат; 2) повышения потребительских свойств объекта при сохранении или экономически оправданном увеличении затрат; 3) сокращения затрат при сохранении или обоснованном снижении функциональных параметров объекта до необходимого уровня;
- повышение конкурентоспособности продукции;
- повышение качества объекта в целом или его составных частей;
- повышение экологичности производства и др.
К ФСА обращаются после разработки модели идеальной ТС. Он состоит из трех частей:
| 1 | Технико-экономический анализ системы продукта. Подразумевает оценку стоимости и значимости каждого элемента системы. Собираются данные всех этапов производства, после чего вырабатываются меры, направленные на снижение стоимости продукта. |
| 2 | Технико-экономический анализ системы ресурсов. Производится оценка ресурсов, необходимых для разработки и совершенствования системы продукции. Вырабатываются мероприятия по повышению эффективности разработки продукции. |
| 3 | Экономико-технологический анализ организации и управления системой разработки продукции. Заключается в поэлементной оценке времени и стоимости каждого функционального элемента по разработке продукта и общего времени, затрачиваемого на разработку. Аналогично оценивается доля времени и стоимость каждого ресурса. После этого вырабатываются мероприятия по их совершенствованию. |
Теперь переходим к методам.
Методы системного анализа
Современный этап развития науки характеризируется широким использованием системного подхода к изучаемому объекту. Его применение дает исследователю возможность раскрыть суть предмета в его органичной целостности, выявить разнообразные как внутренние, так и внешние связи, соединить все знания в единую систему. Данный метод, применяемый к развитию техники – один из основных принципов ТРИЗ – означает умение видеть, воспринимать, представлять как единое целое систему во всей сложности, со всеми связями, изменениями, сочетая разные, но взаимодополняющие друг друга подходы:
| | Компонентный. Изучает состав системы – наличие в ней под- и надсистем. |
| | Структурный. Имеет дело с расположением подсистем в пространстве, их размещением относительно друг друга и взаимосвязей. |
| | Функциональный. Анализирует функционирование ТС, взаимодействие ее под- и надсистем. |
| | Генетический. Исследует становление системы, последовательность ее развития (эволюцию), замену одной системы другой или ее переход в надсистему. |
Применение этих инструментов позволяет ученому не только создать комплексную картину мира. Аппарат системных исследований ТРИЗ, включающий описанные выше подходы и специализированный для анализа и синтеза технических систем, основывается на закономерностях развития техники и используется для прогнозирования развития ТС.
Кроме того, системный подход является основой организации системного мышления. Г. С. Альтшуллер и его последователи помимо изучения методов и алгоритмов решения проблем, много внимания уделяли развитию творческих способностей человека. Детальный материал об этом собран в следующем уроке.
«Диверсионный» подход
Метод выявления и прогнозирования аварийных ситуаций и нежелательных явлений разработан Б. Л. Злотиным и А. В. Зусман и назван также «диверсионным» подходом. Это своеобразное объединение ТРИЗ, функционального, системного и морфологического анализов, диаграммы Исикавы и специально разработанных списков контрольных вопросов.
Методика предназначена для решения проблем, связанных с обеспечением безопасности на производстве: прогнозирования возможных чрезвычайных ситуаций, аварий, катастроф и других нежелательных явлений; своевременного выявления «факторов риска» и «предвестников аварии»; выработки конкретных технических и организационных решений, направленных на предотвращение спрогнозированных нежелательных явлений. При этом разработчики указывают, что «диверсионный анализ» не заменяет существующие анти-аварийные методы, подходы и мероприятия, а дополняет их современными средствами решения творческих задач.
Чтобы выявить и устранить в технической системе слабое место специально создается аварийная ситуация (по словам авторов: «организуется диверсия», – отсюда и название). Дальше проводится ее анализ с целью выявления слабых сторон, вероятности поломки. Если система показывает высокий фактор риска, формулируется противоречие, на основании чего предпринимаются шаги по разрешению проблемы. Детальнее с анализом ТС на основе этого метода можно познакомиться в источнике.
Теория диссипативных структур
В центре разработанной И. Р. Пригожиным теории диссипативных структур – диссипативная система – открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия. Другими словами, это устойчивое состояние, возникающее в неравновесной среде при условии диссипации (рассеивания) энергии, которая поступает извне. Более подробную информацию ищите в Википедии.
С точки зрения ТРИЗ в данной теории наиболее интересен качественно новый подход к анализу систем (биологических, социальных, технических). Если коротко – И. Р. Пригожин увидел в нестабильности системы позитивную характеристику. Он пришел к выводу, что с течением времени и воспроизводством различных нелинейных функций, совершая процессы обмена материей и энергией, в том числе с внешней средой, система может сама себя стабилизировать или регулировать.
Говоря простым языком, ученый увидел, что нестабильная система постепенно самостоятельно приспосабливается к внутренним и внешним условиям, без непосредственного вмешательства в ее структуру и организацию человека. На основании этого был сделан вывод, что есть случаи, когда нужно «положиться» на систему и подождать, пока она сама себя не уравновесит или, по крайней мере, не проявит возможные пути своего совершенствования.
Это немного диссонирует с четкостью алгоритмов ТРИЗ, но, в то же время, позволяет развивать изобретательство в направлении создания принципиально новых систем, что в теории Альтшуллера является слабым местом. Открытие таких ТС – новая эра в науке, хотя со многим еще предстоит разобраться.
Проверьте свои знания
Если вы хотите проверить свои знания по теме данного урока, можете пройти небольшой тест, состоящий из нескольких вопросов. В каждом вопросе правильным может быть только один вариант. После выбора вами одного из вариантов система автоматически переходит к следующему вопросу. На получаемые вами баллы влияет правильность ваших ответов и затраченное на прохождение время. Обратите внимание, что вопросы каждый раз разные, а варианты перемешиваются.
В следующем уроке мы поговорим о творческом потенциале.
Сергей Крутько
Евгений Буянов
