Алгоритм выбора инженерных задач - АВИЗ

Иванов Г.И. Россия. Быстрицкий А.А. Россия

Информация о авторах

     Геннадий Иванович Иванов,  мастер ТРИЗ, член региональной организации «Ангарск -ТРИЗ», сотрудник ООО «Внедрение новых технологий», инженер, конструктор высшей категории, автор более сотни изобретений. ТРИЗ занимается с 1975 года. Провел на промышленных предприятиях  России и за рубежом более 70  учебно-практических семинаров с решением реальных производственных задач. Автор нескольких книг и многих публикаций по методологии творчества.

     Александр Анатольевич Быстрицкий, ведущий консультант и преподаватель ТРИЗ, член региональной организации «Ангарск -ТРИЗ», сотрудник  ООО «Внедрение новых технологий», кандидат технических наук, автор нескольких изобретений. ТРИЗ занимается с 1980 года. Имеет публикации по методологии творчества, ведет исследования в области законов развития технических систем и РТВ.

 

 Аннотация:

     Предлагается алгоритм  формулирования задач из производственно - технологической проблемной ситуации, учитывающий проверку проблемы на ложность, поиск первопричины, анализ вещественно – полевых ресурсов и их привлечение для разрешения противоречий.

Ключевые слова:  Проблема, функция, нежелательное событие, нежелательный элемент,  ресурсы, идеальный конечный результат, противоречия.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Материал для этой работы крупицами собирался в течении многих лет и является  результатом многих десятков практических семинаров по Теории Решения Изобретательских Задач, проведенных на промышленных предприятиях России и в зарубежных странах .

Известно, что в ТРИЗ хорошо развиты решательные инструменты - АРИЗ, стандарты, приемы и другие, но в меньшей степени изучены вопросы формулирования задач, особенно, из производственной ситуации [1, 2, 3. 4].

Усилия многих разработчиков направлены на решение именно этой проблемы [5,6,7,8,9,10]. Однако, дело усложняется тем, что исходная ситуация, с которой приходится сталкиваться решателю на производстве, почти всегда имеет массу неопределенностей и неточностей,  что приводит к ошибкам уже в начале анализа.

Своей исходной мыслью авторы считают, что любая производственная проблема, имеет свою первопричину и поэтому в первую очередь необходимо найти место и время ее возникновения.  Затем необходим анализ ресурсов в месте первопричины и их привлечение для разрешения противоречий. Казалось бы, что эти простые и давно известные истины понятны всем.

Однако, большинство решателей неизбежно испытывает трудности перед  вопросами:- «Что считать за первопричину?» «Где место и момент ее возникновения?»,  «Какие лучше привлекать ресурсы для решения задач?» Многие даже опытные специалисты, хорошо изучившие и усвоившие решательные инструменты ТРИЗ, останавливаются в растерянности, встречаясь с новой производственной проблемой. Они говорят: «Дайте мне четко формулированную  задачу, и я предложу ее решение». Увы, на производстве, не бывает «четко сформулированных задач»…

 Сложность взаимосвязей и многоярусность отношений в иерархии технических систем затрудняют выявление главного звена в цепи нежелательных явлений и событий. Поэтому вопрос выявления  задач из производственной ситуации по прежнему остается актуальным.

      В этой работе мы предлагаем некоторые подходы к решению указанной проблемы.  Элементы нашей методики впервые были применены в 1987 году в г.Дальногорске на предприятиях промышленного объединения "Бор". (Стенограмма семинара хранится в архиве Ангарского центра методологии научно-технического творчества)

Первый вариант алгоритма выбора задач из производственной ситуации – АВИЗ 93,  авторов  Иванова Г.И., Быстрицкого. А.А., Никитина В.Н., был  доложен на Петрозаводском семинаре в 1993 году и одобрен  Генрихом Сауловичем  Альшуллером.

Дальнейший опыт, накопленный при решении реальных производственных задач, позволил усилить некоторые положения методики и создать алгоритм АВИЗ2000(ПТ), который  был доложен на съезде Международной Ассоциации ТРИЗ  в 2005 году.

