В этом уроке на простых примерах мы разберем основные принципы изобретательского алгоритма, который был создан основателем ТРИЗ Генрихом Альтшуллером. Алгоритм так и называется – «алгоритм решения изобретательских задач» или просто АРИЗ. Он решает так называемые изобретательские задачи и призван найти наиболее подходящее решение с минимальным перебором.

Цель урока: понять основные принципы АРИЗ и научиться его применять в своей жизни и профессии.

В уроке мы постараемся максимально просто и с примерами описать принципы применения АРИЗ для различных областей. В первую очередь мы покажем, что данный алгоритм, хоть и создавался для ученых технических специальностей, может быть универсально применен для широкого круга задач.

Информационная часть

Чаще всего, если вы работаете с алгоритмами типа морфологического анализа или латерального мышления, вы замыкаетесь на шаге, который связан с перебором полученных решений. В этом случае вы фактически занимаетесь тем, что называется методом проб и ошибок: посмотрели полученную комбинацию свойств, оценили, предположили возможную реализацию решения, перешли к следующему варианту.

И таких переборов, как вы уже знаете, может быть сотня, тысяча и больше. Подобный перебор решений в целом не имеет никаких проблем и является достаточно продуктивным, но за исключением одного фактора – времени. Перебор всегда отнимает время, и чем больше комбинаций, чем сложнее система, тем больше нужно времени.

Преодолевая проблему перебора решений, Генрих Альтшуллер создал свой алгоритм, который назвал «алгоритмом решения изобретательских задач» или АРИЗ.

Генрих Саулович Альтшуллер (1926 – 1998) – советский писатель-фантаст и изобретатель, создатель теории решения изобретательских задач (ТРИЗ); алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ); регистра научно-фантастических идей; теории развития творческой личности (ТРТЛ).

Подробнее в Википедии…

АРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач) – это многошаговая система решения изобретательских (чаще технических или естественно-научных) задач. Основывается на поиске различных видов противоречий, формулировке идеального результата и поиске решений, приближенных к идеальному, с помощью специальных инструментов. Впервые методика была предложена в книге «Алгоритм изобретения» в 1969 году Генрихом Альтшуллером, который работал над совершенствованием АРИЗ около 30 лет.

Цель метода: поиск наиболее эффективного решения задачи с минимальным перебором решений.

Если посмотреть на наиболее поздние описания АРИЗ самим Альтшуллером или его последователями, например, В. Петровым, можно увидеть, что данная система достаточно сложна, ветвиста и наполнена специфическими терминами и аббревиатурами.

Однако в реальности все достаточно просто, если знать несколько простых вещей.

Нужна изобретательская задача. Чтобы создать ее, необходимо к условию задачи поставить вместо вопроса «почему (как) это происходит?» вопрос «как это сделать?» Можно записать формулировку:

1. Система (указать назначение)
2. Включает (перечислить входящие в систему элементы)
3. Необходимо при заданных условиях (указать)
4. Обеспечить получение (указать наблюдаемое явление)

Противоречия. Противоречие – проявление несоответствия между разными требованиями, предъявляемыми человеком к системе, и ограничениями, налагаемыми на нее законами природы, социальными, юридическими и экономическими законами, уровнем развития науки и техники, конкретными условиями применения и т.п.

Решение задач по АРИЗ представляет собой последовательность по выявлению и разрешению противоречий, причин, породивших данные противоречия, и их устранению. Так выявляются причинно-следственные связи, суть которых – углубление и обострение противоречий:

• Поверхностное противоречие (ПП) – противоречие между потребностью и возможностью ее удовлетворения. Пример: снимая горячую кастрюлю с плиты, можно обжечься. Как устранить этот недостаток?
• Углубленное противоречие (УП) – противоречие между определенными частями, качествами или параметрами системы. Пример: кастрюля должна нагреваться, ведь только так возможно приготовление еды. Это вступает в противоречие с потребностью снимать кастрюлю руками.
• Обостренное противоречие (ОП) – предъявление диаметрально противоположных свойств (например, физических) к определенной части технической системы. Оно необходимо для определения причин, породивших углубленное противоречие, и, другими словами, является дальнейшим его углублением. Пример: кастрюля должна быть горячей, чтобы готовить в ней еду, и холодной, чтобы снимать ее руками. Но достаточно, чтобы горячими были только дно и стенки. А вот ручки можно сделать из теплоизоляционного материала.

