ПЕРЕХОД ОТ АДМИНИСТРАТИВНОГО ПРОТИВОРЕЧИЯ К ТЕХНИЧЕСКОМУ 1 страница
ТРИЗ - Теория Решения Изобретательских Задач
Митрофанов В.В. - МОЕ ПОНИМАНИЕ ТРИЗ________________________________ 2
Пиняев А.М. - ПЕРЕХОД ОТ АДМИНИСТРАТИВНОГО ПРОТИВОРЕЧИЯ К
ТЕХНИЧЕСКОМУ ПРИ АНАЛИЗЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ПРОБЛЕМ____ 71
Фаер С. - ПЕРЕХОД ОТ ФИЗИЧЕСКОГО ПРОТИВОРЕЧИЯ К ИДЕЕ РЕШЕНИЯ
ИНСТРУМЕНТАМИ ТРИЗ_____________________________________ 87
Альтшуллер Г.С. - Теория решения изобретательских задач____________ 111
Задания турнира рыцарей____________________________________________ 132
МОЕ ПОНИМАНИЕ Т Р И З
Митрофанов В.В.
Введение
Если читатель понаблюдает за собой, имеется ввиду за
ходом своих мыслей, то он, возможно, убедится в том, что
грубо говоря, мы мыслим как бы по кругу. Начиная думать о
какой-либо проблеме, постепенно или лучше сказать, скачками,
мы начинаем думать о другом, затем о третьем и т.д., после
чего мы опять возвращаемся к первоначальной мысли,
начальной проблеме.
Решая задачу, обдумывая какую-либо техническую проблему
или теорию, Вы вдруг вспоминаете своего друга, потом
думаете:"А как он сейчас живет?" Затем мысль перескакивает на
производство - как там дела? Потом вы вспомните о родителях,
детях и т.д и т.п., а потом окажетесь в мыслях опять
вначале - обдумываете проблему или теорию.
Что происходит во время этого "кругового" думания с
проблемой, о которой Вы вроде бы и не думали? А может в это
время начинает работать подсознание? В нем происходит обработка и
накапливание информации? А возможно каждый из новых рассматриваемых
"по кругу" вопросов каким-то образом влияет, воздействует на
более глубокое понимание первой задачи?
На каждом круге или витке мы можем по данной проблеме
ничего не придумать и круг пойдет по новому радиусу, то есть,
какие-то вопросы-мысли уйдут, а другие появятся.
Однако, иногда, обдумывая вопрос, нам приходят в голову
некоторые прояснения, маленькие, может быть правильные,
может быть ошибочные, но видение проблемы становится глубже.
Бывают и прояснения, то есть вдруг нас посещает (с нашей точки
зрения) блестящая идея. Затем ее анализ показывает -
насколько она блестяща. Обдумывание каждой задачи может занимать
самое различное время - от секунд, минут до часов.
Конечно для приращения мысли, если так можно сказать,
ее обогащения, четкого формирования, иногда требуются годы.
Ускорить ее появление может общение, обсуждение, чтение
книг и журналов и т.д. Возврат к одной и той же проблеме,
пока не появится ответ, может быть длительным. И здесь
особо важно научиться смотреть и думать диалектически -
всегда видеть две стороны - положительную и отрицательную.
Иногда нам не хочется видеть негативную сторону и мы
сознательно ее избегаем, не смотрим, не анализируем, что
приводит к тому, что эта сторона вдруг выходит
"на сцену", а мы вроде бы ее и не ждали.
Например, В.Радзиевский и А.Терехин в газете "Социалистическая
индустрия" за 8 июня 1989 года, в статье "Врачи делают все
возможное" пишут "... Но не бывает света без тени, хотя,
согласитесь, такая диалектика не радует".
А что, разве есть другая диалектика?
Мы должны быть готовы к присутствию двух противоположностей,
и более того: если второй нет, ее нужно искать!
Эта вторая возможность может иметь различные ипостаси.
Например, по слухам, республики хотят отделиться от России.
Распутин предложил:"А может, России отделиться?" Вот
Вам вторая противоположность, неожиданный противоположный, подход!