Предлагаемый для ознакомления последний вариант мини алгоритма - АВИЗ 2006(ПТ) сохраняя логику предшествующего, имеет более четкую направленность на выявление противоречий, что позволяет с большей уверенностью формулировать задачи. 

По глубокому убеждению авторов каждый вид проблемной ситуации - производственно-технологической, конструкторской, исследовательской, аварийной требует своего отдельного алгоритма. Поэтому в планах авторов намечено не только совершенствование уже созданного алгоритма,  но и разработка  новых.  С брагодарностью примем все критические замечания по данной работе. Наш адрес - ivano@irmail.ru

 

Выражаем благодарность  Бдуленко М.К. Балакерскому  И.А. Быстрицкому А.А. Веселкову С.Н., Гасанову А.И. Гальетову В.П. Голикову С.К,. Герасимову В.,Ивановой Л.И. Иванову И.Г. Кондрат С.А Кожевниковой Л. А., Калошину Н.Г.,., Канеру В.Ф., Качугину И.Б., Кареву А.А. Кондратьеву А.Н. Королеву В.А. Митрофанову В.В., Михайлову В.А. Петрову В.М.  Подкатилину А. СелюцкомуА.Б., Склобовскому К.А., Сибирякову В.Г., Суркову П.П.В., Хоменко Н., Чуксину П .и многим другим  коллегам за конструктивную критику, замечания, предложения и помощь при создании алгоритма.

 

Мини Алгоритм Выявления Инженерных Задач из производственно- технологической проблемной ситуации - АВИЗ 2006 (П.Т.)

  Мини алгоритм составлен на основе материалов Теории Решения Изобретательских Задач – ТРИЗ (автора Г.С. Альшуллера) и предназначен для выявления и формулирования задач при нарушениях и сбоях в различных  производственно-технологических процессах.

ВНИМАНИЕ!

Пользование данным алгоритмом предполагает знание основ ТРИЗ.

Прежде чем приступать к работе по данному алгоритму, необходимо убедится в том, что   рассматриваемая ситуация действительно относится к производственно- технологической проблеме (См. приложение №1 «Виды технических проблем»).  Затем  необходимо описать проблему в свободном изложении, но с обязательными ответами на вопросы: - «ЧТО?», «ГДЕ?», «КОГДА?» и «ПОЧЕМУ?»  (См. приложение №2 «Уровни описания проблем» и  №3 «Рекомендации  по описанию производственно - технологической проблемы»)

  Напоминаем, что алгоритм только  повышает эффективность творческого применения

   инженерных  знаний, но не заменяет их

 

Основные принципы алгоритма:

Ø        Не бороться с  проблемой, а создавать  условия, при которых она не  возникает.

Ø        Что порождает проблему, то и должно ее устранять.

Ø        Формулировать задачу необходимо  в месте ее начального возникновения. Чем

        дальше от первопричины формулируется задача, тем сложнее потребуется решение.

Ø        Для эффективного решения используют ресурсы только в зоне возникновения задачи.

Ø        Большие изменения в системе надо получать малыми изменениями в подсистеме.  

Ø        Текст идеально составленной задачи  несет в себе … ответ.

 

Основные шаги алгоритма:

1. Проверка  проблемы на ложность

1.1.        Выяснить, возникают ли вредные последствия в будущем на уровнях системы,

                надсистемы и подсистемы,  если проблему не решать.

1.2.        Выяснить, не является ли проблема результатом устаревших или ошибочных

                 указаний и распоряжений, произведенных в прошлом.

1.3.        Выяснить, не является ли проблема  результатом ошибочных или излишних

                 действий  совершаемых в настоящем на предыдущих технологических постах.

1.4.        Проверить возможность самоустранения проблемы на последующих постах.

1.5.        Проверить возможность передачи проблемы элементам надсистемы, для которых

                 она является  полезной при выполнении их функции.

При отсутствии положительных решений, продолжить анализ с пункта 2.  

 

2.     Определение  главной  функции рассматриваемой системы.

    Под главной функцией понимается основное технологическое(!) назначение системы.

    Если сложно выделить главную функцию, выбрать ту, при  которой возникает проблема.

   Для определения функции применить два слова – сказуемое (глагол) и существительное.

3.     Определение   Нежелательного События  - Н.С. 

