Упрощенный алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ)

АЛГОРИТМ - это программа решения задач, точно предписывающая, как и в какой последовательности получить результат, определяемый целью и исходными данными. (Вместо слова "алгоритм", можно использовать слова: программа, последовательность выполнения, шаги, предписание).

Классический алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ), предложенный Г. Альтшуллером, включает 9 крупных частей, 40 шагов, 44 примечания и 11 правил. Это действительно могучий многократно опробованный инструмент для решения технических задач любой сложности.

Упрощенный Алгоритм Решения Творческих Задач, включивший основные шаги АРИЗ.

1. Понять задачу и настроиться на ее решение, "встать в охотничью стойку". Воспроизвести задачу своими словами. Сделать рисунок (подключить образное мышление). Определить тип задачи - логическая, творческая, множественная...

2. Попробовать решить задачу традиционными методами: Методом Проб и Ошибок, по здравому смыслу (по логике), по частям, по аналогу (не решал ли я подобной задачи?), по ассоциации, методом поиска компромисса, путем экспертных оценок (посоветоваться с мудрым доброжелательным человеком)...

3. Если задача творческая и сложная и ее не удалось решить традиционными методами, тогда используйте следующие шаги:

Сформулируйте ПРОТИВОРЕЧИЕ, укажите вредную функцию,

Сформулируйте Идеальное конечное решение (ИКР) и ответьте на вопрос: "Что мешает получить ИКР?" (Это очень сильный ход).

Определите, какие основные части участвуют в задаче (составьте МОДЕЛЬ задачи),

Поищите РЕСУРС (возможности для решения) в каждой из этих частей, необходимый для получения ИКР и разрешения противоречия,

Используйте ПРИЁМЫ для разрешения противоречия,

Получите НЕСКОЛЬКО решений.

4. Определите СИЛУ и НРАВСТВЕННОСТЬ полученных решений и выберите наилучшее решение для данных конкретных условий по заданным критериям.

Что делать после решения задачи?

5. Проведите анализ ХОДА решения. Ответьте на следующие вопросы:

Почему я так долго не мог ее решить? Что помогло ее решить? На основании какого закона я решил эту задачу?

Почему я так долго не мог найти хорошего решения?

Что мне помогло догадаться?

6. Проведите анализ ПРИЧИН появления решенной Вами проблемы.

Почему появилась эта задача, что (или кто) явилось причиной?

Что я не предусмотрел, в чем я ошибся? Какой закон или мудрое правило я нарушил?

Чему меня научила эта задача?

Что осталось не решенным? Кто остался недовольным?

Каковы дальние последствия принятого решения? Как правило, причина появления задачи - это совершенная ранее ошибка.

7. Определите ВОЗМОЖНОСТЬ появления подобных задач в будущем. Смените неизвестность на полную известность. Говорят, от неизвестности можно умереть. ТРИЗовцу, конечно, это не грозит, как и любому, кто не ленится думать.

Действует ли еще причина появления задачи?

На какой срок удалось решить конфликт?

Кто остался недовольным?

8. Что надо сделать, чтобы подобных ситуаций не возникало? Продумайте и примите ПРЕВЕНТИВНЫЕ МЕРЫ, исключающие появление подобных проблем в ближайшем и отдаленном будущем.

9. Сделайте ЗАПИСЬ в Личной Картотеке Сильных Решений (если таковую Вы ведете) о приобретенном опыте (положительном и отрицательном), чтобы в будущем подобные задачи уже решать просто "по аналогу".

После того, как получено окончательное решение (идея) и сделан анализ задачи, то, если решенная задача не учебная (то есть не требующая внедрения), надо позаботиться о ВНЕДРЕНИИ решения. Сначала надо подготовиться, потом внедрить (реализовать идею) и проанализировать фактические результаты (обратная связь). На основе анализа фактических результатов от реализации решения проведите ВТОРИЧНЫЙ, окончательный анализ правильности Вашего решения. Ибо только практика самый надежный критерий истины.

