Уровни решения изобретательских задач

Область применения: - выбор решательных и оценочных механизмов при решении задач - оценка значимости задач, стратегическое планирование создания изделия Преимущества: - дает возможность концентрировать усилия решателя в нужном направлении - определяет значимость решения для научно-технического прогресса Недостатки: - трудности прогноза уровня решения - некоторая размытость ступеней градации Общие положения: Решения изобретательских задач по качеству и и степени трудности процесса решения делятся на 5 уровней сложности. Это вызвано тем, что в общей массе изобретательских решений существует значительное различие в степени новизны и оригинальности, общественной значимости и полезности, долей творческого акта и его качественным уровнем в процессе работы над задачей. Впервые градация решений по уровням сложности была предложена Г.С.Альтшуллером в 1979г. По каким же стратегиям он предложил отличать сложное решение от простого? По степени изменения объекта и по количеству проб и ошибок, необходимых для этого изменения. Например: в решениях задач на первом уровне сложности объект (устройство или способ) не изменяется, и для решения необходимо перебрать от 1 до 10 вариантов; на втором – объект меняется. но не сильно, нужно перебрать 10-100 вариантов; на третьем - объект меняется сильно, нужно перебрать 100-1000 вариантов; на четвертом - объект меняется полностью, нужно перебрать 1000-10000 вариантов; на пятом – меняется вся техническая система (от 10000→∞ вариантов). Т.е. сложность решения можно оценить в затратах времени, количеством выполненных проб, в объеме и диапазоне примененных при решении знаний или в характере изменений объекта. Зная полученный ответ, можно оценить его вклад в мировой научно-технический прогресс и определить, была ли решена именно исходная задача (первый уровень), либо она была полностью изменена (третий уровень), или была разрешена совершенно новая крупная проблема (пятый уровень). Решение задач высших уровней качественно отличается от решений 1-го уровня. Если, например, средства для решения на 1-ом уровне лежат в пределах одной узкой специальности, то ответы на 3-м уровне нужно искать уже в других отраслях техники, т.е. yзкo профессиональных знаний становится недостаточно, а на 4-м уровне - ответы зависят от знаний малоизвестных физических, химических и других эффектов. Обнаружился порядок - узкий специалист не может уверенно решать сложных задач на высоком уровне! Но ведь именно решения высокого уровня существенно влияют на ускорение технического прогресса, обеспечивают высокую конкурентоспособность и перспективность изделий. В многолетней практике решения задач по методике, основанной на ТРИЗ, обнаружилось, что для различных уровней решения, как правило, применяются свои специальные инструменты и оценочные критерии. На базе этих знаний был создан новый подход для эффективного решения различных практических задач. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УРОВНЕЙ 1. Средства прямо предназначены для цели. Система меняется незначительно. Задача и средства решения в одной специальности. Нет перестройки иерархии систем. Готовое решение для готовой задачи. 2. Частичное изменение элемента системы, изменение объекта. Задача в пределах одной отрасли техники. Способы решения – по родственным системам. Выбор из нескольких задач (решений). 3. Сильное изменение объекта (полное - одного элемента системы, частичное – остальных). Межотраслевое решение. Изменение исходной задачи. Противоречие и способ его разрешения - из одной науки. 4. Полное изменение объекта (синтез новой системы). Решения из науки, а не из техники, применение из различных наук. 5. Полное изменение системы. Сочетание сложных проблем. Нет прямых указаний на противоречие, они возникают при синтезе системы. Открытие, принципиально новая система, отрасль. Новая проблема, новый принцип. Характеристики опознания уровня сложности решения задач: Решения первого уровня сложности. Другое название - "мельчайшие решения" - не связанное с устранением технического противоречия (решения компромиссные, конструкторские, типа "золотая серединка', оптимизационные). По МПиО для их решения требуется не более 10 проб. Решения очевидны каждому специалисту (часто и неспециалисту), они тривиальны. Задача и средства ее решения лежат в пределах одной профессии (одного раздела какой-либо отрасли). Примерная доля таких решений в патентном фонде - 32%. В качестве исходной задачи обычно применяется первичная трактовка задачедателя, в качестве критерия оценки решения - здравый смысл. Такие решения качественно не изменяют объект и на технический прогресс влияния не оказывают. Поскольку вся система высшего и среднего образования построена на получение «оптимизационных» решений, считается, что решать задачи на первом уровне сложности может каждый человек за несколько минут или часов. Решения второго уровня сложности. Другое название - "мелкие решения". Эти решения связаны с преодолением технического противоречия (ТП), поэтому оказывают некоторое влияние