И.В. Иловайский: "Работы по ТРИЗ"

И.В. Иловайский

Рекурсивный АРИЗ

(АРИЗ-р)

 

Базовая технологи ТРИЗ, ее сердце - АРИЗы. Известно, что работают все версии от самых ранних до самой последней. Ныне работающий последний вариант АРИЗ-85В [1, стр.188]- это апробированное средство для решения задач в области техники веществ, энергии и может быть сигналотехники. Даже некоторые логико-конструкторские задачи легко решаются первым АРИЗом [2, стр.43-46]. К сфере организационно-технических задач АРИЗ-85В слабо приспособлен, в то же время, ранние варианты АРИЗ, несмотря на меньшую глубину их проработки, решают задачи в такой сфере деятельности. При этом используется рекурсия: решение задачи, если оно не является практически реализуемым, вновь подвергается обработке с помощью АРИЗ. Идея впервые мелькнула в работе [3, стр. 74], где была использована для примеров анализа изобретательских задач, в работе [4, стр.214-216], идея уже трансформировалась в уточнение и углубление анализа без рекурсии; но не получила тогда развития и подход был использован сознательно как способ решения задач, у которых ход анализа давал абстрактные полурешения в 1977 г. [5]. Работа была дважды представлена не-тризовскому сообществу (специалистам АСУП), и вызвала оживленные комментарии типа,

“- Так за двадцать лет мы это все опробовали“.

На что был дан ответ,

“- А тут за два месяца, и не отраслью, а одним человеком!“ [5], [6], [7].

Причины утери рекурсивного подхода понятны - углубление и специализация АРИЗ на задачах техники позволила создать процедуру, уверенно разрешающую практически любые задачи техники. Рекурсия отпала за ненадобностью. Однако, при решении задач, которые не берутся продвинутыми АРИЗами (Задача опорожнении баллонов от воздуха [2, стр.29-30, 45-46]), а АРИЗом-61 - берутся, при выходе за пределы техники в технико- организационную область потребовалось вновь вспомнить рекурсию. Вспомнить и развить.

Суть подхода состоит в том, что “при решении сложных (следовало бы, пожалуй, сказать каверзных) задач, можно применять двукратный (реже многократный) анализ. Сущность этого приема состоит в том, что результат, полученный после четырех шагов аналитической стадии заново подвергается анализу.“ [3, стр.74].

Прием предлагается без особых дальнейших рассуждений отработать на примерах. Вот один из них.

Использовать для работы на крутых склонах обычные тракторы невыгодно, а порой и невозможно. Обрабатывать почву вдоль склона по канонам агротехники недопустимо - почву смоет. А при работе поперек склона ...“ Сделать машину поприземистее, Можно, но обычно обрабатывают на склонах посадки кустарниковых либо стеблевых - чай, кукурузу, виноград, табак. Стало быть, машина нужна высокая, а стало быть и центр тяжести будет расположен высоко. Вот и попробуйте совместить приземистость (будет все ломать) и ходули (будет опрокидываться).

 

Ход решения.

 

 

Первый “тур“ анализа

Второй “тур“ анализа

Первый шаг

Вопрос: Что желательно получить в самом идеальном случае?

Ответ: Трактор (с высокорасположенным центром тяжести), устойчиво работающий на крутых склонах.

Вопрос: Что желательно получить в самом идеальном случае?

Ответ: “капризная“ вертикаль не выходит за дозволенные пределы, то есть за пределы площади, ограниченной точками соприкосновения колес с землей.

Второй шаг

Вопрос: В чем состоит “помеха“?

Ответ: Трактор “хочет“ упасть.

Вопрос: В чем состоит “помеха“?

Ответ: При наклоне трактора меняется положение его центра тяжести, и, следовательно, положение вертикали, проведенной из этого центра.

Третий шаг

Вопрос: В чем непосредственно причина этой “помехи“?