Владея таким подходом, можно резко сократить время на
обдумывание. Приведем пример из нашей практики.
Много лет пористость термического окисла отождествляли с чистотой
поверхности кремния перед его окислением. Окисел на
кремний обычно выращивают 1-2 часа во влажной атмосфере при
температуре 1100 градусов Цельсия. И вот пришла
блестящая мысль! А что, если вырастить окисел при всех обычных
условиях, но резко удлинить процесс охлаждения: не 20 минут,
как обычно, а 12 часов? (Малое время - большое время -
вот две противоположности.) Результат превзошел все ожидания.
Мы впервые получили картину пористости, в принципе отличающихся
от ранее получаемых. Было получено больше пор, по сравнению
с обычными порами, число которых неуправляемо.
Теперь снова надо думать, чтобы обьяснить это явление.
Конечно, все было не так. Вначале была довольно
банальная, но все же оригинальная мысль: а нельзя ли
"заштопать" поры в окисле?
На рис.1 показан процесс "штопания".
Рис.1
Исходная пористость
В процессе термообра-
ботки 1100 град. 15 мин.
После термообработки
Фотография полученной пористости с пластины кремния
после ее окисления:
После дополнительного окисления, старые поры исчезли,
"заросли", а появились поры в новых местах.
Это означало, что пористость - это процесс, явление,
присущее окислению, то есть, он происходит всегда. И вот
теперь-то и появилась мысль о противоположном эксперементе. /1,2/.
Решая задачу и найдя приличный ответ, решение, мы редко думаем
о так называемых положительных и отрицательных сверхэффектах,
которые возникнут в случае реализации идеи. И это происходит
отнюдь не потому, что мы не хотим думать на эту тему, а
просто потому, что не обучены такому "думанию".
Например, решив задачу о фотошаблоне /3/, я не предполагал, что
его будут осваивать 10 лет. В чем дело? Оказалось, что изготовителю
фотошаблонов они не выгодны. У меня и мысли не было что это
может вызвать такое скрытое сопротивление.
Мысли, возникающие у человека могут быть закономерными
и случайными.
Делая какую-либо работу, думая, можно закономерно быть довольным самим
собой. И вдруг случайная реплика, разговор с кем-то, являются толчком
для появления мысли, которая не укладывается в закономерность
давно возникшей "довольности".
Например, Вы обучаетесь АРИЗ и считаете, что обучение идет
нормально, люди хорошо обучаются решению задач, становятся творческими
личностями и т.д. И вдруг один из выпускников говорит, что он
АРИЗ в своей работе не применяет, так как решения, которые он
находит "не внедряемы".
Или другой случай:"Я знаю АРИЗ, но у меня производственные
задачи не решаются",- говорит еще один слушатель.
Не сразу, но в конце концов эта случайная как бы информация,
попадает на "мысленный круг" и начинает также неоднократно
появляться под вопросами русской интелегенции - кто
виноват? и что делать?
Ответ, как правило - я виноват. А вот "что делать?" -
надо думать.
И опять мысли бегут по кругу.
И вот что интересно. Сейчас, когда ТРИЗ стала товаром,
мы обязаны, должны ее резко улучшить, то есть повысить
ее эффективность как в обучении, так и в ее применении.
Используем аналогию.
Когда делают ОКР по приборам и надо государственной
комиссии предьявить несколько десятков образцов - приборов-5,
это сделать хотя и трудно, но возможно. Когда же начинается
серийный выпуск продукции в тысячах штук, обычно возникают
новые проблемы, требующие решения. Если же начинается выпуск
десятков миллионов приборов, то, очевидно, возникают новые
задачи, требующие решения.
По-моему, то же происходит с ТРИЗ. Подключение сотен и тысяч
обучающихся высветило целый ряд задач, которые требуют
решения. Мы перешли на другой уровень обучения и применения ТРИЗ и
это заставляет сказать:"А недолжен ли родиться второй АРИЗ,
с другим подходом к решению задач, не линейным, а круговым,
так как действительно думает человек, и с применением в нем всех
наработанных материалов?".