на технический прогресс. Для устранения ТП обычно применяют способы, известные в данной отрасли (например, машиностроительная задача решается способами, уже известными в машиностроении, но применительно к другим техническим системам). При этом меняется (частично) один элемент системы. Для получения решения 2-го уровня требуется обычно от 10 до 100 проб. Примерная доля таких решений в патентном фонде = 45%. Решение не каждому очевидно, даже специалист может "выдохнуться" после нескольких десятков пустых проб. Задача подается обычно в неконкретной, многовариантной форме. Поскольку решению задач, содержащих ТП практически почти нигде не обучают, на получение ответов этого уровня требуется без знания методики от многих часов до нескольких дней. В производственной практике (в отличие от патентного фонда) решение 2-го уровня составляют зачастую 70-80%, поэтому чрезвычайно важно владеть методологией решения задач этого уровня! Пример: При ручной дуговой сварке сварщик видит через синий светофильтр защитной маски только зону горения дуги. Но при определенных условиях сварщику нужно видеть через светофильтр и окружающую зону сварки обстановку - стыки деталей и т.д. Что обычно применяется для подсветки? - Фонарик! Это решение первого уровня сложности применить для подсветки очень мощную прожекторную лампу, соизмеримую по силе света с силой дуги. Здравый смысл подсказывает – это должна быть лампа мощностью ≈100 кВт! Но это же колоссальное удорожание сварочного процесса! А теперь посмотрим решение на 2-м уровне: защитный щиток сварщика выполнен в виде сферического отражателя с зеркальным покрытием со стороны горения дуги. Свет горящей дуги отражается от щитка и фокусируется, на нужном для сварщика участке свариваемых деталей. Даже без экономических выкладок видно, что 2-й вариант решения дешевле во много раз. - И, забегая вперед, скажем: решения 2-го уровня всегда эффективней решений первого, хотя для таких ответов нужны определенные знания и навыки. Решения третьего уровня сложности: Другое название - "средние решения". Решения связаны с преодолением острого технического противоречия, причем задача и средства преодоления ТП лежат в пределах одной науки (механическая задача решается механически, химическая -химически и т.д.). Это уже хорошие решения, полностью изменяющие один из элементов системы (например, изменяется фазовое состояние работы органа" твердое становится жидким. Часто решения основаны на сочетании нескольких физических эффектов (иногда малоизвестных), используются "хитрые" приемы и неожиданное применение известных эффектов. Количество вариантов решения лежит в пределах 100-1000; примерная доля в патентам фонде - 19%; ответы значительно влияют на ускорение технического прогресса Методика решения задач на этом уровне требует достаточно больших временных затрат на обучение, но обеспечивает высокую конкурентоспособности, изделий, при разработке которых была решена на 3-м уровне сложности хотя бы oдна задача. Время решения по МПиО - недели и месяцы. Пример: При разработке холодильного костюма для горноспасателей, действующих при подземных пожарах, выяснилось, что вес охлаждающего вещества (льда, сухого льда, сжиженного аммиака) не должен превышать 8 кг. А по расчетам требовалось не менее 20 кг. Противоречие было настолько острым, что задача казалась неразрешимой. Был предложен скафандр, выполняющий две функции – газовую и тепловую защиту. Скафандр работал на сжиженном воздухе, сначала воздух испарялся и нагревался, поглощая тепло, потом шел на дыхание. Ненужным становился отдельный дыхательный прибор, запас холодильного вещества доходил до 20, даже до 30 кг! В таком скафандре можно было ремонтировать раскаленную мартеновскую печь! Решения четвертого уровня сложности: Другое название - "крупные решения". На этом уровне синтезируется новая техническая система. Противоречие обычно видно не четко, т.к. относится не к новой ТС, а к прототипу старой ТС. На этом уровне противоречия устраняются средствами, подчас далеко выходящими за пределы науки, к которой относится задача (например, "механическая задача решается химически). Число вариантов решений от 1000 до 10000. Доля в патентном фонде ≈ 3,7%. Решения этого уровня обычно ищутся не в технике а в науке –обычно в мало применяемых физических и химических эффектов и явлений. Время решения по МПиО месяцы и годы. Влияние таких решений на научно-технический прогресс очень значительно. Решение задач такого уровня требует глубоких знаний методики и большого информационного фонда. Экономический эффект от таких решений обычно весьма велик. Время решения по МПиО – обычно годы! Пример. В процессе изготовления листового стекла раскаленная стеклянная лента поступает на роликовый транспортер. Чем меньше диаметр роликов, тем ровнее поверхность стекла. Однако, с уменьшением диаметра роликов резко усложняется изготовление и эксплуатация конвейера. Приходится мириться с тем, что поверхность стекла получается волнистой, а потом полировать стеклянные листы. Было предложено вместо конвейера использовать ванну с расплавленным