Идеальный конечный результат (ИКР) – решение, которое мы хотели бы видеть в своих мечтах, когда возможно абсолютно все. ИКР – идеальная система, КПД которой равен 100%:

• Идеальная техническая система – это система, которой нет, а ее функции выполняются. Другими словами, цели достигаются без средств.
• Идеальное вещество – вещества нет, а функции его (прочность, непроницаемость и т.д.) остаются.
• Идеальная форма – обеспечивает максимум полезного эффекта, например, прочность при минимуме используемого материала.
• Идеальный процесс – получение результатов без процесса, то есть мгновенно.

А теперь сам алгоритм в упрощенном виде, когда его удобно использовать на практике и для широкого круга задач:

1Сформулируйте изобретательскую задачу. 2Найдите поверхностные и углублённые противоречия. 3Попробуйте найти ИКР и обострённое противоречие. 4Устраните противоречие и найдите решение, максимально близкое к ИКР.

Давайте рассмотрим работу этого алгоритма на нескольких примерах.

Примеры

В одном из видео, которые доступны сегодня в Сети, сам Альтшуллер предлагает своим студентам решить простую задачу: найти способ, позволяющий быстро и точно обнаруживать в холодильных агрегатах неплотности, через которые просачивается жидкость (фреон, масло, водоаммиачный раствор).

Решение этой задачи предполагает поиск противоречий:

1. Формулировка изобретательской задачи: найти способ, позволяющий быстро и точно обнаруживать в холодильных агрегатах неплотности, через которые просачивается жидкость.
2. Поверхностные и углублённые противоречия: утечка жидкостей не видна, мы хотим видеть утечку, а ее не видно из-за прозрачности.
3. ИКР и обострённое противоречие: мы смотрим на прибор, но не видим утечки, а нужно, чтобы мы видели только утечку и нам ничего не мешало. Идеальное решение: видна только утечка и больше ничего.
4. Решение: начинаем искать решение, близкое к ИКР, и получаем способ определения мест утечки с помощью люминофора. Выключают свет, освещают агрегат в затемненном помещении ультрафиолетовыми лучами и определяют места утечки по свечению люминофора в просачивающемся через неплотности масле.

Если бы мы не стали обострять противоречия и не дошли бы до ИКР, скорее всего, наши решения были бы более сложными и менее эффективными (добавление обычного красителя или запаха, что не всегда заметно при микроскопических утечках).

Также АРИЗ подходит и для нетехнических задач. Например, если вам нужно избавиться от очередей в кафе или столовую:

1. Формулировка изобретательской задачи: найти способ избавиться от очередей в столовую, но не потерять клиентов.
2. Поверхностные и углублённые противоречия: люди хотят получить услугу мгновенно, а им приходится ждать.
3. ИКР и обострённое противоречие: люди приходят и тут же получают услугу. Время ожидания = 0.
4. Устранение противоречия и решение: люди заказывают заранее в приложении, приходят, и еда уже на столе.

Если не использовать последовательно весь алгоритм АРИЗ, то решения, скорее всего, будут связаны с увеличением количества касс, поднятием цен и т.п. И часто такие решения приводят к слабым результатам. Но когда мы нашли обостренное противоречие и идеальный результат, нам приходится ориентироваться на сильный результат, который, казалось бы, невозможен. Тем не менее, очень часто существуют решения, близкие к идеальным.

Рекомендации к применению

Нам нужно найти не много решений, а одно наиболее оптимальное.

Мы хорошо понимаем, как должно быть, но сложно придумать, как это сделать.

Вот что нам поможет:

Принцип 1. Четкая последовательность шагов. В АРИЗ правильная последовательность шагов принципиально важна. Зачастую, когда найдено первое противоречие, начинают приходить в голову первые решения. Но пока противоречие не обострено и не найден идеальный результат, вероятность найти хорошее решение низка. Фактически, вы просто возвращаетесь к методу проб и ошибок.

