МЕТОДИКА ВЫЯВЛЕНИЯ МИКРОСТАНДАРТОВ

Лев Певзнер (г. Свердловск)

В Журнале "ТРИЗ" N 1 были опубликованы две статьи - "Селективный выбор" и "Работать цугом". В ТРИЗ был введен новый инструмент - микростандарты (МКС). В отличие от приемов и стандартов МКС имеют специфические особенности - крайне узкую постановку задачи с жесткими ограничениями на исходные условия, то есть крайне ограниченное применение, но при этом высокую инструментальность. Практически, попадая в специфические условия применимости МКС, мы почти гарантированно получаем рекомендации для решения задачи. МКС - укороченный путь от изобретательской ситуации к решению. В них отсутствует анализ задачи в традиционной форме пу-тем выявления ОЗ, ОВ, построения модели задачи, ИКР, ТП, ФП и т.д. От формулировки задачи сразу осуществляется "прыжок" к модели задачи-аналога, и затем к решению. По сравнению с другими инструментами МКС имеют преимущества и в том, что анализ идет на привычном для инженера языке. В журнале "ТРИЗ" N 2 эта работа была продолжена. Была разработана стратегия использования МКС при решении задач по АРИЗу. Стало ясно, что существует несколько систем МКС, и их применение в разных местах позволяет эффективно решать задачи и развивать ТС. Более того, некоторые МКС могут быть использованы в разных системах. Их, как кирпичики, можно использовать в разных инструментах ТРИЗ. Сегодня можно утверждать, что возможно построение структур из МКС, позволяющих направленно развивать ТС и решать задачи. Сфера применения МКС охватывает все инструменты ТРИЗ. Особое значение приобретают МКС в связи с появлением персональных компьютеров и программ типа "Изобретающая машина". Если раньше излишняя детализация приемов для решения задач могла затруднить работу из-за резкого увеличения их количества и необходимости больших затрат времени на перебор, то с появлением персональных компьютеров появилась возможность резко увеличить степень дробления приемов, компенсировав увеличение их количества созданием удобной структуры для поиска нужного МКС. Более того, создание таких программ невозможно без повышения инструментальности за счет детализации всех инструментов ТРИЗ. В этой работе рассмотрена методика выявления и формулирования МКС.

Техника выявления МКС

1. Выявление МКС из технических решений по типу задач-аналогов Традиционная защита медной фурму кислородного конвертора от перегрева и прогара предполагает пропускание потока воды по контуру внутри кожуха фурмы. Это крайне опасно из-за возможности попадания воды в расплавленный металл при прогаре фурмы. Новое решение предполагает использование для охлаждения фурмы подаваемого через нее потока кислорода. Поток предварительно охлаждается, а затем подается в охлаждающий контур. Проходя по этому контуру кислород охлаждает фурму, и лишь затем направляется в расплавленный металл. Здесь двойной эффект - охлаждение фурмы и подогрев кислорода перед подачей в расплавленный металл. Отвлечемся от конкретных условий и составим модель этого решения, используя КОРНЕВЫЕ понятия. Под КОРНЕВЫМИ понятиями подразумеваются такие общие понятия, которые характеризуют сущность данного технического решения и могут быть использованы для решения других аналогичных задач. Например то, что охлаждается именно кислород - частное, присущее данной задаче. Общее - то, что характеризует сущность данного технического решения и может быть использовано для решения других задач - охлаждение потока вещества, а точнее передача (отбор) энергии потоку вещества. Неважно и то, где конкретно происходит его охлаждение. Важно, что это происходит вне системы, заранее и в удобном для нас месте. Итак, вместо использования специальной системы для подачи энергии в оперативную зону использован поток вещества, который все равно поступает в эту зону (или проходит через нее). Просто его предварительно "нагрузили" нужным видом энергии. В итоге МКС может быть сформулирован в виде: Если в оперативную зону необходимо ввести дополнительную энергию, а по условиям задачи через оперативную зону уже проходит поток вещества, то в качестве решения предлагается нагружать поток требуемой энергией в удобном месте вне системы, а поток сам передаст эту энергию в оперативную зону. Итак, сформулирован МКС и сразу видно еще несколько примеров к нему. Например в а.с. 683 869 предлагается в горелке для сварки в среде инертных газов использовать этот газ и для охлаждения токоподводящих элементов. Анализ можно выполнить для любого технического решения путем абстрагирования от специфики рассматриваемого решения и обобщения его сути до общих понятий. По-существу, речь идет о формировании моделей задач-аналогов, которыми и являются МКС. Анализируя другие примеры можно выявить новые МКС и, таким образом, создавать фонд МКС. Это будет работа, как говорили летчики-истребители в режиме "свободной охоты". Как правило при такой работе в основе МКС будут сильные решения, а значит и сами МКС, выявленные при таком поиске будут эффективными. Слабым местом здесь является отсутствие систематизации, структуры МКС. Для решения каждой задачи придется бессистемно перебирать весь фонд МКС. Другой путь выявления МКС - использование известных инструментов ТРИЗ - приемов, стандартов, законов. Техника выявления МКС на базе инструментов ТРИЗ Этим путем можно идти в любом инструменте ТРИЗ, принимая его за общее, и используя примеры, для того, чтобы разбить на отдельные блоки-микростандарты. Отталкиваясь от примеров, можно выявлять МКС, входящие в него и тем самым постепенно осваивать "территорию", принадлежащую данному инструменту.