Если мы стоим на позиции признания, тенденции моно-би-поли-поли
разные, то, по-видимому, мы должны приветствовать такой подход.
В ТРИЗ есть основные понятия, которые сейчас следовало бы
уточнить, так как они вызывают разнопонимание у преподавателей
и, естественно, у слушателей.
Сейчас в ТРИЗ ее автором Г.С.Альтшуллером и его
учениками-последователями наработаны многочисленные материалы.
По-видимому, тезис "Время разбрасывать камни и
время их складывать" имеет глубокий, если не сказать
глубочайший, смысл.
Сделаем попытку сложить.
Сомнение 1 и его опровержение.
-----------------------------
Мы иногда стыдливо расшифровываем аббревиатуру ТРИЗ как
"Технология решения изобретательских задач", в отличии от
предложенного автором ТРИЗ Г.С.Альтшуллером - что ТРИЗ -
это "Теория решения изобретательских задач"
В чем стыдливость?
Нам кажется, что термин "Теория" выражает нечто грандиозное,
фундаментальное, а решение задач по правилам - это
не совсем то.
Посмотрим,что понимают под термином "теория" ученые./4/
Что такое теория?
----------------
Теория /греч. Uiloria - наблюдение, рассматривание,
исследование/ - система обобщенного достоверного знания
о том или ином "фрагменте" действительности, которая описывает,
обьясняет и предсказывает функционирование определенной совокупности
составляющих его обьектов.
Теория отлична от практики, так как является духовным,
"мысленным" слепком, отражением и воспроизведением
реальной действительности.
Вместе с тем она неразрывно связана с практикой, которая
ставит перед познанием неразрешающие задачи
и требует их решения. Поэтому практика и ее результаты входят
в обобщенном виде в качестве органического элемента в теорию.
Каждая теория имеет сложную структуру.
Например, в физических теориях можно выделить две части:
такие, как формальные исчисления и содержательную
интерпретацию. Единство содержательного и формального
аспектов теории - один из источников ее развития и
совершенствования.
Построение и трактовка содержательной части теории
связана с философскими взглядами, мировозрением ученого,
с определенными методологическими принципами подхода к
действительности...
Теория образуется, возникая как обощение познавательной
деятельности и результатов практики.
Критерием истинности теории является практика.
Исходя из этого определения, ТРИЗ есть "фрагмент"
действительности, который описывает, обьясняет как
усовершенствовать отдельные ТС и предсказывает, как получить ТС,
работающие на новом принципе.
Термин "изобретательские задачи" верен, если встать на
точку зрения, что инженер - изобретатель.
Поэтому все инженерные задачи - изобретательские.
Если же можно получить на решение авторское свидетельство,
то это только закрепление того, что Вы первый решили
эту задачу.
Таким образом, можно считать, что первое сомнение реально.
Сомнение 2 и его опровержение.
-----------------------------
Сомнение состоит в том, - что такое ИКР - идеальное
конечное решение, идеальный конечный результат?
Один из важнейших постулатов, заложенных в АРИЗ, это
постулат о том, что ТС сама должна без усложнения
выполнять дополнительную функцию, которая уберет полностью
или частично нежелательный эффект.
Конечно, это один из подходов. В действительности много
случаев, когда требуется введение новой системы, дополнительных
инструментов и т.д.
Есть и другие подходы к решению, например, из двух
альтернативных ТС создать новую, имеющую все плюсы
обеих ТС.
Однако, отметим еще раз, что ИКР - это исключительно
инструментальный подход.
Посмотрим, как ученые трактуют термин "идеализация" /5/.
"Идеализация - мыслительный акт, связанный с образованием
некоторых абстрактных обьектов, принципиально неосуществимых
в опыте и в действительности. Идеализированные обьекты
являются предельными случаями тех или иных реальных обьектов
и служат средством их научного анализа, основой для построения
теории этих реальных обьектов; они, таким образом,
выступают в конечном счете как отображение обьективных
предметов, процессов, явлений ..."