Ответ: Основной закон устойчивости гласит: чтобы тело не падало, вертикаль, опущенная из центра тяжести, должна проходить через площадь опоры тела. В данном случае эта “капризная“ вертикаль выходит за пределы площади опоры трактора.

Вопрос: В чем состоит непосредственная причина “помехи“?

Ответ: Наклон почвы вызывает наклон колес, а наклон колес приводит к наклону всей конструкции трактора ( в результате чего перемещается и центр тяжести этой конструкции).

Четвертый шаг

Вопрос: При каких условиях исчезнет “помеха“?

Ответ: Если вертикаль, как бы ни наклонялся трактор, будет проходить через площадь его опоры.

Вопрос: При каких условиях исчезнет “помеха“

Ответ: Если при наклоне почвы колеса не будут наклоняться.

 

Видно, как первый тур несколько упростил задачу. Но не все в ней ясно. Что делать с вертикалью? Дугой скрутить??? Отсюда, необходимость второго тура. Второй тур дает более точный ход анализа, становится ясно что изменять в машине - ситуация конкретизуется требование только на первый взгляд непреодолимое - требуется “динамизация“ структур машины: машина разрезается на две части в продольном направлении и эти части соединяются шарнирно. (Решение изобретателя Абжанидзе).

Следует ожидать, что у версий “АРИЗ-р“ (АРИЗ-с-рекурсией) найдутся свои специфические области деятельности. Одной из таких сфер является потребность в получении чего-то вроде полного спектра возможных задач. Вот в таком виде мы и рассмотрим далее метод АРИЗ-рекурсии. Подход описан в малодоступных публикациях [3], [5] и широко рассказывается впервые. Общие контуры подхода включены в книги [9], [10].

Рассмотрение проводится на примере АСУП, с полным анализом и элементами диалога.

Во весь период АСУ-бума, да и после него, проблематика создания АСУП, их эффективность так и оставались больным местом. Это дорогие системы, каждую из которых делали практически заново (адаптация не намного проще новой разработки ). За два десятилетия (60-е -- 70-е г.г.) были перепробованы различные пути подхода к решению данной проблемы.

Из осознания потребности попытаемся вычленить идеальный конечный результат.

Ситуация:

Предполагаем, что улучшение управления предприятием как-то связано с проблемой разработки АСУП. Не уточняем ни характер, ни направленность этой связи.

ИКР – снять проблему (!!).

Мы помним, что любая ТС должна порождать нежелательные эффекты, НЭ. Наша "техническая система" [снять - проблему - АСУП - в - данных - реальных - условиях] обязана породить НЭ, помехи осуществлению своей Главной полезной функции, ГПФ - ИКР идеальному конечному результату). Где могут "гнездиться" эти НЭ? Что по определению должно мешать снятию проблемы? -/.../.

Снятию проблемы мешает необходимость ее решения (!), притом по отношению к каждому предприятию в настоящем и будущем. На первый взгляд такой "НЭ" нас не продвигает в формулировании задачи. Но подождем ...

А сейчас прервем анализ и ознакомимся с общей схемой анализа. Эта схема анализа - АРИЗ-61 [8, стр.103]:

1. Из осознания потребности вычленяется идеальная машина или процесс, реализующие эту потребность (ИКР).

2. Анализируется, в чем главная помеха получению ИКР (НЭ) ?

3. Рассматривается, при каких условиях эта помеха не помешает получению ИКР.

Пример.: у гоночного автомобиля колеса не закрыты обтекателем, чтобы водитель мог мгновенно принимать решения на поворотах. НО отсутствие обтекателя снижает скорость. Требуется соединить выгоды обтекателя и открытого колеса без их недостатков.

1. Представить себе ИКР -...  КО: обтекатель не мешает видеть колесо.

2. Что мешает получению ИКР? -... КО: непрозрачность обтекателя.

3. При каких условиях помеха (обтекатель) не помешает получению ИКР? КО: Если бы обтекатель был бы прозрачным.

Вернемся к нашей задаче с АСУП.

