5 марта 2017 г.

Меерович М. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМНОЙ СИТУАЦИИ И ВЫБОР УРОВНЯ РЕШАЕМОЙ ЗАДАЧИ.

Марк Меерович (Одесса, Украина)

Mark Meerovich (Odessa, Ukraine)

АНАЛИЗ ПРОБЛЕМНОЙ СИТУАЦИИ И ВЫБОР УРОВНЯ РЕШАЕМОЙ ЗАДАЧИ.

THE ANALYSIS of a PROBLEM SITUATION

and CHOICE of a LEVEL of a SOLUBLE TASK.

Наибольшую сложность при решении технических проблем вызывает анализ исходной ситуации и выбор направления решения проблемы. Алгоритм Г.С. Альтшуллера АРИЗ-85В предлагает начинать поиск решения «минимального уровня» - за счет изменения в подсистемах. При этом выбор решения закладывается уже на первом шаге АРИЗ-85В, но существующие правила анализа произвести четкий выбор не дают возможности.

В данной работе показано, что при анализе проблемной ситуации выбор уровня решаемой задачи закладывается формулированием потребности к системе, определением ее ОФ, выбором ПД системы и элементов, создающих системный эффект и обеспечивающих выполнение основной функции.

The analysis of the initial situation and the choice of the direction of solving of the problem is the hardest part of solving technical problems. Algorithm of G. S. Altshuller - ARIZ-85B offers to start looking to the solution from the "lowest (minimal) level" - through changing of the subsystem. In this instance, the choice of the solution is already set on the first step ARIZ-85B, but the existing rules of analysis don't allow for the possibility of making a clear choice.

In the following work it is shown that during the analysis of the problem situation, choice of solution of the problem being solved is set by formulating of the requirements of the system, determining the Primary Function of system, choosing the Principle of Operation of the system and elements, that create the system effect and guarantee execution of the Primary Function.

 

При анализе проблемной ситуации и поиске ее решения с помощью алгоритма АРИЗ-85В основная цель первой части определяется как «переход от расплывчатой изобретательской ситуации к четко построенной и предельно простой схеме задачи». При этом ориентация идет на решение минимальной задачи, когда «все остается без изменений или упрощается» [1], где под «все» понимаются только основная функция системы и ее состав - набор элементов, создающих системный эффект и позволяющий реализовать заложенный принцип действия.

Однако решение  практически всех задач, сформулированных как минимальные, приводит, за исключением редчайших случаев, к изменению состава системы, в том числе и рабочего органа,  что в свою очередь достаточно часто приводит к изменению принципа действия системы, то есть к решению максимальных задач разного уровня. При этом остается открытым вопрос, на каком этапе решения и каким образом происходит этот «переход».

Предполагается, что выбор решения закладывается уже на первом шаге АРИЗ-85В - при анализе исходной ситуации, но существующие правила анализа произвести четкий выбор не дают возможности. В алгоритме АВИЗ-2000\п\ [2] под анализ исходной ситуации отводятся три части, однако и они не позволяют выбрать уровень решаемой проблемы, что отчетливо видно на приведенных примерах. Так, при решении задачи №3 «Окраска изделия» в качестве главной функции указано «Окраска изделия», хотя поплавок с контактами необходим только для включения и выключения насоса; не указаны состав системы и принцип ее действия; перелив краски из ванны почему-то рассматривается как элемент выполнения главной функции [2, с.40]. Различны по уровню и предложенные решения: от внешне простейшего «Струя поступающей краски сама смывает с поверхности поплавка слой засохшего пигмента» через целый ряд вариантов, в которых поплавка вообще нет, до изменения способа подвески детали c использованием закона Архимеда.

Опыт решения целого ряда задач позволяет предположить, что тот уровень изменений, который необходимо будет внести в систему, определяется уже на первом этапе анализа ситуации при формулировании основной функции системы, ее принципа действия и, соответственно, состава элементов.

