Обучение ТРИЗ. Теория решения изобретательских задач Петров Владимир

2.1. Что такое ТРИЗ?

Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) – технология инноваций, при которой процесс творчества управляем, а не хаотичен.

Эта технология позволяет решать творческие задачи, используя специальные законы, методы, правила и инструменты.

Применение ТРИЗ развивает творческое (изобретательское) мышление, качества творческой личности, дает возможность смотреть на вещи и явления по-новому, находить нетривиальные, принципиально новые решения высокого уровня, что повышает эффективность творческого труда.

ТРИЗ разработал ученый и изобретатель из России Генрих Саулович Альтшуллер, который был также писателем-фантастом, известным под псевдонимом Генрих Альтов. Альтшуллер первый осознал необходимость создания технологии, позволяющей отказаться от метода «проб и ошибок» и направленно искать решение.

Генрих Альтшуллер

1926—1998 гг.

Г. С. Альтшуллер проанализировал десятки тысяч патентов и сформулировал основные постулаты ТРИЗ:

1. Техника развивается закономерно. При решении задач и развитии систем необходимо использовать законы развития технических систем.

2. Любую изобретательскую задачу можно классифицировать и в соответствии с видом задачи выбрать вид решения.

3. Для решения сложных изобретательских задач необходимо выявить и разрешить противоречие, находящееся в глубине задачи.

Постулаты ТРИЗ указывают на принципиальное отличие изобретательского мышления от рутинного. При рутинном мышлении ищется компромисс, т. е. улучшение одних параметров за счет ухудшения других. В изобретательскоммышлении выявляют противоречие, лежащее в глубине задачи. Углубляя и обостряя противоречие, определяют первопричины, породившие данное противоречие. Разрешая противоречие, получают результат практически без недостатков.

2.2. Функции ТРИЗ

Основные функции ТРИЗ:

1. Решение творческих и изобретательских задач любой сложности и направленности без значительного перебора вариантов.

2. Прогнозирование развития систем и получение перспективных решений (в том числе и принципиально новых).

3. Развитие творческих качеств человека (творческого воображения и мышления, качеств творческой личности, развитие творческих коллективов).

ТРИЗ позволяет:

– выявить и устранить «узкие места»;

– снизить себестоимость изделий, технологий и услуг;

– повысить потребительские качества изделий и услуг;

– выявить и устранить причины брака и аварийных ситуаций и т. д.

2.3. Структура ТРИЗ

Основные разделы ТРИЗ:

1. Законы развития систем.

2. Информационный фонд ТРИЗ.

3. Вепольный анализ (структурный вещественно-полевой анализ) систем.

4. Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ).

5. Метод выявления и прогнозирования аварийных ситуаций и нежелательных явлений («диверсионный подход»).

6. Методы системного анализа и синтеза.

7. Методы развития творческого мышления (РТМ).

8. Теория развития творческой личности (ТРТЛ).

9. Теория развития творческих коллективов (ТРТК).

Все разделы ТРИЗ можно условно разделить на две части: методы решения задач и методы развития творческих качеств. К методам решения задач относятся пп. 16 (приведенного выше списка), к методам развития творческих качеств – пп. 79. Структурная схема ТРИЗ согласно этой классификации представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Структурная схема ТРИЗ

Упрощенная структурная схема ТРИЗ для функции решения задач приведена на рис. 2.2. Кратко опишем каждую из частей ТРИЗ.

1. Законы развития технических систем – наиболее общие статистические закономерности и тенденции развития техники, выявленные в результате анализа патентного фонда и истории развития техники.

2. Информационный фонд включает:

2.1. Систему стандартов на решение изобретательских задач – типовые решения определенного класса задач;

2.2. Технологические эффекты:

– физические эффекты;

– химические эффекты;

– биологические эффекты;

– математические эффекты (наиболее разработанные из них – геометрические).

– Таблицы их использования.

2.3. Приемы устранения противоречий и таблицы их применения;

– приемы разрешения технических противоречий (противоречий требований).