Под Нежелательным Событием понимается возникновение какого-либо нежелательного  физико-химического процесса или явления, оказывающего вредное влияние на выполнение главной функции. Для определения Нежелательного События рекомендуется использовать два слова – существительное и глагол.

4.     Определение места   возникновения  Нежелательного События.

       Указывается конкретное  место в технологическом оборудовании (узле), где впервые

        начинает проявляться Нежелательное Событие.

5.     Определение  момента  возникновения  Нежелательного  События.

        Указывается конкретный функциональный момент или физико-химический процесс

        при  совершении  которых возникает  Нежелательное Событие.

6.     Определение Нежелательного Элемента – Н.Э.

Под Нежелательным Элементом понимается элемент (вещественный или полевой), который находится в месте Нежелательного События и является  причиной его возникновения  

7.     Определение места и момента возникновения Нежелательного Элемента.

       Определить место в технологической цепи, где впервые возникает  или проявляется

       Нежелательный Элемент.

 

7.1.                   Если Нежелательный Элемент возникает не в месте обнаруженного Нежелательного События (см.п.4), то, двигаясь  по технологической цепочке или физическому процессу назад, найти истинное место его первичного возникновения. 

7.2.                    Если в месте  первичного возникновения Нежелательного Элемента невозможно или запрещено вносить какие-либо изменения то, отступая от этого места назад остановиться там, где запрет  уже не действует и имеется возможность вносить изменения.

Примечание:

Изобразить крупным планом место возникновения (нахождения) Нежелательного Элемента, указав все (!) имеющиеся там элементы и элементы примыкающих систем. Найденное место возникновения Нежелательного Элемента является Оперативной Зоной – О.З., в которой будут производиться в дальнейшем все необходимые изменения.

 

8.         Учет и анализ имеющихся  Вещественно- Полевых Ресурсов - ВПР.  

Учет и анализ ВПР производится  в месте возникновения Нежелательного Элемента (см.п.7)

 

8.1.                    Из веществ первую очередь учитывается сам Нежелательный Элемент, затем остальные вещества, находящиеся в рассматриваемой зоне и, наконец, вещества ближайших (примыкающих) систем и надсистем.

 

8.2.                   У каждого обнаруженного вещества определить имеющийся у него полевой ресурс - (энергию, свойства), носителем  которых он является.

  Так же, зафиксировать поля, источники которых находятся за приделами рассматриваемой зоны, например, гравитационное поле Земли, различные электромагнитные волны, радиационное излучение и т. д.

 

8.3.                       Выявленные вещества распределить по группам:

         -  Вредные,

         - Избыточные

         -  Нейтральные,

         -  Полезные.

8.4.                       По каждой группе (см. п.8.3.) составить отдельную  иерархическую таблицу, в которой расположить вещества по степени их энергонасыщенности и представительства в рассматриваемой зоне. Во всех случаях на первое место  ставить Нежелательный  Элемент и вредные ресурсы

9.  Составление задач спозиции Идеального Конечного Результата  ИКР

   Поочередно, используя выявленные ресурсы, - в первую очередь Нежелательный Элемент, затем вредные, избыточные, нейтральные и, в последнюю очередь, полезные, составить ряд задач по нижеследующей схеме:

     «Элемент (указать элемент из п.8.4), используя (указать его полевой ресурс из

      пункта 8.2), не допускает (указать Нежелательное Событие, пункт 3)»

   По этой же схеме составить все остальные задачи.

Примечание.

В некоторых случаях целесообразно формулировать задачи с одновременным (совместным) использованием  двух и более  ресурсных элементов.

 Желательно каждый вариант задачи пояснять  двумя рисунками «Как есть» (п.7.3). и «Как надо» (по формулировке задачи). Для уменьшения влияния инерции мышления, рекомендуется использовать метод Моделирования Маленькими Человечками (ММЧ). 

10.  Выявление  противоречий в задачах.