Если этот алгоритм показался Вам громоздким, для малозначимых задач ограничьтесь первыми четырьмя шагами.

Противоречия

В ТРИЗ, как и в диалектике, понятие ПРОТИВОРЕЧИЕ является одним из важнейших.

В известной русской сказке богатырь на развилке дорог встретил камень с надписью: "Направо поедешь, коня потеряешь, налево поедешь, голову сложишь". Что делать? Как разрешить это противоречие? Надо ехать и нельзя ехать.

Приведу библейскую историю, проанализированную В. Королевым. Вспомните картину Василия Поленова "Христос и грешница".

Книжники и фарисеи подвели к Христу испуганную грешницу и сказали: "Решили мы, Учитель, следовать твоим заветам и не тронули мы грешницу, взятую в прелюбодеянии. Но Моисей заповедовал нам побивать таких камнями. Что скажешь?".

Иисус столкнулся с тяжелейшим противоречием: Он, Бог, и сын Бога, проповедовал милосердие, а Бог-Отец через Моисея заповедовал наказание смертью за прелюбодеяние.

Иисус сказал: "Кто из вас без греха, первым брось камень". Иисус не отменил Закон, а внес ограничение в закон, - исполнить закон может только безгрешный человек. Таких, конечно, не нашлось.

В обыденной жизни под противоречием мы понимаем несогласие, противоположность интересов или мнений по одному и тому же поводу. Такое понимание очень близко пониманию противоречия в ТРИЗ.

ПРОТИВОРЕЧИЕ - это борьба противоположных интересов, желаний или требований, когда одно из них исключает другое.

Создатель ТРИЗ - Г.С. Альтшуллер дает такое определение противоречия в технических системах: "Техническим противоречием называют ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ (заметьте - "взаимодействие") в системе, состоящее, например, в том, что полезное действие вызывает ОДНОВРЕМЕННО и вредное действие".

Например, холодильник создает холод, и это ХОРОШО, но одновременно потребляет электроэнергию, занимает место, шумит, требует периодического размораживания, чистки... и это ПЛОХО. Или: кто-то сделал полезную покупку, но одновременно лишился денег и сделал невозможной другую покупку.

И еще одно важное соображение - если нет взаимодействия, то нет и противоречия. Взаимодействие всегда связано с переносом МАТЕРИИ, ЭНЕРГИИ или ИНФОРМАЦИИ. А если взаимодействие есть, но вредного действия нет? Значит, и противоречия в данном взаимодействии нет, все в порядке. Услуги ТРИЗ в этом случае не нужны. Например, двое беззаветно любят друг друга.

Приведем еще одно определение: "Противоречие - это столкновение взаимоисключающих требований к ОДНОМУ И ТОМУ ЖЕ ОБЪЕКТУ". Например, при автокатастрофах бензин не должен гореть, но в двигателе автомобиля тот же бензин должен гореть.

Должен гореть - не должен гореть, ерунда какая-то. Действительно, по закону противоречия в формальной логике невозможно, чтобы одновременно, одноместно и в одних и тех же отношениях бензин горел и не горел. Но если эти ограничения снять, то ситуация становится возможной: в двигателе бензин горит, а в бензобаке при аварии не горит, если, конечно, приняты специальные меры для разрешения этого противоречия. Например, бензобак поделен на ячейки, в одних ячейках находится бензин, а в соседних, - гасящая горящий бензин жидкость. Или: некоторые люди хотят реконструировать чердак под жильё и надстроить дом, а жильцы нижних этажей дома не хотят этого.

Что существенного в последнем определении противоречия? Утверждается, что ПРОТИВОРЕЧИЕ - это ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ противоположных ТРЕБОВАНИЙ или ЖЕЛАНИЙ. Нет противоположных требований - нет и причины конфликта.

Прекрасной иллюстрацией этого положения является Тянитолкай из сказки Корнея Чуковского "Доктор Айболит". Если желания его голов совпадают - противоречия нет, если не совпадают - конфликт неизбежен.