Мы описали ситуацию, пункт 1, и сформулировали п.2, помеху. Повторим эту запись:

0. Цель (потребность) описывается в максимально широких терминах:

Предполагаем, что улучшение управления предприятием (потребность, цель!) как-то связано с проблемой разработки АСУП(ТС, которая предположительно преподнесет нам Пользу). Не уточняем ни характер, ни направленность этой связи (может быть вред!).

1. ИКР -- снять проблему разработки АСУП.

2. Рассматривается, что мешает достижению ИКР (иногда -почему мешает): указание на НЭ:

Снятию проблемы мешает необходимость ее решения, притом по отношению к каждому предприятию в настоящем и будущем.

3. При каких условиях НЭ (помехи) не мешали бы достижению ИКР? -- При каких условиях необходимость решения проблемы перестала бы мешать ее снятию?

Какого рода общие изменения могли бы быть произведены? Очевидно, во времени, в структуре объекта, в среде, во взаимодействии объекта со средой. Возможно появление нескольких решений-условий:

3а. Изменение во времени. Отнести проблему либо в будущее, либо в прошлое. В силу условия п.2 ее можно отнести только в прошлое, т.е. необходимость решения проблемы не мешала бы ее снятию, если б она была уже решена раз и навсегда.

Ответ какой-то нелепый, но не будем устрашаться, тьма, как известно, сгущается перед рассветом!

3б. Изменение объекта (АСУП). Необходимость решения проблемы не мешала бы ее снятию, если бы каждый раз это решение происходило бы "по мановению руки".

3в. Изменение в среде. Необходимость решения проблемы не мешала бы ее снятию, если б мы могли создать ситуацию, в которой эту проблему не требовалось бы решать.

4. Поскольку полученные нами "решения" неконструктивны, нам ничего не остается, как к каждому из них применить пункты 1- 3 данной процедуры.

Второй шаг процедуры.

Ветвь а:

1) ИКР - /.../ Проблема АСУП решена раз и навсегда.

2) Что мешает? /.../ Разнообразие предприятий.

3) При каких условиях не будет мешать? /../.

а) Изменения во времени не используются, ибо этот шаг был сделан, а ИКР -- "раз и навсегда". Хотя, если сумеете - попробуйте.

б) Если б структура АСУП не зависела от структуры предприятий.

Помеха: Надо иметь АСУП, учитывающую разнообразие предприятий.

При каких условиях не мешала бы ?

Например, АСУП, адаптируемое к предприятию, или предприятие, адаптируемое к АСУП, или легко модифицируемая АСУП (это не адаптация!) или генерация АСУП под предприятие, или ...

в) Если б предприятия были бы одинаковы.

Помеха: существование разнообразия.

При каких условиях не мешало бы ?

- небольшое число типов стандартных предприятий;

- блоки ("кубики" для создания предприятий;

- адаптация предприятия под АСУП.

Ветвь (б):

Ниже идет (КО). Каждый ответ получать от слушателей. Записывать необычные ответы!

1) ИКР3 -- АСУП создается "по мановению руки".

2) Помеха2 -- Объем работ по проектированию.

3) Условие2 -- ИКР3

а. Мгновенное проектирование.

б. Мгновенное внедрение

в. АСУП не зависит от структуры предприятия (см. ранее).

г. Предприятия одинаковы (см. ранее)

д. Вместо создания – обучить работников созданию АСУП.

1) ИКР3 – мгновенное проектирование.

2) Помеха3 – Объем проектируемой системы.

3) Условие3 (ИКР4)

а. Малый объем описания АСУП.

б. Мгновенное распараллеливание работы на независимые части.

в. Мгновенная обработка больших описаний.

а)

1) ИКР4 -- малый объем описания АСУП

2) Помеха4 – Необходимость точно упомянуть все соотношения в АСУП

3) Условие 4 -- Язык высокого уровня для записи техпроекта

Система описаний разных уровней проекта и

способы перехода

Система модулей на уровне техпроекта

Пакеты прикладных программ.

