8.2. АРИЗ. Пример разбора задачи. Часть 1. Анализ проблемы и построение ее модели

 

Пример разбора задачи по АРИЗ Альтшуллера

Исходное описание проблемной ситуации

Для изготовления бетонных труб большого диаметра (до 6 метров) между двумя концентрическими опалубками, сделанными из стали, заливают бетонную смесь (см. рисунок 7).

Для того, чтобы трубы получились высокого качества, бетонную смесь вибрируют с помощью вибраторов, закрепленных на опалубке. Принцип работы вибратора довольно прост. На оси электромотора закреплен эксцентрик. Когда мотор вращается, [вращается] и эксцентрик, нанося непрерывно удары по стенке опалубки. Опалубка начинает вибрировать, и эта вибрация передается бетону.

С точки зрения производственного процесса все хорошо. Проблема лишь в том, что возникает сильный шум, который разносится по окрестностям. Уровень шума примерно совпадает с уровнем шума, производимого работающим реактивным двигателем.

Как быть?

Рис.7.  Схема изготовления бетонных труб большого диаметра

 

Шаг 1.1. Описание выбранной проблемы

1.1.1. Краткое описание технической системы:  ее назначение и основные компоненты. Техническая система предназначена для производства бетонных труб.

Система состоит из двух концентрических цилиндрических опалубок, между которыми заливают бетон, и вибраторов, которые стучат по опалубке для уплотнения бетона.

Комментарий  1:

В рамках подхода классической ТРИЗ проблема сложна потому, что в ней скрыто противоречие. Правильно поставить задачу –  значит выявить это противоречие и четко его сформулировать. Для этих целей в АРИЗ предусмотрена система технических противоречий ТП-1 и ТП-2.

В результате корректной формулировки системы (для краткости мы не приводим здесь все  правила и рекомендации) мы получаем два параметра нашей технической системы (параметр 1 и параметр 2), которые связаны между собой через некий третий параметр (параметр 3) так,  что улучшая параметр 1, который зависит от параметра 3, мы ухудшаем параметр 2 и наоборот.

Мы опускаем весь процесс анализа исходной ситуации и приводим сразу систему противоречий.

Обратите внимание, что Использование ОТСМ-ТРИЗ модели «Элемент - Имя Признака - Значение Признака» позволяет более четко выстроить систему противоречий между параметрами (см. рис.)

1.1.2. Система противоречий:

ТП-1:

Если сила вибрации (параметр 3) велика (значение параметра 3) то плотность и однородность бетона (параметр 1) высока (значение параметра 1, расцениваемое как позитивное), но при этом уровень шума (параметр 2) очень высок (значение параметра 2, расцениваемое как негативное).

ТП-2:

Если сила вибрации (параметр 3) невелика (противоположное значение параметра 3), то уровень шума (параметр 2) удается понизить (значение параметра 2, расцениваемое как позитивное), но при этому плотность и однородность бетона (параметр 1) снижается (значение параметра 1, расцениваемое как негативное).

Параметр 1:	Плотность и Однородность бетона.
Параметр 2:	Уровень шума.
Параметр 3:	Сила вибрации.

Рис.8.  Схема системы противоречий, предлагаемая в рамках подхода ОТСМ-ТРИЗ

1.1.3. Результат, который необходимо получить чтобы решить задачу

Комментарий 2:

Если система противоречий выстроена верно и схема заполнена полностью, то формулировка третьей части первого шага не вызывает затруднений. Надо просто объединить позитивные значения параметров 1 и 2, как показано на схеме системы противоречий.

Для решения задачи необходимо обеспечить высокую плотность и однородность бетона (значение параметра 1, расцениваемое как положительное), при низком уровне шума (значение параметра 2, расцениваемое как положительное).

Комментарий 3:

Как видно из этого примера, использование моделей ОТСМ-ТРИЗ при выполнении шагов АРИЗ обеспечивает независимость механизма анализа проблемы от конкретной проблемной области. Ведь элементы систем из любой области деятельности человека можно описывать через параметры и их значения. При этом природа системы уже не играет особой роли. Важна объективная связь ключевых параметров системы друг с другом. Такую связь между параметрами в рамках подхода ОТСМ-ТРИЗ принято называть законом или эффектом. Таким образом, слова «закон связи параметров» и «эффект» в рамках подхода ОТСМ-ТРИЗ являются синонимами.