В каждой задаче (составленной в п.9) выявить элемент, который для достижения поставленной цели (ИКР) испытывает несовместимые (противоречивые) требования по своему физическому(!) состоянию. Зафиксировать эти требования в следующих редакциях:

          10.1. «Элемент (указать элемент из п.9,)  чтобы  выполнить (указать  функцию

                     из п.2)  должен быть (указать первое требуемое действие или физическое

                     состояние, которое, как правило, уже  выполняет рассматриваемый элемент)

          10.2. «Элемент (указать тот же элемент из п.9) чтобы  устранить (указать

                      Нежелательное Событие из п. 4.) должен быть (указать второе требуемое

                      действие или физическое состояние, которое не выполняется элементом, но

                      которое необходимо для достижения поставленной в п.9 цели)

11.Уточнение формулировок задач.

 Пересоставить задачи с учетом выявленных  в пункте 10 противоречий, при этом:

         11.1. Если требования, обозначенные в пунктах 10.1. и 10.2. необходимо выполнить в один и тот же момент, то такое противоречие разрешается разнесением этих требований в пространстве элемента.  Задача составляется по  следующей схеме:-

    «Элемент (указать элемент из п.10) для устранения (указать Нежелательное Событие п.3) разделяется на две части, одна из которых, (указать первое требуемое действие или физическое состояние из п.10.1.) а другая, используя (указать полевой ресурс элемента из п.8.2.) в это же время (указать второе требуемое действие или физическое состояние из п.10.2)»

 

         11.2. Если требования, обозначенные в пунктах 10.1. и 10.2. необходимо выполнить в одном и том же месте, то такое противоречие разрешается разнесением этих требований  во времени. Задача составляется по  следующей схеме:-

 

      «Элемент (указать элемент из п.10), для устранения (указать Нежелательное Событие п.3) во время (указать технологический момент из п.5) выполняет или становится, (указать первое требуемое действие или физическое состояние из п.10.1.) а во время (указать другой технологический момент) используя (указать полевой  ресурс элемента из п. 8.2) выполняет или становится (указать второе требуемое действие или физическое состояние из п.10.2).

 

          11.3. Если требования,  обозначенные в пунктах 10.1. и 10.2. необходимо выполнить в одном(!) месте и в один(!) момент, а приведенные в пунктах 11.1 и 11.2. принципы не эффективны, то такое противоречие разрешается изменением системных отношений в самом элементе.

Для этого используются следующие приемы:

·   Преобразование элемента в би или полисистему (дробление),

·   Перевод элемента в другое агрегатное состояние – твердое, жидкое, газовое, плазменное, (полевое).

·   Использование возможностей имеющихся на  микроуровне вещества элемента, путем  реализации какого - либо физико – химического или иного эффекта. (См. сборники физических, химических, геометрических, биологических и иных эффектов)

В этих случаях задача пересоставляется по ниже следующему  варианту:

   - «Элемент (указать элемент из п.10), для устранения (указать Нежелательное Событие п.3) во время (указать технологический момент из п.5) становится ( би системой, или поли системой, (дробится) или принимает другое агрегатное состояние или проявляет определенный физико – химический эффект (указать нужное) ) и выполняет (указать желаемое действие, функцию п.2)»

Примечание.     

Каждый  вариант необходимо пояснять  двумя рисунками:  «Как есть» и «Как надо».

 Для получения окончательных решений полученные задачи  решают инструментами ТРИЗ – приемы, стандарты, вепольный анализ, АРИЗ.

12.    оценка полученных  ЗАДАЧ.

    Отобрать из ряда сформулированных задач (или решений, если они появились на этом

    этапе) те, которые устраняют недостаток и приближают систему к идеалу, то есть: 

• Упрощают конструкцию, с обеспечением выполнения функции и надежности работы.
• Увеличивают количество выполняемых системой функций (при введении незначительных конструктивных изменений).
• Сворачивают элементы системы в рабочий орган.
• Передают, хотя бы часть функций элементам надсистемы.

Примечание:

В реальной практике возможны случаи, когда предпочтение отдается не лучшим (приближенным к идеалу) формулировкам и решениям, а тем, которые хотя и являются громоздкими и энергоемкими, но в данный момент имеют возможность быстрого внедрения, так как могут быть использованы уже имеющееся  готовое оборудование и материалы. Однако, в дальнейшем, при возрастании экономических требований, необходимость вернуться к  первым формулировкам  и решениям будет обостряться.

Литература:

    1  Г.С. Альшуллер. Творчество как точная наука. Москва. ”Советское радио” 1979г.