оловом. Изготовление такого конвейера несложно, транспортировка по нему сопровождается полированием поверхности изделия. Идея жидкого транспортера нашла применение при решении ряда других задач. Решения пятого уровня сложности: Другое название - "крупнейшие решения". Синтезируется принципиально новая «пионерная» техническая система. Противоречия появляются лишь в процессе синтеза системы. Число рассмотренных вариантов имеет порядок десять тысяч и в принципе не ограничено. Для создания решения 5-го уровня нужно предварительно сделать открытие. Обычно решение 5*го уровня, несмотря на ценность идеи, само по себе нереализуемо. Для широкого применения необходимо подкрепить это решение решением ряда задач на более низком уровне. В результате создается новая отрасль техники. Примерами могут служить изобретение радио и создание электротехники; изобретение лазера, самолета, фотографии и т.д. Доля таких решений в патентном фонде - 0,3% Значение для научно-технического прогресса - огромное, приводит к революционным изменениям. Обычно для решения нужны новые знания из реестра открытий. Выводы: от наложенных ограничений (временных, ресурсных. информационных. организационных, финансовых и т д ) на разных уровнях. Например, задачу "устранить вибрацию электрического генератора можно решить на 1-м уровне - подложить упругие опоры, подушки, на 2-м уровне - создать гидравлическую демпфирующую систему 1)Чем выше уровень pешения – тем оно прогрессивнее, конкурентоспособнее, сильнее влияет на ускорение научно-технического прогресса. Если вспомнить, что для обеспечения конкурентоспособности вновь выпускаемого изделия и него нужно ввести достаточное количество новинок (на пример, для сверхнового утюга не менее 55-60 новинок), то можно заключить, что при дублировании какого-то изделия все основные решения нужно перевести как минимум на один уровень выше. 2) Поскольку система определения уровня решения задач, приведенная выше, довольно громоздка, и не очень конкретна, в практической деятельности применяется упрощенный подход, основанный на многолетней практике решения задач: каждый уровень решения, имеет «свои» решательные инструменты; поэтому , с некоторой долей приближения, будем считать. что применяя определенный решательный механизм, мы получаем определенный уровень решения. Этого обычно достаточно для стратегического планирования развития нужной системы. 3) Чем выше уровень решения задач, тем сложнее оценить по «достоинству» качество и красоту решения. "Здравый смысл" хорошо работает на 1-м уровне, очень плохо – на 2м и совершенно бесполезен на 3-4 уровнях. Поэтому оценка решений на 2-3 уровнях производится по новым объективным критериям, их нужно изучать и оперировать только при оценке решений. 4) Может создаться впечатление, что решения 1-го уровня получаются очень легко, разве трудно перебрать десяток вариантов? Тем не менее, для очень многих инженеров (не владеющих "методикой") даже это сложно! Они останавливаются на первом, в крайнем случае на 2-м и 3-м варианте и начинают его разрабатывать, не получив удовлетворительного решения. Такое явленние - результат существующего уровня инженерного образования, его направленности на воспитание исполнителя, а не творца. Уровни решения дают возможность объективной оценки деятельности инженера: ведь для научно-технического процесса ОДНО решение 3-4 уровня важнее тысячи "первоуровневых" ответов! Противоречия. Административное несоответствие. Основные признаки - несоответствие в производственной ситуации желаемого и действительного. Обострение старых и появление многих новых технических и социальных задач на уровне над системы. Причины – отсутствие новой или исчерпывание возможностей старой технической системы для удовлетворения повышенной или вновь возникшей потребности. Последствия – повышение вредного влияния на надсистему, природу, человека. Условия разрешения – анализ ситуации. Локализация нежелательного явления, перевод в надсистему и выявление технического противоречия. Техническое противоречие. Основные признаки – ухудшение каких-либо частей системы при улучшении других. Возникновение нескольких новых технических задач на уровне системы. Причины – исчерпывание возможностей технической системы. Неверный выбор места изменения системы. Борьба со следствием, а не с причиной. Последствия – усложнение системы и надсистемы, резкое повышение материальных и экономических затрат. Условия решения – проведение причинно-следственного анализа, выявление первопричины возникновения нежелательного явления и микро задачи в подсистеме. Определение физического противоречия. Физическое противоречие. Основные признаки – возникновение противоречивых требований к физическому состоянию одного элемента подсистемы. Выявление одной новой физической задачи на уровне подсистемы. Необходимость внесения изменений в один элемент или его часть. Причины – несоответствие состояния вещества элемента или вида энергии требуемому. Последствия – усложнение системы, введение новых элементов и новых видов энергий. Все права защищены © 2008 Балезин Н.М.