Автор ТРИЗ назвал идеальной машиной машину "предельную",
равную нулю, отсутствующую, но и в то же время ее
функция выполняется.
В действительности это возможно.
ИКР же получил трактовку, смысл которой состоит в том,
что какая-то другая машина сама выполняет новую для себя
функцию,- той отсутствующей машины.
С нашей точки зрения эта машина с новой дополнительной
функцией должна называться не идеальной, а более
универсальной, многофункциональной.
Это, естественно, относится и е системе, веществу и полям.
Можно сказать, что процесс проведения операции
отыскания ИКР и есть, по-видимому, "Свертывание".
Понятие "ИКР" /"свертывание"/, позволяет предложить
последовательность решения задач.
Мы можем сказать, что можно сделать попытку каждый
элемент ТС загрузить дополнительной функцией, чтобы
устранить нежелательный элемент
То есть, по каждому элементу можно составить ИКР.
Первый - это использовать свертывание, то есть загрузить
инструмент дополнительной функцией, устраняющей НЭ.
Второй - это рассмотреть возможность перевода, передачи
этой функции непосредственно изделию, устраняя НЭ.
Третий - изменить взаимодействие между инструментом и
изделием (заготовкой) так, чтобы НЭ исчезал.
Четвертый - использование ВПР.
Пятый - развертывание новой системы, которая будет
выполнять функцию по устранению НЭ.
Шестой - переход в надсистему.
Приведем пример.
Нарезание внутренней, трапециодальной резьбы резцомдает много брака.
Изготовили метчики, стали нарезать - они ломаются.
Можно придумать инструмент, который будет устранять НЭ -
состоящий в большом сжатии и кручении рабочей части метчика.
Можно изделие предварительно растянуть, чтобы небыло
сильного давления, сжатия.
Можно создать не один метчик, а набор - два, три и т.д.
Можно изменить взаимодействие - не давить метчик в отверстие,
а наоборот, вытягивать его из отверстия. Это решение и было реализовано,
и дало новый инструмент и АС.
Мы еще вернемся к этому примеру.
Отметим, что используется не только свертывание, но и
развертывание особенно на начальных этапах развития ТС.
Мы часто говорим о стремлении ТС к идеальности, но
на самом деле это стремление сделать их многофункциональными.
Идеальность - это понятие дискретное - нет ТС, а функция есть,
выполняется.
В понятии непрерывности это означает снижение
числа функций с передачей этих функций другим системам.
Считаю, что в теории не следует вводить никаких затрат,
чтобы сравнивать,- что идеальнее.
Я думаю, что свое сомнение снял.
Есть еще один вопрос, который требует исследования, а именно,-
сколько дополнительных функций может взять на себя ТС?
Интересно сравнить биологические системы. В них есть
отдельные элементы многофункциональности, а есть, наоборот,
другие - одно, двухфункциональные. Чем это вызвано?
Сомнение 3 и его опровержение.
-----------------------------
Эволюция, развитие общества, природы, познания, происходит
через преодоление, снятие, разрешение диалектических
противоречий. Эти ДП непосредственно присутствуют, например,
в обществе. Их выявляют формулируют и разрешают.
Не буду приводить формулировак, что есть ДП - единство,
то есть противоположность. Это можно легко узнать в любой книге
по философии. Меня все время не покидало желание понять:
есть ли ДП в технических системах, ибо закон единства и
борьбы противоположностей должен быть инструментальным
и помогать в решении задач. Однако, мои длительные потуги
в этом направлении не дали мне положительных результатов.
В области техносферы, в самих ТС ДП нет, они не возникают.
Технику развивает человек, и поэтому все противоречия в технике -
суть противоречия в познании - формулирование человеком
противоречий для совершенствования ТС и их разрешения.
ДП подразумевает борьбу противоположностей. Но вот мы
обращаемся к противоречию между инструментом и заготовкой
и видим, что инструмент все время преобладает, обрабатывает
заготовку, а обратного действия, воздействия почти нет.
Воздействие, как-бы борьба, направлена в одну сторону, от инструмента к
заготовке. Несомненно, обратное действие есть, но оно не
значительно.