    2  Г.С. Альшуллер. Найти идею. Новосибирск. “Наука” 1986

    3 Г.С. Альшуллер, Б. Л. Злотин, А. В. Зусман, В. И. Филатов. Поиск новых идей. Кишинев.“Картя Молдовеняска”. 1989г

    4   Ю. П. Саламатов. Как стать изобретателем. Москва. “Просвещение”. 1990г.

    5   А. М. Пиняев. Функциональный анализ изобретательских ситуаций. “Журнал ТРИЗ” №1. 1990г.                                                                                         

    6   Г. И. Иванов.Формулы творчества или как научиться изобретать. Москва.“Просвещение”. 1994г.

    7. Иванов Г. И. , Быстрицкий А.А. Формулирование творческих задач Челябинск 2000г.

    8   Ю. П. Саламатов.  Смстема законов развития техники (часть 1 ) . Минск - Красноярск. 1990г. 

    9  А. И. Пономаренко. Выбор задачи с помощью оператора отрицания нежелательного действия.       “Журнал  ТРИЗ” №1 1995г.

   10  А. В. Подкатилин. ТРИЗ в конструировании. “Журнал ТРИЗ”№3 1996г. 

   11. В.А. Королев. Современные тенденции развития АРИЗ. ж. Технологии творчества  №1. 1998г.

       «ТРИЗ-инфо» г. Челябинск..

        12. Материалы электронных сайтов Международной Ассоциации ТРИЗ

 

 

Приложение №1

Виды  технических  проблем

 

Все проблемы связанные с техногенной деятельностью человека можно 

разделить на следующие виды:

 

·  Аварийные проблемы.

 Основные признаки:   

Возникновение  в технической системе саморазвивающихся неуправляемых процессов, приводящих к разрушению самой технической системы и окружающей среды.

·      Производственно - технологические проблемы.

Основные признаки: 

Сбои, остановки, неритмичность и не эффективность главного технологического процесса Выход технологических параметров за приделы допускаемых норм, возникновение брака, неблагоприятное воздействие на окружающею среду.

·      Конструкторские проблемы.

: Основные признаки:  

Низкая производительность  технической системы, большая энергоемкость и большие габаритные размеры  (масса), ненадежность, недолговечность и сложность конструкции.    

Конструкторские проблемы имеют следующие направления:-

            Развитие существующей системы.

             Меняются  все части системы кроме рабочего органа,  который принципиально    остается прежним, меняя только свои габаритные и количественные показатели.

            Создание новой системы.

Меняется рабочий орган,  который работает на новых физических принципах,  остальные части системы могут оставаться прежними  или так же изменяться.

·      Научно - исследовательские проблемы.

Основные признаки:

 Отсутствие информации о происходящих физико - химических процессах, несовпадение полученного результата с ожидаемым, возникновение  неизвестного.

Примечание.

Авторы считают, что для каждого вида  проблемы должен быть  свой алгоритм формулирования задач.

Авторами уже разработан алгоритм выбора и формулирования задач из производственно - технологической ситуации – АВИЗ(п)2000. Остальные алгоритмы находятся в стадии разработки. 

 

Иванов Г.И. Е. mail    ivano@irmail.ru

 

 

Приложение №2

 

уровни  описаний  технических проблем .

 

Описание любой  технической проблемы может быть выполнено на следующих уровнях: -

Социально-административном, Техническом, Физическом.

 

Социально-административный уровень описания проблемы: -

Описание проблемы выполняется на уровне надсистемы или с привлечением элементов надсистемы. Описывается конфликт между окружающей средой и технической системой, между человеком и результатами его труда. Описание отражает  финансовые, организационные, эксплуатационные и экологические неблагополучия.

Пример.

        "Завод платит большие штрафы за загрязнение прилегающих к нему территорий.  Бетонные лотки, по которым отводятся жидкие отходы, переполняются и отходы выливаются на землю. Техническим службам завода срочно принять меры к устранению указанного недостатка и обеспечить транспортировку жидких отходов без загрязнения прилегающих территорий».

