Рассмотрение основных положений ТРИЗ, истории и логики ее развития позволяют достаточно уверенно утверждать, что сама ТРИЗ является ничем иным как достаточно цельной и стройной методологической системой, направленной на системный анализ изучаемого технического объекта и последующий системный поиск путей его преобразования. Поэтому «Теория решения изобретательских задач» (ТРИЗ), изучение которой мы начинаем этой лекцией, как раз и должна способствовать обострению системного мировоззрения специалиста, усилению системности подхода в его профессиональной деятельности.
Кудрявцев А. В.На предыдущем занятии был рассмотрен ряд законов, которым подчиняется процесс развития технических систем. Был выявлен общий план развития технических систем, даны закономерности, не привязанные конкретно к какой-либо машине или технологическому процессу.
Такой взгляд на технику дает возможность освободиться от непринципиальных моментов. Мы продолжим знакомиться с общими принципами, позволяющими прогнозировать направления развития технических систем, заниматься их совершенствованием осознанно, планируя его и здраво оценивая уже выполненные действия.
Нашей задачей будет выявление инструмента достаточно общего, применимого к любой технической системе, и в то же время конкретно помогающего в решении изобретательских задач. Новый инструмент должен помочь нам прогнозировать развитие технических систем, определять вектор оптимального направления их совершенствования. Для того чтобы подойти к пониманию возможности существования такого прогностического инструмента, рассмотрим некоторые исходные положения.
Общим качеством, присущим всем системам техники, является то, что они имеют потребительную стоимость, то есть полезность для общества или отдельного индивидуума. Полезность оценивается через выполняемое системой действие, через результат.
Однако эта полезность не дается человеку в чистом виде. Само существование искусственно созданных объектов, то есть преобразованных тел природы, предполагает, что технические объекты имеют и стоимость. Для получения желаемого результата необходимо создать саму систему и с ее помощью преобразовать некие ресурсы. То есть технический объект реализует в себе единство затрат и выигрыша. Их отношение лежит в основе практически всех систем оценки эффективности. Самый известный из применяемых — коэффициент полезного действия
Схематично можем представить любую техническую систему в следующем виде:
Вход (затраты)
Преобразователь
Выход (польза)
Рис. 3.1. Представление технической системы
Соотношение Выход/Вход = коэффициент эффективности.
Количественно все варианты такого рода коэффициентов могут находиться в диапазоне от 0 до 1.
Проанализируем характер изменения величин, составляющих данное отношение, то есть отношение Полезного выхода к Входу, к понесенным затратам. Анализ показывает, что это отношение исторически все более увеличивается. Уже многие поколения изобретателей направляют свои усилия на то, чтобы получать больше продукции на единицу понесенных затрат.
В приведенной выше схеме техническая система представляет собой преобразователь некоего потока. В качестве такого потока может выступать в простейшем случае какое-то вещество, или энергия, или информация. В реальности вход обычно представляет собой совокупность потоков, иными словами совокупность затрат. Обычно эффективность системы оценивается как соотношение выхода и входа. Затраты на саму систему при этом в затратах могут и не учитываться. Несколько изменим это соотношение и объединим в понятии «затраты» как ресурсы, поступающие на «вход», так и преобразователь. Это позволит нам рассматривать предельный случай отношения затрат, понесенных на создание и функционирование системы, и полученного полезного выхода.
Полезный выход можно определить как то, ради чего создана система, и при известных условиях отождествить его с главной полезной функцией.
Рассмотрим, что может быть пределом нашего стремления в совершенствовании технической системы применительно к конкретной полезной цели. Если не брать в расчет физические ограничения, то естественным было бы стремление вообще не иметь затрат и преобразователя, продолжая получать желаемый результат.
(Вход (затраты) + Преобразователь) = 0
Нулевые затраты Выход (польза)
Пределом развития технической системы является получение полезного выхода в чистом виде без всяких затрат. Именно это можно рассматривать как конечную цель развития системы, обеспечивающей получение конкретного полезного результата. Это может восприниматься как ориентир, позволяющий разработчику понимать, в каком направлении проводить работу.
Итак, система с нулевыми затратами на ее создание и на выполнение работы, имеет эффективность, равную бесконечности.
Понимание предельно возможной или предельно желательной ситуации может позволить нам увидеть верное направление развития технической системы. Инструмент, позволяющий описывать предельное состояние системы, становится инструментом постановки цели.
Постановка цели является важнейшим этапом решения проблемы, так как именно цель определяет направление работы, привлечение тех или иных средств, а также служит критерием качества полученных решений. В то же время процедуру определения цели можно считать одной из наиболее сложных в силу недостаточной формализации процедуры.
Необходимость при решении задачи предсказывать, предвидеть результат, была осознана уже давно. Д. Пойа приводит в своей книге «Математическое открытие» широко распространенную в средние века фразу «Смотри в конец», а также пояснение Гоббса по этому поводу: «… во всех ваших действиях часто имейте перед глазами то, чего вы хотите достигнуть, как ту вещь, которая направляет все ваши мысли на пути к ее достижению». Известна также фраза Гаусса: «Мои результаты я имею уже давно, я только не знаю, как я их получу».
Д. Пойа в книге «Математическое открытие» писал: «… Вы должны не просто думать о своей задаче — думать некоторым, так сказать, неопределенным образом, — вы должны быть постоянно обращены к своей задаче, предельно ясно видеть ее перед собой и, прежде всего, задавать себе основной вопрос: Что требуется?
В процессе решения задачи найдется много удобных случаев для постановки этого вопроса. Когда вы забрались чересчур глубоко в один из боковых ходов, который может, в конце концов оказаться тупиком или увести вас далеко от цели, когда ваши мысли начали блуждать, бывает очень важно снова спросить себя: Что требуется? — и снова тем самым поставить цель в центр вашего внимания».
Естественно, что и разработчики различных методов поддержки изобретателей включали советы такого рода в свои разработки. Однако, эти советы как правило, носили внешний характер, не указывая, как именно надо определить «конечную цель» или «идеальное решение» или «то, чего вы хотите достигнуть».
Поэтому практическую значимость представляет анализ механизмов, обеспечивающих определенное представление о результате решения, формируемое заранее, до получения самого решения. Известно, что чем раньше в процессе проектирования совершена ошибка, тем больше будут затраты на ее устранение. Следовательно, нет ничего более важного, чем правильно поставленная цель. Однако это до настоящего времени не нашло достаточного отражения в подготовке и практической деятельности инженеров, иных специалистов.
Основные усилия следует концентрировать на том, чтобы определить, есть ли вообще необходимость в постановке того или иного вопроса, а также на том, чтобы правильно сформулировать сам вопрос. Именно этот этап является корнем решения. Традиционный подход предполагает недвусмысленную, однозначную трактовку: принять решение, — значит дать ответ на вопрос. Но ответ на вопрос по существу является следствием, он вторичен, а главное — это выяснение сути проблемы. Всестороннее, детальное рассмотрение и обсуждение вопроса еще на начальном этапе следует проводить для того, чтобы четко определить причины беспокойства, выявить, существует ли необходимость принимать решение и что в нем главное. Таким образом, следует вначале выделить и тщательно проанализировать проблему, поставить цель, и лишь потом выработать пути ее достижения. И это представляется весьма существенным, ведь гораздо важнее (и, отметим, труднее) правильно сформулировать проблему и выбрать цели, чем найти пути их достижения. Получение исчерпывающего ответа на неправильный вопрос будет, по всей вероятности, намного менее полезным (а чаще — просто вредным), чем не до конца точный ответ на правильный вопрос.