Еще раз отметим, что все время рассматривали противоречия,
как деалектические, то есть, что противоречия возникют лишь между
противоположными сторонами единого, стороны единого
противоречивы, потому что противоположны. К ним можно
отнести физические противоречия.
Однако, действительность нас убеждает, что противоречия
существуют не только между противоположными частями единого.
Стороны могут быть тождественными, различными и противоположными.
И такой подход нам представляется более конструктивным,
более инструментальным.
Противоречие между двумя рабочими, инженерами и т.д. -
это противоречие между тождествами.
Противоречие между человком и станком - противоречие между
различными сторонами.
Еще более прогрессивным на наш взгляд, является мнение,
изложено в /6/, о том, что противоречие - это взаимодействие.
Это представление может быть широко использовано в ТРИЗ.
Рассмотрим, какие бывают противоречия /взаимодействия/.
Известны самые различные взаимодействия, и в первую
очередь парные - слабые и сильные, разрушающие и
созидающие, острые - борьба, мягкие - взаимопомощь,
взаимодополнение, притяжение.
Взаимодействие, как уже говорилось, с точки зрения
обьектов взаимодействия может быть между тождественными обьектами,
противоположными обьктами и нейтральными обьектами.
Все три случая взаимодествия имеют место в ТРИЗ в
процессе решения технических задач.
Например, взаимодействие между вумя шестеренками в
обьекте - это тождественные обьекты.
Резец и заготовка - противоположные обьектыс точки зрения
обработки, взаимодействия.
Нейтральные объекты - взаимодействие между производительностью
труда, процесса и точностью изготовления изделия -
сложностью изделия и т.д. - то, что в ТРИЗ называется техническим
противоречием.
Сразу видно, что вроде между этими разными объектами,
параметрами взаимодействия нет. Но это на первый взгляд.
Нейтральные объекты можно привести с вроде отступающей связью,
взаимодействием, к нормальной связи.
Вся таблица разрешения ТП, построенная Г.С.Альтшуллером,
основана на нейтральных объектах, параметрах.
Взаимодействия, реальные взаимодействия в ТС есть, и их выявление,
рассмотрение, их оценка могут оказать решающему реальную помощь.
Взаимодействие может быть вещественным, полевым: в точке,
по линии, плоскости, объемом, через поля.
Итак, в ТРИЗ применяются следующие противоречия:
Физическое противоречие 1:
-------------------------
предъявление противоположных свойств к одному элементу.
Например, элемент должен пропустить шлак, для того, чтобы
его сливать и не пропускать тепло, чтобы не образовалась корка:
не пропускать <--------- Э --------> пропускать
! !
! !
V Пт V В1
(для предотвращения (для слива)
образования корки)
Физическое противоречие 2: /по взаимодействию/
Если есть противоречие вида два элемента и между ними
осуществляется взаимодействие, то должно быть противоречие
противоположное или дополнительное, а именно - к одному
элементу предъявляются требования двух взаимодействий.
не взаимодействовать <---- Э ----> взаимодействовать
! !
! !
V В1 V В1
(чтобы шлак сливался) (чтобы не пропускать
тепло)
Например, в задаче о перевозке и сливе шлака:
Х-элемент должен взаимодействовать со шлаком, чтобы
не пропускать, сохранять тепло, и не должно взаимодействовать,
чтобы шлак сливался.
Вообще говоря, ФП1 - это загадка. Если считать, что
естьеще ФП2, то разгадать загадку легче.
Например, разгадать загадку. "Один рог, четыре копыта -
что это?"
Добавим второе ФП - хвост и большая масса. Круг решения
сужается.
ТП - техническое противоречие.
-----------------------------
ТП в ТРИЗ выглядит в двух ипостасях - первую мы уже рассматривали:
это ТП между нейтральными параметрами; вторая - это когда
при построении модели задачи мы изменяли каким-то образом свойства,
например, инструмента и формулируем, что хорошо при этом; а что плохо.
Несомненно, следует сразу в первой части АРИЗ вормулировать
ТП и искать по таблице принципы, подсказывающие
решение.