•40 основных приемов;

•10 дополнительных.

– приемы разрешения физических противоречий (противоречий свойств).

• приемы – антиприемы;

• приемы, разбитые на группы;

• способы разрешения физического противоречия.

2.4. Ресурсы природы, науки, техники и других сфер, а также способы их выявления и использования.

Часто в информационный фонд включают также задачи-аналоги. Это решенные задачи, в которых разрешено конкретное противоречие.

Технологические эффекты также называют научными эффектами или просто эффектами.

Рис. 2.2. Структурная схема ТРИЗ для функции решения задач

АРИЗ представляет собой программу (последовательность действий) по выявлению и разрешению противоречий, т. е. решению задач. АРИЗ включает: собственно программу, информационное обеспечение, питающееся из информационного фонда (на рис. 2.2 показано стрелкой), и методы управления психологическими факторами, которые входят составной частью в методы развития творческого мышления (РТМ). Кроме того, в АРИЗ предусмотрены части, предназначенные для выбора и формулировки задачи, а также оценки полученного решения. Последняя модификация, разработанная Г. С. Альтшуллером, – это АРИЗ-85-В.

Вепольный анализ (структурный вещественно-полевой анализ) – это специальный язык, позволяющий представить исходную систему в виде структурной модели, выявить ее свойства и с помощью специальных правил и закономерностей преобразовать модель задачи в структуру решения, которое устраняет недостатки исходной задачи.

Классификация системы стандартов на решение изобретательских задач и сами стандарты построены на основе вепольного анализа и законов развития систем. Кроме того, он включен в программу АРИЗ (это показано стрелками на рис. 2.2).

Метод выявления и прогнозирования аварийных ситуаций и нежелательных явлений разработан Б. Л. Злотиным и А. В. Зусман и назван диверсионным подходом. Он основан на использовании ТРИЗ, функционального, системного и морфологического анализов, диаграммы Исикавы (диаграмма «рыбьей кости») и специально разработанных списков контрольных вопросов. С помощью этой методики «изобретаются» для данной системы аварийные ситуации и нежелательные явления, рассматривается вероятность их появления. Сначала придумывают «диверсию», а потом способы, как ее совершить. При этом проводится анализ существующей ситуации и тенденций ее развития, формулируются и разрешаются противоречия, возникающие при решении задачи. На следующем этапе изыскиваются и анализируются способы, позволяющие предотвратить возникновение чрезвычайных ситуаций и нежелательных явлений. При этом максимально используются все ресурсы системы.

Методы системного анализа и синтеза включают:

– системный подход;

– анализ и синтез потребностей;

– функциональный анализ и синтез.

Эти инструменты позволяют создать системную картину мира и прогнозировать развитие систем.

В ТРИЗ широко используется системный подход, включающий аппарат системных исследований, специализированный для анализа и синтеза систем, основанный на закономерностях развития систем и для прогнозирования их развития. Кроме того, системный подход используется для развития творческого мышления.

Для развития творческих качеств личности и коллектива в ТРИЗ используются (рис. 2.2):

– методы развития творческого мышления;

– теория развития творческой личности;

– теория развития творческих коллективов.

Методы развития творческого мышления позволяют уменьшить психологическую инерцию при решении творческих (изобретательских) задач.

Теория развития творческой личности описывает качества и жизненную стратегию творческой личности.

Теория развития творческих коллективов позволяет выявить и использовать законы развития творческих коллективов.

2.4. Использование инструментов ТРИЗ

Использование различных элементов ТРИЗ для конкретных функций показано в таблице 2.1: «Функции и структура ТРИЗ».

При прогнозировании развития систем, поиске и выборе задач, оценке полученного решения используются законы развития систем, системный подход, система стандартов на решение изобретательских задач и вепольный анализ.

Для развития творческого мышления могут использоваться все элементы ТРИЗ, но основной упор делается на методы развития творческого мышления.

