ТВОРЧЕСТВО

ПОЗНАНИЕ

 

ПРИ АНАЛИЗЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ПРОБЛЕМ
А.М. Пиняев
Научно-исследовательская лаборатория изобретающих машин

Рассматривается алгоритм функционального анализа изобрета-
тельских ситуаций, предназначенный для замены шага 1.1 АРИЗ.
В теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) определены
три типа противоречий: административные, технические, физические.
При этом под административным противоречием понимается явное ука-
зание на один или несколько нежелательных эффектов, устранить ко-
торые известными способами не представляется возможным. Анализ
изобретательской проблемы в рамках этих представлений является
предметом алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ) [1].
Однако нетрудно установить, что переход от технического противо-
речия к физическому совершается с помощью трех частей алгоритма
(части 1 - 3, 13 шагов), в то время, как переход от администра-
тивного противоречия к техническому совершается всего за один шаг
(шаг 1.1).
Практика применения АРИЗ показывает, что среди шагов этого
алгоритма есть несколько таких, выполнение которых вызывает наи-
большие трудности. И едва ли не самым трудным среди них является
шаг 1.1. Зачастую выполнение шага 1.1 при обучении занимает
столько же времени, сколько и весь остальной анализ. И это - для
учебных задач, что же говорить о задачах практических? В то же
время значение шага 1.1 трудно переоценить - неверно поставленная
задача, ложно сформулированное техническое противоречие (ТП) зат-
рудняют или делают невозможным получение сильного ответа.
В предлагаемой работе предложен алгоритм анализа изобрета-
тельской ситуации (ИС), целью которого является выявление и фор-
мулирование изобретательской задачи (ИЗ). Итогом работы по алго-
ритму являются формулировки технических противоречий и цели,
которой необходимо достичь в результате решения задачи. Таким об-
разом, предложенный алгоритм выполняет все функции шага 1.1 АРИЗ
и может быть рекомендован для его замены. Методика анализа осно-
вывается на идеях функционального анализа изобретательских ситуа-
Алгоритм ФАИС: структурная схема
----------¬
¦список НЭ¦
L----T-----
г=======¦=========¬
¦построение ПСЦ НЭ¦
L=======T=========-
--------+---------¬
¦определение КНЭ ¦<-----------¬
L-------T---------- ¦
---------+---------¬ ¦
Ф ¦функциональный/ ¦ З ¦
------+затратный КНЭ +---¬ ¦
¦ L------------------- ¦ ¦
¦ ¦ ¦
-----+----¬ПФНЭг===========¬ ---+-¬ ¦
¦ВФНЭ/ПФНЭ+--->¦анализ ПФНЭ¦<--+ПФНЭ¦ ¦
L----T----- L=====T=====- L----- ¦
ВФНЭ ¦ -------+----------¬ ¦
г=====¦=====¬ ¦ какие объекты ¦ ¦
¦анализ ВФНЭ¦=>¦ можно изменять ¦ ¦
L===========- L-------T---------- ¦
--------+---------¬ ¦
¦ замена в КЗ ¦ ¦
¦ спецтерминов ¦ ¦
L-------T---------- ¦
--------+---------¬ ¦
¦формулирование ТП¦ ¦
L-------T---------- ¦
------------+-------------¬ ¦
---->¦ РЕШЕНИЕ +-------
¦ L-----------T--------------
¦ --------+---------¬
L--------+изменение задачи ¦
L------------------
Рис.1
ций (ФАИС) [2-3]. Алгоритм ФАИС приведен в Приложении 1, а приме-
ры его практического применения - в Приложении 2.
Структурная схема предлагаемого алгоритма представлена на
рис.1.
В известных работах по анализу изобретательской ситуации
[1-6] можно выделить две возможности выбора отправной точки ана-
лиза: от главной полезной функции технической системы (ТС) и от
нежелательного эффекта. Очевидным недостатком первого варианта
(более раннего) является неопределенность относительно того,
главную функцию какой именно ТС из иерархии систем необходимо оп-
ределять. Поэтому в настоящей работе предпочтение отдано второму
варианту, начало которому положено работой [2].
Анализ ИС (см. рис.1) начинается с составления списка неже-
лательных эффектов (НЭ), после чего необходимо выбрать из них
ключевой. Для этого предназначен микро-алгоритм построения при-
чинно-следственной цепочки (ПСЦ) нежелательных эффектов (см. При-
ложение 1, шаги 2-3). Следует иметь в виду, что ключевых НЭ может
быть несколько, что свидетельствует о том, что в ИС содержится
несколько ключевых ИЗ, каждая из которых должна быть сформулиро-
вана и решена.
Отметим, что идея построения ПСЦ для выбора задачи достаточ-
но давно известна в ТРИЗ (см., например, [4]). Особенностью дан-
ной работы является способ построения ПСЦ, а именно - сравнение
двух взаимно противоположных утверждений и выбор из них правиль-
ного (шаг 2). Такой способ позволяет дать надежные критерии при-
чинно-следственной связи и тем самым формализовать построение
ПСЦ.
Как показано в [2], все НЭ можно разделить на два типа:
"функциональные" (заключающиеся во вредном или неэффективном
функционировании) и "затратные" (недопустимо большие затраты на
выполнение полезных функций - сложность, стоимость, габариты,
энергопотребление и т.п.). Аналогично, "функциональные" НЭ делят-
ся на два больших класса: вредно-функциональные (ВФНЭ) и полезно-
функциональные (ПФНЭ). ВФНЭ заключаются в выполнении вредных
функций (ВФ), то есть действий по ухудшению параметров материаль-
ных объектов. ПФНЭ заключаются в недостаточно эффективном выпол-
нении полезных функций (ПФ). В соответствии с этими представлени-
ями производится классификация ключевого НЭ (шаги 4-6), причем
"затратные" НЭ приводятся к функциональному виду. Таким образом,
результатом первых шести шагов алгоритма является ключевой НЭ,
отнесенный к одному из классов - ВФНЭ или ПФНЭ. Такая классифика-
ция необходима потому, что различия в причинах возникновения НЭ
каждого из указанных классов настолько велики, что требуют раз-
личных методик для их анализа.
Анализ ВФНЭ (шаг 7 Алгоритма) основан на анализе функций и
свойств элемента, выполняющего вредную функцию. Целью при этом
является выявление пары сопряженных функций, т.е. таких функций,
которые связаны общим свойством инструмента или общими объектами.
Всего в этом случае определено три возможных типа пары сопряжен-
ных функций. Эти типы соответствуют минимальному набору моделей
изобретательских задач в случае анализа ВФНЭ:
а) полная пара сопряженных функций: инструмент выполняет и
ПФ, и ВФ. Функции в паре связаны общим свойством инстру-
мента.
ПРИМЕР (Испытание кубических образцов). Даны агрессивная жид-
кость, кубики и стенка сосуда. Агрессивная жидкость разъедает по-
верхность кубиков, что необходимо для их испытания, но разъедает
и стенку сосуда, что недопустимо.
1 2 3 4 5 6 7