Из приведенных определений следует - что противоречие существует только В СОЗНАНИИ. Нет сознания - нет противоречий. Таким образом, В НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ ПРОТИВОРЕЧИЙ (в приведенном выше смысле) НЕТ, так как у объектов неживой природы, в том числе и у технических систем, требований и желаний быть не может! Кроме того, неживая природа не имеет возможности выбора, она просто ПОДЧИНЯЕТСЯ законам природы и развивается по законам природы. Иное дело Cоциальные Cистемы - Люди, в отличие от технических систем, они обуреваемы желаниями, потребностями, требованиями, а также идеями. Очень часто, даже как правило, желания у разных людей не совпадают, отсюда и масса противоречий!

Кроме того, потребности людей многогранны и многозначны. Им надо, чтобы выполнялось много требований и хорошо, и одновременно, и быстро. Например, холодильник должен быть: с большой холодильной камерой, в разных режимах температуры, совершенно безопасный во всех отношениях, и дешёвый, и красивый, и чтобы мало места занимал, и не шумел, и энергии бы не потреблял, и мыть бы его не надо...

Многие из этих требований противоречивы (большой – занимает мало места). Задача науки и техники - разрешать противоречия в интересах людей. В этом ТРИЗ может помочь и помогает.

Еще одно определение: "Противоречие - это КОНФЛИКТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ противоположностей". Противоположности - это противоположные, обратные свойства, которые должен иметь объект или противоположные требования, которым должен удовлетворять объект или процесс. Противоположности, в классическом варианте, должны существовать одновременно.

Например, одному нужен луг для выпаса, а другому тот же луг для постройки дачи. Как быть? Это противоречие.

А может ли быть противоречие "внутри" одного человека? Может! Человек - это очень сложная и противоречивая система, состоящая из множества физических и духовных "подсистем", желаний, целей и задатков. Это внутриличностные противоречия, разрешением которых люди всю жизнь и занимаются.

Например, человек понимает, что надо учиться, но лень, понимает, что курить вредно, но не бросить, надо идти к зубному врачу, но страшно... Вор понимает, что нельзя воровать и ворует. Надо каяться, но мужества не хватает...

Итак, противоречие - это предъявление противоположных требований к ОДНОМУ И ТОМУ ЖЕ ЭЛЕМЕНТУ.

Противоречие и проблемная ситуация

ПРОБЛЕМНАЯ СИТУАЦИЯ - это несоответствие между потребностями и реальными возможностями, как о них судит тот, кто выдвигает требования. Дело изобретателя - путем анализа из проблемной ситуации выделить задачу (задачи), найти противоречие и его разрешить. Пример. Медицинский анализ выявил проблемную ситуацию - у многих детей наблюдается искривление позвоночника (сколиоз). Причинами могли быть: несоответствие размеров парт росту детей, тяжелые портфели, неумение сидеть прямо, врожденные отклонения от нормы... Тут целая Система противоречий. Не будем решать, ограничимся пока только формулировкой противоречий.

Парты ДОЛЖНЫ по высоте точно соответствовать росту каждого ребенка, ЧТОБЫ у детей не деформировался позвоночник, НО тогда нужно переделывать или покупать новые парты, на что нет денег.

Учебники ДОЛЖНЫ быть легкими, ЧТОБЫ у детей не деформировался позвоночник от ношения тяжелого портфеля, НО тогда учебники не будут содержать всех сведений, которые должны быть освоены за год.

И обратное: учебники ДОЛЖНЫ быть тяжелыми, ЧТОБЫ содержать всю необходимую информацию, НО тогда у детей будут опасные нагрузки на позвоночник. Противоречия и техника

Общепризнанно, что движущей силой развития техники является противоречие между объективной необходимостью максимального удовлетворения непрерывно растущих материальных и духовных потребностей общества и возможностью это сделать при снижении необходимого труда на производство жизненных благ. То есть, в основе лежит социальное противоречие между желаниями и возможностями их удовлетворения.

Могут ли быть задачи без противоречий?