Решение изобретательских задач осуществляется с помощью законов развития систем, информационного фонда, вепольного анализа, АРИЗ и частично с помощью методов развития творческого мышления.

Таблица 2.1. Функции и структура ТРИЗ

Примечание. В таблице цифрами обозначена очередность применения, что соответствует степени важности этого элемента для данной функции. Знак «» показывает, что данный элемент для этой функции не используется.

С помощью ТРИЗ решаются стандартные и нестандартные типы задач (рис. 2.2).

Под стандартным (известным) для ТРИЗ типом задач понимается задача с известным типом противоречия, а нестандартным (неизвестным) – задачи с неизвестным типом противоречия.

Стандартные (известные) типы изобретательских задач решаются с использованием информационного фонда, а нестандартные (неизвестные) – с применением АРИЗ. По мере накопления опыта решения класс известных типов задач пополняется и структурируется.

strong>Классификация задач осуществляется при помощи таблицы использования основных приемов устранения технического противоречия, вепольного анализа и функционального подхода. Это своего рода призма (рис. 2.3), с помощью которой мы «раскладываем» проблему на известные (стандартные) задачи и неизвестные (нестандартные) задачи. Для каждого класса стандартных задач имеются свои соответствующие стандартные решения. Стандартное решение подбирается под конкретные условия. Для классификации и выявления задач могут использоваться и другие элементы ТРИЗ, например основная линия решения задач – выявление причинно-следственных связей.

Таким образом, использование информационного фонда и прежде всего системы стандартов на решение изобретательских задач позволяет без использования АРИЗ разрешить противоречия, имеющиеся в задаче и получить решения высокого уровня. Это своего рода стандартные пути решения задач без перебора вариантов, который характерен для метода проб и ошибок.

Рис. 2.3. Решение стандартных задач

Для выявления существующих аварийных ситуаций и нежелательных явлений, а также прогнозирования будущих в ТРИЗ используется диверсионный подход.

Разработаны компьютерные программы, основанные на ТРИЗ. Они обеспечивают интеллектуальную помощь инженерам и изобретателям при решении изобретательских задач. Имеется программа по выявлению, прогнозированию и предотвращению аварийных ситуаций и нежелательных явлений.

2.5. Изобретательское мышление

2.5.1. Качества изобретательского мышления

На наш взгляд, высшая стадия овладения ТРИЗ – это выработка навыков изобретательского мышления. Его также называют Сильное, Талантливое, ТРИЗное мышление.

Эти навыки состоят из нескольких составляющих (качеств):

1. Системное мышление.

2. Эволюционное мышление.

3. Мышление через противоречия.

4. Мышление через ресурсы (ресурсное мышление).

5. Мышление по моделям.

6. Развитие творческого воображения (РТВ).

Под системным мышлением автор понимает умение видеть составные части системы, ее элементы, иерархию системы, взаимовлияние элементов системы и системы с надсистемой и окружающей средой, учет изменений во времени и по условию, историческое развитие, цепочку по постановке цели, выявления потребностей, построение функциональной модели, дерева принципов действия, системный уровень.

Эволюционное мышление имеет две составляющие:

а) Выявление закономерностей развития (трендов) в любых явлениях, например как это делается в тестах на логику или IQ (например, последовательность: треугольник, квадрат, пятиугольник… что дальше?).

б) Использование законов развития систем для развития конкретной системы.

Мышление через противоречия – предусматривает выявление и разрешение противоречий.

Ресурсное мышление – это умение выявлять и использовать ресурсы.

Моделирование – это умение решать задачи с помощью моделирования. Моделирование с помощью веполей, маленьких человечков, компонентно-структурное и функциональное моделирование. Помимо различных методов мыслительного моделирования, желательно выполнять простейшие модели из картона, пластилина и т. д. Желательно использовать различные виды математического и компьютерного моделирования.