Принцип 2. Поиск истинного противоречия. В задаче важно находить поверхностное, углубленное и обостренное противоречия. Если есть сомнение, что противоречие найдено верно, то обратите внимание на следующие правила:

АПротиворечие – это всегда несоответствие двух и более характеристик. Поэтому вы должны найти минимум две характеристики (тенденции, явления). БПротиворечие предполагает конфликт или взаимное исключение найденных характеристик. Когда существует одна характеристика, другая существовать не может. ВОбычно на одной чаше весов в противоречии наши потребности и желания, а на другой – объективные ограничения, которые не зависят от нас (физические, социальные, экономические и т.п.).

Если все три правила соблюдаются, скорее всего, вы двигаетесь в верном направлении.

Принцип 3. Ориентация на ИКР. Как только вы нашли обостренное противоречие, вам будет достаточно легко сформулировать идеальный конечный результат, на который и стоит ориентироваться при поиске эффективного решения.

Давайте резюмируем урок

АРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач) – многошаговая система решения изобретательских (чаще технических или естественно-научных) задач.

Цель метода: поиск наиболее эффективного решения задачи с минимальным перебором решений.

Чтобы АРИЗ работал, нам нужна изобретательская задача. Чтобы создать ее, необходимо к условию задачи поставить вместо вопроса «почему (как) это происходит?» вопрос «как это сделать?»

Противоречие – проявление несоответствия между разными требованиями, предъявляемыми человеком к системе, и ограничениями, налагаемыми на нее законами природы, социальными, юридическими и экономическими законами, уровнем развития науки и техники, конкретными условиями применения и т.п.

• Поверхностное противоречие (ПП) – противоречие между потребностью и возможностью ее удовлетворения.
• Углубленное противоречие (УП) – противоречие между определенными частями, качествами или параметрами системы.
• Обостренное противоречие (ОП) – предъявление диаметрально противоположных свойств (например, физических) к определенной части технической системы.
• Идеальный конечный результат (ИКР) – решение, которое мы хотели бы видеть в своих мечтах, когда возможно абсолютно все. ИКР – идеальная система, КПД которой равен 100%.

А теперь сам алгоритм в упрощенном виде, когда его удобно использовать на практике и для широкого круга задач:

1. Сформулируйте изобретательскую задачу.
2. Найдите поверхностные и углублённые противоречия.
3. Попробуйте найти ИКР и обострённое противоречие.
4. Устраните противоречие и найдите решение, максимально близкое к ИКР.

Для эффективного применения АРИЗ важно учитывать три принципа:

Принцип 1. Четкая последовательность шагов. В АРИЗ правильная последовательность шагов принципиально важна. Без нее, фактически, вы просто возвращаетесь к методу проб и ошибок.

Принцип 2. Поиск истинного противоречия. В задаче важно находить поверхностное, углубленное и обостренное противоречия. Если есть сомнение, что противоречие найдено верно, то обратите внимание на следующие правила:

• Противоречие – это всегда несоответствие двух и более характеристик. Поэтому вы должны найти минимум две характеристики (тенденции, явления).
• Противоречие предполагает конфликт или взаимное исключение найденных характеристик. Когда существует одна характеристика, другая существовать не может.
• Обычно на одной чаше весов в противоречии наши потребности и желания, а на другой – объективные ограничения, которые не зависят от нас (физические, социальные, экономические и т.п.).

Если все три правила соблюдаются, скорее всего, вы двигаетесь в верном направлении.

Принцип 3. Ориентация на ИКР. Как только вы нашли обостренное противоречие, вам будет достаточно легко сформулировать идеальный конечный результат, на который и стоит ориентироваться при поиске эффективного решения.

Дополнительные материалы:

• ТРИЗ в жизни
• Решение нестандартных задач Ферми
• ТРИЗ-упражнения в педагогике
• Эвристика
• Малоизвестные изобретатели и их изобретения, изменившие мир
• Примеры, задачи и загадки по ТРИЗ с ответами

Мои заметки к уроку

1. Противоречие

Самолёт приземляется на колеса, но колеса не должны стираться

2. Идеальный конечный результат

Самолёт должен приземляться без стирания покрышек.

3. Варианты.

- заменить колеса на воздушный поток под самолетом при приземлении, исключив трение