Покажем это на примере анализа уже упомянутой задачи «Окраска изделия». Кратко суть проблемы сводится к следующему: над ванной с краской конвейер, к которому подвешена деталь, опускается и окунает деталь в краску. Для компенсации расхода краски поставили подкачивающий насос. Управление насосом производится поплавком, который через рычаг воздействует на контакты. Однако на поплавок налипает краска, он становится тяжелее и тонет, не выключая насос при максимальном уровне краски. Как быть?

Решение любой задачи на модернизацию системы начинается (шаг 1 АРПС - алгоритм решения проблемных ситуаций) с анализа ситуации: формулирования основной функции (ОФ) системы, ее принципа действия (ПД) и определения основных элементов [3]. Здесь могут быть различные варианты:

а) Чтобы уровень краски в ванне поддерживался в пределах  «не более и не менее»,  нужно, чтобы поплавок тоже качался в этих же пределах в точном соответствии с уровнем краски.  Если это условие будет выполняться, то система будет функционировать нормально и обеспечивать поддержание необходимого уровня своевременным включением и выключением насоса. Тогда шаг 1 можно сформулировать так:

1а. Техническая система для ОПРЕДЕЛЕНИЯ максимального и минимального уровней краски в ванне путем ОПРЕДЕЛЕНИЯ положения поплавка состоит из ванны, краски, поплавка, рычага и контактов реле.

б) ОФ, ПД и состав системы можно рассматривать несколько шире:

1б. Техническая система для ПОДДЕРЖАНИЯ в заданных пределах необходимого уровня краски в ванне путем ее ПОДКАЧКИ НАСОСОМ состоит из ванны, бочки с краской, поплавка, контактов реле, насоса и труб.

в) Еще шире:

1в. Техническая система для ПОДДЕРЖАНИЯ в заданных пределах необходимого уровня краски в ванне путем ее ПОДАЧИ в ванну состоит из ванны, бочки с краской, насоса и труб.

г) Еще шире:

1г. Техническая система для ПОКРЫТИЯ наружной поверхности детали путем ее ПОЛНОГО ПОГРУЖЕНИЯ в краску состоит из конвейера, крюка, детали и ванны с краской.

д) И совсем широко:

1д. Техническая система для ПОКРЫТИЯ наружной поверхности детали путем НАНЕСЕНИЯ на нее краски состоит из детали и краски. (Как указывалось выше, именно так формулируется задача в [2].)

А теперь разберемся, какие возможности предоставляет каждая формулировка, какие нежелательные эффекты возникают при каждом варианте и какие изменения в системе необходимо будет произвести, чтобы обеспечить ее нормальное функционирование и избежать перелива краски из ванны.

Начнем с последнего варианта, наиболее общего. Формулировка «для ПОКРЫТИЯ наружной поверхности детали путем НАНЕСЕНИЯ на нее краски» ничего не говорит о СПОСОБЕ нанесения краски. А таких способов несколько. И совершенно очевидно, что если мы будем окрашивать наружную поверхность, например, пульверизатором или кистью, то никакой необходимости в ванне не будет, и проблема поддержания уровня отпадает сама собой. Правда, такое решение вызывает серьезный нежелательный эффект - необходимость менять всю технологию и перестраивать цех. Это решение для существующей технологии лежит на уровне надсистемы.

«ПОКРЫТИЕ наружной поверхности детали путем ее ПОЛНОГО ПОГРУЖЕНИЯ в краску» (вариант «г») - один из способов покраски деталей, причем самый простой. Нежелательный эффект, который здесь возникает, четко указан в ситуации: по мере расходования краски деталь не погружается в краску полностью. И возникает вполне реальная задача: погружать деталь полностью в краску вне зависимости от ее уровня. Изменения, которые необходимо будет произвести, затронут в основном конвейер и ванну.

Вариант «в» - для ПОДДЕРЖАНИЯ в заданных пределах необходимого уровня краски в ванне путем ее ПОДАЧИ в ванну - ничего не говорит о СПОСОБЕ подачи краски. Самый простой из них - самотеком из бочки, при этом объем подаваемой краски можно легко скоординировать со скоростью движения конвейера и ее расходом на покрытие деталей. И даже открывать и закрывать бочку можно командой на включение и выключение конвейера... Тогда и поплавок не понадобится... Есть и другие варианты...