МОГУТ. Это задачи, в которых требуемое по условиям задачи улучшение одного параметра не приводит к ухудшению других параметров. Это, например, задачи на исключение явно излишнего веса, прочности, размеров, емкости, шероховатости, без ухудшения других параметров. Проблема бывает в другом - увидеть эти недостатки. Эту проблему решает Функционально-Cтоимостной Анализ (ФСА),

Зачем формулировать противоречия?

Чтобы разрешить противоречие...

Если понятие противоречия нельзя отнести к простым, то и процесс формулирования противоречий не прост. Но если есть ясное понимание того, что формулирование противоречий помогает решать задачи, то морально легче выполнять эту операцию.

Отметим, что формулирование противоречий - это творческий процесс.

Итак, формулировать противоречие надо по следующим причинам:

1. Чтобы правильно понять задачу. Чем точнее будет сформулировано противоречие, тем точнее будет и решение задачи.

2. Сформулировав противоречие, мы превращаем часто аморфно поставленную проблему в точно сформулированную задачу, и получаем тем самым возможность использовать мощный "решательный" аппарат ТРИЗ для разрешения противоречий.

При формулировании противоречий вскрываются важные причинно-следственные связи, осуществляется точный анализ ситуации.

3. Формулирование противоречия - это уже начало решения задачи. В процессе формулирования противоречий могут родиться хорошие идеи и решения, бывает, и окончательные. Дальше и решать не надо!

Тризовцы заметили два таких замечательных факта:

- при бесконечном разнообразии изобретательских задач число противоречий, лежащих в их основе, сравнительно не велико;

- одинаковые противоречия можно разрешать одинаковыми приёмами и способами.

4. При формулировании противоречий для сложных задач может выявиться несколько самостоятельных противоречий. Это значит, что задача оказалась многозначной, то есть состоящей из нескольких задач. Тогда противоречия ранжируются и разрешаются последовательно, начиная, например, с самого существенного и другие могут оказаться решенными автоматически.

5. Формулирование противоречий хорошо развивает одну из составляющих "ТРИЗовского" мышления - мышление противоречиями. Чтобы освоить этот вид мышления, надо "на первых порах" заставлять себя для всех задач (простых и сложных) формулировать противоречия, потом это будет делаться само собой и такой вид мышления станет привычным. Как говорят, "уйдет в подкорку".

Как формулировать противоречия - типовые образцы

Противоречия можно записать "в строчку", в виде таблицы или изобразить графически ("глазки"). Ниже будут приведены четыре варианта формулировок противоречий: по Альтшуллеру, для детей, по Злотину и система противоречий. Зачем так много? Формулирование противоречий - один из творческих этапов решения задач. Задачи разные и решатели разные, поэтому попробуйте разные варианты формулировок, со временем Вы выберете свой излюбленный вариант.

1. Г.С. Альтшуллер предлагает формулировать пару взаимосвязанных противоречий по форме:

I. ЕСЛИ ...(дается описание первого состояния элемента системы),
ТО ...(объясняется, что при этом хорошо и для кого),
НО ...(объясняется, что при этом плохо и для кого).

II. ЕСЛИ ...(дается описание противоположной ситуации или противоположного состояния этого же элемента системы),
ТО ... (объясняется, что при этом хорошо),
НО ... (объясняется, что при этом плохо).

Например. В аквариум к мирным рыбкам надо подсадить очень хищных, прожорливых рыбок, которых принесли в маленькой баночке. Другого аквариума нет. В систему входят следующие основные элементы: хищные рыбки (А), мирные рыбки (В), аквариум, баночка, вода.

I. ЕСЛИподсадить хищных рыбок,ТОим будет просторно плавать и будет за кем охотиться,
НОмирным рыбкам будет плохо, т.к. их съедят хищные рыбки.

II. ЕСЛИ не подсаживать хищных рыбок,ТО мирным рыбкам никто не угрожает,НО хищные рыбки погибнут от удушья в тесной баночке.