Шаг 1.2. Выявление Конфликтующих Элементов системы

Комментарий 4:

Задача этого шага – выявить несколько элементов системы, в которых позитивные и негативные эффекты, выявленные на шаге 1.1., связаны причинно-следственными зависимостями.

Как видно здесь и в дальнейшем шаги АРИЗ тесно связанны друг с другом и логично вытекают одни из другого. Если этого не наблюдается, то это означает что мы где-то допустили ошибку. Значит надо внимательно просмотреть все предыдущие шаги, найти и устранить ошибку в логике анализа.

Инструмент: вибратор и опалубка.

Изделия: бетонная смесь и шум, создаваемый вибратором.

Комментарий 5

Вибратор и опалубка вибрируют и уплотняют бетонную смесь. Это их основное назначение. Но при этом возникает нежелательный продукт – шум. Его-то и надо устранить обеспечив основное назначение инструмента. В рамках подхода ОТСМ-ТРИЗ для более качественного выполнения этого шага необходимо сформулировать цель системы, или как часто говорят – функцию. Но термин функция, имеет разночтения в разных подходах функцией называют разные вещи, а для определения функции используют разные правила. Чтобы избежать путаницы и помочь людям осваивающим классическую ТРИЗ и ее основной инструмент - АРИЗ, в рамках подхода ОТСМ-ТРИЗ мы не используем термин функция, а заменяем его такими словами, как желательный эффект, цель, назначение. Кстати – это одно из правил классической ТРИЗ – профессиональные термины должны заменяться простыми словами, используемыми в повседневной жизни. В рамках подходов ОТСМ-ТРИЗ мы идем еще дальше: вместо одного слова рекомендуем использовать группу слов-синонимов. Это позволяет увидеть анализируемое явление с разных точек зрения и глубже понять, что же собственно должна делать анализируемая система.

Для этих целей очень полезно использовать трехступенчатый алгоритм формулирования целей (функций, назначений, желательных эффектов).

Шаг 1.3. Построение графических схем системы противоречий

Комментарий 6:

Назначение этого шага – рефлексия по проделанной работе через построение графических – схем, описывающих проблему. При этом необходимо отслеживать логические связи между уже выполненными шагами АРИЗ. Каждые 2-3 шага в АРИЗ появляются шаги, предназначенные для рефлексии и проверки качества предыдущей части анализа. Это своего рода резюме о проделанной работе. Если схемы хорошо согласуются с предыдущими шагами, то можно продолжить работу и перейти к шагу 1.4. Если же между ними возникает некоторое рассогласование, то это сигнал к поиску допущенной где-то ошибки: либо в логике анализа при выполнении предыдущих шагов, либо в логике построения графических схем. Все шаги АРИЗ должны гармонично сочетаться друг с другом, логично вытекая один из другого.

Рис. 9. Графические схемы описывающие дилемму

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг 1.4. Выбор графической схемы, описывающей проблему

Комментарий 7:

В рамках подхода ОТСМ-ТРИЗ для правильного выполнения этого шага предлагается построить иерархию целей, которые должны реализоваться с помощью анализируемой системы. Это облегчает понимание того, что в классической ТРИЗ названо главным производственным процессом. В соответствии с правилами, проверенными многолетней практикой тысяч специалистов, применяющих АРИЗ, следует выбирать ту схему проблемы, которая ведет к достижению целей, указанных нами в иерархии и для реализации которых предназначена рассматриваемая система.

1.4.1. Иерархия целей:

Для строительства различных транспортных систем необходимы бетонные трубы большого диаметра необходимого качества.

Для производства таких труб с необходимым качеством бетона в опалубку заливается полужидкая бетонная смесь, после полимеризации которой мы получаем бетонные трубы.

Для получения нужного качества бетона в полужидкой бетонной смеси нужно возбуждать колебания, вибрацию.