Вариант «б» - «для ПОДДЕРЖАНИЯ в заданных пределах необходимого уровня краски в ванне путем ее ПОДКАЧКИ НАСОСОМ» уже требует, не затрагивая конвейера и детали, какого-то устройства для включения и выключения насоса. Поплавок здесь - ОДИН ИЗ ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ такого устройства. Ненадежность такого способа включения-выключения как раз и вызывает нежелательный эффект.

В варианте «а» возможные решения затронут только контактирующие друг с другом поплавок и краску: здесь нежелательный эффект - налипание краски на поплавок и изменение его веса, что приводит к ложному замыканию контактов и включению насоса.

Пять вариантов формулирования шага 1 определяют уровни возможных изменений и, соответственно, иерархию задач. Проведенный разбор показывает, что уже на первом этапе анализа ситуации выбор основной функции системы, ее принцип действия  и, соответственно, ее состав определят тот уровень изменений, который необходимо будет внести в систему для устранения возникающего нежелательного эффекта. Те изменения, которые затрагивают только подсистемы (для каждой данной системы), минимальны, в этом случае система их «не замечает» и принцип ее действия не меняется. Поэтому лучше, проанализировав ситуацию и выявив иерархию задач, начинать с самого нижнего уровня. И только убедившись, что все ресурсы элементов использованы и система исчерпала свои возможности, переходить на более высокий уровень и менять существующий принцип ее действия.

Подведем итоги анализа.

В варианте «а» в качестве ОФ заявлено определение уровня краски, а в качестве ПД выбрано воздействие поплавка на контакты через рычаг.  Поэтому в каждом из возможных решений останутся и поплавок, и рычаг для переключения контактов. Чтобы внедрить эти решения, необходимо будет произвести минимальные изменения. Такие изменения, кстати, по классификации Г.С. Альтшуллера, составляют группу решений первого уровня.

В варианте «б» в качестве ОФ заявлено поддержание в заданных пределах необходимого уровня краски, а в качестве ПД - способ: путем ее ПОДКАЧКИ НАСОСОМ. Здесь изменения будут более существенны. Они не затронут ПД системы - включения насоса с помощью контактов, но изменят способ воздействия на контакты (решение второго уровня).

В варианте «в» синтезируется новая система, основная функция которой - обеспечить поддержание нужного уровня краски, при этом способ подачи краски заявлен обобщенно - насосом. Значит, нужно будет определить принцип действия всей системы регулирования. При такой постановке проблемы вспомогательную функцию выполняют не только поплавок и контакты, но и насос. Теоретически это решение третьего уровня, но по масштабу реализуемой задачи ближе ко второму.

В варианте «г» по существу предлагается принцип действия системы (полное погружение детали в краску), который обеспечивает реализацию ОФ - покрытие ее наружной поверхности. При этом поддержание нужного уровня краски в ванне рассматривается как проблема, которую нужно решить для того, чтобы ОФ выполнялась наилучшим образом. В целом решение этой задачи - на третьем уровне.

Вариант «д» определяет потребность - защитить наружную поверхности детали - и ставит задачу (формулирует ОФ) в самом общем виде: путем нанесения на нее краски. И проблемы возникнут тогда, когда мы выберем принцип действия этой системы и начнем подбирать элементы, которые обеспечат реализацию ОФ. От выбора принципа действия будет зависеть и уровень решения - третий или четвертый.

Выбор уровня решаемой задачи (в том числе при синтезе новой системы), таким образом, закладывается:

- при формулировании потребности и ОФ системы, реализующей эту потребность;

- при выборе ПД системы и элементов, которые, выполняя вспомогательные функции, создадут системный эффект и обеспечат реализацию ОФ всей системы.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Альтшуллер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986. - 209с.

2. Иванов Г.И., Быстрицкий А.А.. Формулирование творческих задач. - Челябинск: Институт ТРИЗ, 2000. - 60с.

3. Меерович М.И., Шрагина Л.И. Основы культуры мышления. - М.: Школьные технологии, №5, 1997. - 200с.