 

Технический уровень описания проблемы: -

   Описание  выполняется на уровне  системы где возникла проблема. Описывается конфликт между двумя и более техническими  системами. Как правило,  описание отражает функционально -  технологические неблагополучия и предлагается устранить недостаток на уровне рассматриваемой  системы.

Пример.

      Бетонные лотки для транспортировки жидких отходов забиваются осадками  и переполняются. Увеличить угол наклона лотков не возможно. Ручная очистка  трудоемка и не эффективна. Применение механических самоходных скребков связано с большими затратами материалов, электроэнергии и усложнением системы. Предложите способ или устройство для эффективной  очистки лотков

  

Физический уровень описания проблемы: -

Описание  выполняется на уровне подсистемных элементов и отражает происходящие в них нежелательные физико - химические процессы или явления. Описываются конфликт, который испытывает один(!) элемент рассматриваемой системы, к которому предъявляются противоположные или не совместимые требования  по его физическому(!) состоянию. Предлагается устранить недостаток на уровне  элементов подсистемы.

Пример.

 В лотках во время спуска жидких отходов имеющиеся в них твердые частицы пропитываются водой, теряют плавучесть и оседают на дно, забивая лоток.  Предложите способ предотвращения потери плавучести твердых отходов.

 

Как видим, при всей краткости описания проблемы в нем содержатся  ответы на все основные вопросы- "Где?" - в лотках, "Когда?" - во время спуска отходов, "Что?" – частицы оседают на дно, «Почему?»- теряют плавучесть.

 

   Описание  любой технической  проблемы необходимо доводить до физического  уровня, т.е.  должны описываться конкретные физико - химические процессы,  которые происходят в подсистемных элементах  и которые являются  причиной возникновения проблемы.

Иванов Г.И.

Е. mail    ivano@irmail.ru

 

Приложение №3

 

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО  ПЕРВИЧНОМУ ОПИСАНИЮ ПРОБЛЕМНОЙ СИТУАЦИИ

 

Фамилия, имя, отчество………………………………………………..

Место работы, должность………………………………………………

Адрес предприятия, телефон, факс, E-mail. …………………………...

 

1- Дать  название проблемы. …………………………………………..

                                                 …………………………………………….

2 – Указать к какому виду проблемы относится рассматриваемая ситуация 

ПОЯВЛЕНИЕ БРАКА,  НАРУШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ НОРМ, СБОИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ, НИЗКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, БОЛЬШИЕ  ЭНЕРГО И ТРУДОЗАТРАТЫ, 

Если ни один из указанных видов не подходит, указать свой ……………… ……… ……

 

3 - Выполнить подробный рисунок рассматриваемой технической системы или чертежи.

 

4 –В свободном изложении  описать рассматриваемую  систему в статике.

 

5 - В свободном изложении описать рассматриваемую  системы в динамике (работе).

     При этом, с максимальной точностью и достоверностью, описать происходящие

     физические процессы, отвечая на вопросы:

· «ЧТО происходит?», - описать нежелательный физический процесс, который  происходит в системе, является недостатком и требует устранения. 

· «ГДЕ происходит?»,  -  указать  конкретное место (узел, деталь, элемент) где наблюдается  недостаток.

·  «КОГДА происходит?», - указать в какой момент выполнения технологической операции или физического процесса  возникает недостаток.

· «ПОЧЕМУ происходит?», - указать  причину возникновения нежелательного физического процесса (недостатка).

Примечание.

   Если по указанным вопросам отсутствуют четкие и достоверные ответы, дальнейший анализ проблемной ситуации будет не эффективным.

 

6 - Описать какие меры  принимались ранее для решения рассматриваемой проблемы и почему эти меры оказались не эффективными.

 

7 -  Указать какой требуется конечный результат при решении проблемы.

 

8 - Указать предполагаемый экономический или иной эффект в случае успешного решения проблемы.

 

Примечание.

Описание должно выполняться на отдельных листах и заверяться подписью составителя.

Описание должно относится к одному конкретному объекту технической системы. В случае

 невозможности выполнения этого требования рассматриваемую ситуацию разделяют на ряд  самостоятельных проблем и по каждой из них составляют свое ОТДЕЛЬНОЕ  описание.

                Составитель рекомендации Иванов Г. И.                 Е. mail    ivano@irmail.ru