Для детей это можно представить в виде схемы "Глазки". Первая ситуация: делаю хорошо элементу А, но становится плохо элементу В. Вторая ситуация: делаю хорошо элементу В, но становится плохо элементу А.

Отсюда легко сформулировать ИДЕАЛЬНОЕ решение: (и элементу А, и элементу В хорошо) и хищные, и мирные рыбки живут в одном аквариуме дружно, всем хорошо.

Или другая формулировка идеального решения: хищные рыбки сами не хотят есть мирных рыбок. (Противоречия нет).

2. Приведем упрощенную формулировку противоречий для детей:

I. ЕСЛИ ... (дается описание состояния системы),ТО ... (объясняется, что при этом произойдет).

II. ЕСЛИ ...(описывается обратное состояние),ТО ...(объясняется, что при этом произойдет).

Например:

ЕСЛИ пустить хищных рыбок в аквариум, ТО они съедят мирных рыбок.ЕСЛИ не пускать хищных рыбок, ТО они погибнут в маленькой баночке.

Строго говоря, это просто условное предложение.

3. Третья схема формулировки противоречий:

I. ОБЪЕКТ ...(то, что мы улучшаем)ДОЛЖЕН БЫТЬ ...(перечисляются требования к нему),ЧТОБЫ ...(перечисляются хорошие следствия),НО ПРИ ЭТОМ или НО ТОГДА ...(перечисляются плохие следствия).

II. ОБЪЕКТ (то, что мы улучшаем) НЕ ДОЛЖЕН БЫТЬ ...,ЧТОБЫ ...,НО ПРИ ЭТОМ ...

Методика выявления противоречий

Разработчики ТРИЗ [2] дают следующий совет: когда задача понята, "...попытайтесь устранить недостаток ИЗВЕСТНЫМИ вам способами и средствами. Если решение Вас удовлетворит, то здесь все и кончается, т.к. задача решена. Но если попытка не дала требуемый результат или дала, но привела к новому нежелательному эффекту или недостатку, то в этом случае надо составлять противоречие".

Ранее мы указывали, что есть задачи, в которых нет противоречий. Например, на вспоминание: Каким образом Наполеону удалось стать императором Франции? В каком году была битва при Бородино?

Как определить, есть в данной задаче противоречие или его нет? Приём простой: исключите из ситуации желания и требования - по всей вероятности, пропадут и противоречия.

Есть задачи, для которых бывает очень трудно сформулировать противоречие, так как не удаётся догадаться, к какому объекту какие противоречивые требования предъявляются.

Ответы на поставленные ниже вопросы могут помочь вскрыть и сформулировать противоречие.

1. Сформулируйте цель и главный производственный процесс (функцию) в задаче.

2. Чем Вы, собственно, недовольны? (Например, снарядоустойчивостью танка).

3. Какие основные части участвуют (взаимодействуют) в задаче? (танк, снаряд, пушка, броня, танкисты).

4. Какую часть (что конкретно) надо улучшить? ( надо улучшать броню танка, его форму и маневренность, а также выучку танкистов).

5. Между какими частями или свойствами той системы, которая нам не нравится, появилось противоречие? Это называется поиск "конфликтующей пары". (Снарядонепробиваемость толстой тяжелой брони танка входит в конфликт с маневренностью и скоростью танка. Прочность тонкой снарядонепробиваемой брони входит в противоречие с ее стоимостью).

6. Какие части конфликтующей пары можно менять, какие нельзя менять? (пушка и снаряд недоступны, так как это элементы неприятеля). Для той части, которую можно менять, надо сформулировать два противоположных состояния - антонимы. (Броня должна быть: тяжелой для... и легкой для..., тонкой и толстой, и все это одновременно и одноместно).

7. По всей вероятности, в той части системы, которая нам не нравится, будет находиться и ресурс для ее улучшения и разрешения противоречия! Это очень важное ТРИЗовское положение, мы к нему еще вернемся.

И ещё одно важное положение: при разрешении противоречий надо бороться не только и не столько с очевидными недостатками, но и с причинами их возникновения - глубинными противоречиями.