Для возбуждения колебаний используются устройства, называемые вибраторами.

Для выполнения своей функции вибраторы с большой силой периодически стучат по стенкам опалубки, вызывая их вибрацию, которая передается затем бетонной системе.

Комментарий  8:

Как видим из приведенного примера, построение иерархии целей помогает глубже понять функционирование системы и то, для чего она предназначена.

1.4.2. Выбор схемы проблемы.

Как следует из иерархии целей, для строительства различных транспортных систем нам необходимы бетонные трубы высокого качества. Поэтому нам придется выбирать схему проблемы, которая обеспечивает наилучшее качество бетона. Т.е. ту схему, при которой необходимо наносить сильные удары, создающие сильный шум.

Итак, далее будем работать со схемой проблемы, при которой обеспечивается изготовление бетонных труб высокого качества, но при этом приходится сильно стучать по стенкам опалубки, вызывая сильный шум.

Комментарий  9

Людям, идущим с помощью АРИЗ по лабиринту проблемы впервые, иногда кажется что АРИЗ ведет не туда, что на самом деле надо идти в другую сторону, искать компромиссы и смиряться с некоторыми недостатками, упрощать задачу. Но по мере накопления опыта применения АРИЗ сначала при работе с одним-двумя десятками учебных задач, а потом и с реальными проблемами своими и своих заказчиков, решатели начинают понимать, что каждый шаг АРИЗ зажигает маленький фонарь, указывающий направление дальнейшего движения по темному лабиринту проблемы. Чем более тренирован человек в применении АРИЗ на основе классической ТРИЗ и ОТСМ-ТРИЗ, тем более он убеждается в том, что несмотря на все разнообразие лабиринтов проблем, по которым приходится пробираться через разного рода специальные термины и знания, все они имеют один четко проложенный маршрут от проблемы к решению. Причем маршрут этот никак не зависит от специальных профессиональных знаний. Но даже зная этот маршрут, пройти по нему без узкоспециальных знаний практически невозможно.

Механизмы, построенные на базе классической ТРИЗ и ОТСМ-ТРИЗ позволяют точно выбирать направление движения. Но для того, чтобы двигаться по лабиринту проблемы, недостаточно просто знать направление, необходимы еще и транспортные средства. Такими средствами служат знания, накопленные в той или иной предметной области. Достоинством инструментов анализа проблемы, построенных на базе ОТСМ-ТРИЗ и классической ТРИЗ, является то что они не только указывают направление движения, но и помогают выбрать соответствующее транспортное средство. Другими словами, инструменты ОТСМ и ТРИЗ позволяют из всего месива узкоспециальных знаний выбирать именно те, которые помогут решению проблемы. Если такие знания имеются, то мы неуклонно приближаемся к решению проблемы. Если же необходимых знаний нет, то инструменты ТРИЗ четко показывают, какого рода знания нужны для того, чтобы решить проблему в поставленном виде или определить обходной путь преодоления исходной проблемной ситуации.

Одним из важнейших шагов на пути к решению проблемы является шаг 1.5, усиление конфликта. Очень часто новички боятся этого шага и подсознательно стараются его обойти или выполнить чисто формально. Но АРИЗ – инструмент для мышления, а не вместо мышления. Формальное выполнение шагов АРИЗ, как правило, не приводит к решению проблем. Потому-то программные продукты на основе ТРИЗ, хотя и помогают формально правильно выполнять шаги, но не всегда приводят к решению проблемы. Эти программные продукты также не предназначены для замены мышления человека, они лишь помогают ему идти в правильном направлении. Чтобы видеть и понимать подсказки которые дает АРИЗ или какой либо современный программный продукт на основе ТРИЗ, необходимы достаточно глубокие знания самой ТРИЗ и механизмов работы инструментов, построенных на ее основе.

Интенсификация проблемы – один из таких шагов, формально правильное выполнение которых не поможет решению задачи до тех пор, пока человек, осваивающий ТРИЗ, не поймет глубинные механизмы, заложенные в простом, казалось бы, формальном шаге.