Иначе все 40 принципов простаивают, а это громадный труд!
И, наконец, последнее противоречие - взаимодействие -
это взаимодействие в вепольном анализе.
Если встать на позицию, что между В1 и В2 есть взаимодействие,
противоречие, а это так есть по автору ТРИЗ, то следует
рассмотреть весь вепольный анализ, как язык ТРИЗ.
Итак, я свои сомнения развеял. Мне стало ясно, что есть
противоречия в ТРИЗ.
Сомнение 4 и его опровержение.
-----------------------------
В вепольном анализе /7/ рассматривается взаимодействие инструмента и
заготовки /изделия/.
П П П
В1 <-- В2 В1 <--> В2 В1 <-- В2
Однако, нам представляется, что эта форма записи
не полная и не передает все то богатство, что заложено в вепольном
понимании /анализе/.
С помощью ВА возможно представить все процессы, взаимодействия,
а также учесть возникающие нежелательные эффекты.
Когда есть одно В1 - не важно, что это - изделие или
инструмент, но нет взаимодействия. Для того, чтобы началось
взаимодействие необходимо второе вщество В2, и, естественно,
некое поле или энергия, для того, чтобы В2 начало
воздействовать на В1 и началось взаимодействие.
Одновременно должно быть и обратное действие за
счет сопротивления В1:
П
В1 В2
Однако, В1, находясь в статическом /неподвижном/ состоянии
неэффективно. Поэтому, как правило, В1, также сообщается
некая энергия (П). Тогда веполь выглядит так:
П П
В1 В2
Теперь надо обязательно учесть, какое взаимодействие между В1 и В2
и понять, что в результате этого взаимодействия образуется.
Так, например, при обычной токарной обработке в момент
контакта резца и изделия образуется поле трения, температурное
поле, контактная разность потенциалов, а кроме этого,
В1 превращается в В1(1), так как часть В1 уходит в
стружку. Контакт сначала носит точечный характер, затем
линейный или плоскостный, а возможно и объемное
взаимодействие - резец входит в поверхностный слой заготовки.
Таким образом, этот процесс можно представить ввиде:
Итак, следует по-видимому, определить, что простейший
веполь выглядит так:
П П П
В1 В2
Сам же веполь - это модель противоречий.
Что в такой интерпретации веполя ценно?
1.С помощью ВА можно провести анализ любого процесса, видя, что
есть на входе и на выходе.
Пример токарной обработки достаточен.
2.Все правила вепольного анализа просматривается не только более
четко, но и обосновывается.
Так, например, в первом правиле мы четко знаем, что для того,
чтобы было взаимодействие, должно быть второе вещество -
либо противоположное, либо тождественное, либо отличное
от первого.
3.Можно рассматривать все взаимодействия и выявить
нежелательные эффекты.
Пример. В2 во много раз сильнее воздействует на В1 -
преобладает, пересиливает его сопротивление. Тем не менее,
и В1 воздействует на В2 и в конечном счете резец тупится.
Взаимодействие в оперативной зоне мы уже рассмотрели.
Можно управлять процессом за счет Пвр. и Пдавл.
Однако, мы не знаем Пдавл. - мы ведем работу по величине
подачи резца. Вот задача - управлять процессом
резания по еличине давления.
Конечно, важно знать все процессы - их сущность и причины
возникновения НЭ.
4.Если внимательно изучить стандарты, то становится
очевидно, что они составлены почти точно в соответствии с вепольной
формой, то есть 1-ый класс введения инструмента, 2-ой класс изменения
взаимодействия и т.д. Это мы посмотрим ниже.
5.Закон полноты частей системы соответствует полной
вепольной форме, то есть, есть двигатель, рабочий орган,
трансмиссия и система управления. Однако в этом законе
нет двух элементов - это изделия, заготовки и системы контроля,
измерения, информации. Ведение этих элементов позволит шире
смотреть на веполь.
6.Веполь показывает последовательность решения задачи,
с целью нахождения букета решений для того, чтобы можно было
выбрать то решение, которое требуется:
а) изменять инструмент