б)

1) ИКР4 – мгновенное распараллеливание работы на независи-мые части.

2) Помеха4 -- связность всего проекта

3) Условие4 -- Язык межблочных связей:

П.П.П.

АСУП в виде функций-запросов.

в)

1) Мгновенная обработка больших описаний

2) Невозможность человеку ускорить свои трудовые действия.

3) Автопроектирование АСУП

Создание упрощенной модели АСУП с переходом к проекту.

Система шаблонов, блоков, сочленяемых вручную в задачу.

1) ИКР3 – Мгновенное внедрение.

2) Помеха3 -- Несоответствие АСУП и предприятия.

3) Условие3 -- Если бы несоответствие самоустранялось

- легкость модернизации АСУП

- АСУП, адаптируемая к предприятию

- Предприятие, адаптируемое к АСУП.

Если бы несоответствие не сказывалось (см. "АСУП разработана раз и навсегда").

1) ИКР2Предприятия таковы, что им АСУП не нужна.

2) Помеха2 -- Сложность системы управления.

3) Условие2 - перенос управления "вниз", в АСУТП.

- перенос функций управления наверх.

- управление через материальные потоки.

Совокупность терминальных вершин дерева стратегий дает относительно полный перечень направлений деятельности в АСУП, НИОКР. Группируя их в значимые классы, мы получаем Сводный перечень направлений НИОКР:

1. Конструирование типовых проектов предприятий с встроенной АСУП

2. Конструирование предприятий с измененными производственными функциями

3. Типовая программа реконструкции предприятия под АСУП.

4. Адаптирующаяся (самоорганизующаяся) АСУП.

5. Модель АСУП на языке высокого уровня.

6. Рабочие языки проектирования высокого уровня.

7. Типизация проектных решений, улучшение технологии проектирования.

Отметим, что в первые два десятилетия большая часть этих идей появилась и была в той или иной мере опробована, но на это потребовалось 20 лет и 10 млрд руб. а данный анализ был проведен одним инженером за примерно месяц.

Ниже следует структурная схема анализа:

 

шаг

Развертка процедуры по вершинам дерева альтернатив

Ц1 П1 М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М
У1=Ц2 П2 М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М
У2=Ц3

П3

М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М
У3=Ц4

П4

М М М М М М М М М М М М М М М М М М М          
У4               М М М М М М М М М М              

Обозначения:

М - заполнитель типографского пространства (соответствующие клетки “заняты“ соответствующими условиями, помехами и ИКР)

Ц - цель=ИКР;

У - условие;

П - помеха.

Индекс - номер шага

Содержание таблицы:

Ц1 = ИКР1

Помеха1

0. Снять проблему разработки АСУП

Необходимость решать проблему для каждого предприятия

У1=ИКР2

Помеха2

1. АСУП разработана раз и навсегда

Разнообразие предприятий

У1=ИКР2

Помеха2

2. АСУП создается “по мановению руки“

Объем работ по проектированию

У1=ИКР2

Помеха2

3. Предприятия таковы, что им АСУП не нужны

Сложность систем управления

У2=ИКР3

Помеха3

1.1. Структура АСУП не зависит от структуры предприятия

Надо иметь АСУП, учитывающие разнообразие предприятий

У2=ИКР3

Помеха3

1.2. Предприятия одинаковы

Факт существования разнообразия

У2=ИКР3

Помеха3

2.2. “Мгновенное“ проектирование

Объем проектируемой системы

У2=ИКР3

Помеха3

2.2. “Мгновенное“ внедрение

Несоответствие АСУП и предприятия

У2=ИКР3

Отсылка

2.3. См. 1.1., 1.2
У2=ИКР3

Терминал

2.4. Вместо создания - обучение работников предприятия созданию АСУП
У2=ИКР3

Терминал

3.1. Перенос управления “вниз“, в АСУТП
У2=ИКР3

Терминал

3.2. Перенос функций управления “вверх“
У2=ИКР3

Терминал

3.3. Управление через материальные потоки
У3=ИКР4

Терминал

1.1.1. Генерация АСУП под заданные параметры
У3=ИКР4

Терминал

1.1.2. Легкость модификации АСУП
У3=ИКР4

Терминал

1.1.3. АСУП, адаптируемая к предприятию
У3=ИКР4

Терминал

1.1.4. Предприятие, адаптируемое к АСУП
У3=ИКР4

Терминал

1.2.1. Небольшое число типов стандартных предприятий
У3=ИКР4

Терминал

1.2.2. Блоки для создания предприятий
У3=ИКР4

Отсылка

1.2.3. См. 1.1.4
У3=ИКР4

Помеха4

2.1.1. Малый объем описания АСУП

Необходимость точно упомянуть все соотношения в АСУП

У3=ИКР4

Помеха4

2.1.2. мгновенное распараллеливание работы на независимые части

Связность всего проекта

У3=ИКР4

Помеха4

2.1.3. Мгновенная обработка больших описаний

Невозможность человеку ускорить свои трудовые действия

У3=ИКР4

Отсылка

2.2.1. Если бы несоответствие самоустранялось. См. 1.1.2., 1.1.3., 1.1.4., 1.2.3.
У3=ИКР4

Отсылка

2.2.2. Если бы несоответствие не сказывалось. См. 1.1.1 - 1.1.4., 1.2.3.
У4

Терминал

2.1.1.1. Язык высокого уровня для записи техпроектов
У4

Терминал

2.1.1.2. Система описаний разных уровней проекта и способы перехода
У4

Терминал

2.1.1.3. Система модулей на уровне техпроекта
У4

Терминал

2.1.1.4. Пакеты прикладных программ
У4

Терминал

2.1.2.1. Язык межблочных связей
У4

Отсылка

2.1.2.2. См. 2.1.1.4.
У4

Терминал

2.1.2.3. АСУП в виде функций запросов
У4

Терминал

2.1.3.1. Автопроектирование АСУП
У4

Терминал

2.1.3.2. Создание упрощенной модели АСУП с переходом к проекту
У4

Терминал

2.1.3.3. Система шаблонов, сочленяемых вручную в задачу

 

Литература: 1. Альтшуллер Г.С. "Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач", Новосибирск, "Наука", 1991, 225 с. 2. Альтшуллер Г.С. "Как научиться изобретать", Тамбов, 1961, 128 с. 3. Альтшуллер Г.С. "Основы изобретательства", Воронеж, 1964, 240 с. 4. Альтшуллер Г. "Алгоритм изобретения", 1969, 272 с. 5. Иловайский И.В., “Генерация средств достижения цели в сложных системах с помощью алгоритма изобретения ( на примере АСУП)“ -//Проблемы совершенствования систем управления отраслями, предприятиями, объединениями в промышленности: (Мат. конф). Опыт разработки и эксплуатации АСУ Новосибирск, 1977, с.79-84; 5с., Деп. ЧОУНБ 34.10. 6. Регулярный способ генерирования целей на примере выявления направлений в разработке АСУП -//Проблемы совершенствования систем управления экономикой. Тез. докл. Всес. симп. Ереван, 1986, 4с. Деп. ЧОУНБ 34.10. 7. Иловайский И.В. "Анализ проблемных ситуаций в инженерном деле", - //Создание и интеграция документальных и фактографических ИПС, Новосибирск, ГПНТБ, 1988, стр. 124-142. 8. Альтшуллер Г. "Алгоритм изобретения", 1973, 296 с. 9. Иловайский И.В., "Феномен техники как результат и сфера инженерной деятельности", 1984-1997, деп. ЧОУНБ; 10. Иловайский И.В., "Инженерное дело: маленькая энциклопедия" , 1999, деп. ЧОУНБ.

См. отдельно таблицу