Этот шаг – один из индикаторов, позволяющих отличить профессионала в ТРИЗ от новичка. Для того, чтобы выполнять этот шаг правильно, необходимо научиться бороться с собственными стереотипами, мешающими решению проблемы. Освоившие его люди существенно повышают свой потенциал в области решения проблем.

Шаг 1.5. Усиление конфликта лежащего в основе проблемы

Вибраторы наносят по опалубке удары такой силы, возникающий от этого шум непереносим человеком даже на расстоянии сотен метров от места, где производятся трубы.

Однако при этом удается получить равномерную, неугасающую вибрацию стабильной амплитуды во всем массиве бетона.

Комментарий  10

Надо отметить, что приведенное выше усиленное описание конфликта сделано с учетом дополнительных правил, предложенных в рамках ОТСМ-ТРИЗ подхода. Эти правила помогают предотвратить формальное выполнение шага по усилению проблемы и проникнуть глубже в ее суть.

Это правило говорит о том, что при выполнении усиления конфликта необходимо не только усиливать негативную часть конфликта (сильный шум становится еще сильнее), но и потенциальный рост положительного, желательного эффекта, который может быть достигнут в этом случае (равномерная вибрация по всему массиву бетона).

Это позволяет еще раз проверить наличие прочной закономерной связи между желательным и нежелательным явлениями. Если же такой связи нет, то либо проблема поставлена неправильно, либо она может быть решение типовыми способами борьбы с такого рода нежелательными эффектами.

И последнее. Опытному специалисту по ОТСМ-ТРИЗ после выполнения этого шага уже будет видно направление решения. Менее опытный может все же обратить внимание на вещь, казалось бы, очевидную, но ускользавшую от взора специалистов пытавшихся раннее решить эту проблему. Проведя неформальное усиление конфликта (усилив как отрицательную, так и положительную его стороны), мы можем заметить, что на самом деле нам надо лишь равномерно, на протяжении всего массива шевелить бетонную смесь.

Так постепенно удается отходить от стереотипов, мешающих решению задачи, к тому варианту решения, который может оказаться приемлемым в конкретных условиях.

Обратите внимание, слово «вибрация» мы заменили на слово «шевелить». Это еще одно правило применения классической ТРИЗ: при работе над задачей надо заменять специальные термины функциональными, называя простыми словами действия, которые необходимо сделать. Как ни странно, это помогает сразу решить две противоположные задачи: с одной стороны описать ситуацию более абстрактно, с другой – лучше понять, что же конкретно нам надо делать с нашим изделием.

Шаг 1.6. Описание модели проблемы

1.6.1. Уточненное описание конфликтующих элементов:

Инструмент: мощный вибратор, сильно стучащий по опалубке.

Изделие. Бетонная смесь.

1.6.2. Усиленная формулировка противоречия:

Мощный вибратор так сильно стучит по опалубке, что амплитуда шевеления (движения, колебания, вибрации) бетонной смеси практически не затухает и одинакова во всем объеме бетонной смеси.

Но при этому возникает очень сильный и непереносимый человеком шум.

1.6.3.

В систему необходимо ввести некий икс-элемент, который обеспечит необходимую силу и амплитуду колебаний (движения, шевеления, вибрации) бетона и сделает работу вибраторов совершенно бесшумной.

Комментарий  11

Шаг 1.6. предназначен для рефлексии и подведения итогов по всей работе, проделанной в первой части АРИЗ. В итоге мы получили четкое описание проблемы. Которая будет анализироваться дальше. Это описание существенно отличается от исходного описания проблемной ситуации, и в дополнение к нему мы имеем уже одну подсказку, полученную на шаге интенсификации противоречия. Имея эту подсказку и четкое описание модели задачи, мы вполне готовы к тому, чтобы применить одно из типовых решений, хранящихся в фонде классической ТРИЗ – системе стандартов, построенной на описании технических систем сквозь призму взаимодействия веществ и полей. Для этого и предназначен шаг 1.7. АРИЗ Альтшуллера.

При работе с реальными задачами так и происходит. Но сейчас мы не будем выполнять этот шаг, так как он сразу выведет нас на решение предложенной проблемы, а наша цель показать, как работают другие аналитические инструменты АРИЗ.