РТВ нацелено на управление психологической инерцией. Для развития творческого воображения используются все известные приемы и методы. Можно развивать также другие виды воображения: зрительное, слуховое, обонятельное, вкусовое, тактильное (осязательное), кинестетическое, температурное (термоцепция), эквибриоцепцическое (чувство равновесия), проприоцепцию – или «осознание тела». Эти виды воображения в отдельности или комплексно могут значительно расширить творческое воображение человека.

2.5.2. Способы развития изобретательского мышления

Изобретательское мышление развивается с помощью постоянного применения каждого из описанных видов.

Системное мышление развивается использованием системного подхода:

– умения видеть иерархию систем;

– взаимосвязи и взаимовлияния отдельных частей системы на систему, системы на надсистему и окружающую среду, обратное взаимодействие;

– учет любых изменений во времени и по условию, вызванных влиянием и взаимовлиянием;

– историческое развитие;

– постановка целей;

– выявление и прогнозирование потребностей;

– построение функциональной модели;

– выявление принципа действия системы;

– построение структурной и потоковой модели;

– определение работоспособности и конкурентоспособности системы.

Эволюционное мышление развивается выявлением закономерностей в различных явлениях, системах, процессах, последовательностях и использованием законов развития систем для прогнозирования развития этих систем.

Мышление через противоречия развивается выявлением и разрешением противоречий.

Ресурсное мышление развивается выявлением и использованием ресурсов.

Моделирование развивается построением мысленных, компьютерных и вещественных моделей для решения определенных задач.

Творческое воображение развивается с помощью специальных приемов и методов РТВ, чтения научной фантастики и оценки научно-фантастических произведений.

2.6. ТРИЗ в мире

ТРИЗ все больше завоевывает мир. Созданы компании, занимающиеся ТРИЗ. Помимо стран бывшего СССР, ТРИЗ распространена в США, Канаде, странах Европы, в Израиле, Австралии, Японии, Южной Корее, странах Юго-Восточной Азии и Южной Америки.

Курс ТРИЗ читается в ряде университетов России, США, Канады, Франции, Англии, Германии, Швейцарии, Австралии, Израиля, Японии и Южной Кореи. ТРИЗ изучают инженеры и ученые, студенты университетов различных специальностей и школьники всех возрастов. Проводятся занятия с детьми, начиная с трех лет. Имеются курсы по подготовке воспитателей детских садов, учителей школ и преподавателей ТРИЗ для университетов. Ведется большая работа по подготовке учебно-методических материалов. Эти направления наиболее развиты в России и некоторых странах бывшего СССР.

Несколько компаний разрабатывают и продают компьютерные программы по ТРИЗ.

Наиболее распространена консультационная деятельность для промышленных компаний в форме решения производственных и научных задач, получения перспективных решений и обучения сотрудников ТРИЗ.

ТРИЗ используют ведущие компании мира (Samsung, Intel, General Electric, LG, Motorola, General Motors, Ford, Boeing, NASA, Rockwell, Xerox, Gillette, Procter & Gamble, Johnson & Johnson, Phillips, Bosch-Siemens, Hewlett-Packard и т. д.).

Созданы кафедры и лаборатории ТРИЗ в университетах, защищаются диссертации по ТРИЗ и с использованием ТРИЗ.

Ученики и последователи автора ТРИЗ, Г. С. Альтшуллера, живут и работают во многих странах. Они продолжают развивать ТРИЗ, применяя ее на практике и добиваясь впечатляющих результатов. ТРИЗ справедливо считают наукой XXI века.

Создана Международная Ассоциация ТРИЗ (МА ТРИЗ), президентом которой до последнего дня своей жизни был Г. С. Альтшуллер.

Действует Европейская Ассоциация ТРИЗ (ETRIA).

В США работает Институт Альтшуллера (The Altshuller Institute).

Создан Саммит разработчиков ТРИЗ, целью которого является объединение специалистов, занимающихся развитием теории и методики. Саммит проводит ежегодные встречи, где обсуждаются наилучшие научные разработки по развитию ТРИЗ.