Предлагается следующий алгоритм: 1. Выбирается анализируемый инструмент. 2. Выбирается произвольный пример, иллюстрирующий некоторую часть этого инструмента. 3. На основе выбранного примера выявляется МКС. 4. Все примеры этого инструмента последовательно анализируются на соответствие этому МКС (а также другим, выявленным ранее при анализе): да - значит пример иллюстрирует один из выявленных МКС; нет - на основе этого примера формулируется новый МКС. Так последовательно анализируются все примеры, относящиеся к данному инструменту. Разберем на практике работу этого алгоритма для разных инструментов.

2.1. МКС и приемы разрешения ТП Рассмотрим принцип дробления, который состоит из трех подприемов. Один из них: ВЫПОЛНИТЬ ОБЪЕКТ РАЗБОРНЫМ. Эта формулировка крайне общая, а потому недостаточно инструментальная. Здесь не хватает противоречий, вызывающих необходимость дробления объекта, конкретных условий, для которых это дробление целесообразно, ограничений на применение, а также других параметров, которые позволили бы более четко определить область применимости данного приема и рекомендаций к виду дробления. Попробуем, анализируя примеры, выявить МКС с более четкими рекомендациями для использования этого приема. П.1: Ковш экскаватора со сплошной полукруглой режущей кромкой, отличающийся тем, что, с целью удобства замены, при ее повреждении, последняя выполнена из трех частей. П.2: Автомобильная шина разделена на несколько радиальных частей для того, чтобы при повреждении одной была возможность продолжить движение на остальных. П.3: Спираль в нагревательной печи, выполненная из нескольких автономно работающих секций. При выходе из строя одной из них печь сохраняет возможность продолжать работу. П.4: Корабль, разделенный на отсеки. При затоплении одного из них, вода не попадает в остальные. Общее в этих примерах то, что в силу небольшой надежности ТС выходит из строя под внешним воздействием. Причем ее локальное повреждение в одном месте вызывает выход из строя всей ТС. Общим является и выход из создавшегося положения - ТС (или ее элемент, выходящий из строя) делится на несколько частей, а при повреждении заменяется (или временно блокируется, не выполняет свою функцию и др.) только одна из них. Кстати, указанные выше в скобках два дополнительных варианта говорят о наличии более четкой, точной формулировки МКС за счет разделения его на 3 более частных. Общий МКС может быть сформулирован в виде: Если в ТС есть однородный элемент, выход из строя и полняя замена которого (и выход из строя всей системы) связаны с его повреждением в некотором локальном, но заранее неопределенном месте, этот элемент (или же всю систему) следует разделить на несколько независимых частей легко заменяемых (или блокируемых) при выходе из строя или повреждении. Конретные МКС на базе этого имеют вид: МКС-1: Если в ТС есть однородный элемент, выход из строя и полная замена которого связаны с его повреждением в некотором локальном, но заранее неопределенном месте, и при повреждении все нежелательные явления происходят только в этом месте и не распространяются на соседние зоны ТС или этого элемента, но дальнейшая работа ТС при этом недопускается из-за невозможности компенсировать соседними зонами элемента функциональных возможностей поврежденной зоны (или возможно лишь некоторое время), то рекомендуется выполнить этот элемент из нескольких независимых частей. МКС-2: Если в ТС есть однородный элемент, выход из строя и полная замена которого связаны с его повреждением в некотором локальном, но заранее неопределенном месте, и при повреждении все нежелательные явления происходят только в этом месте и не распространяются на соседние зоны ТС или этого элемента, которые в случае их работоспособности могут компенсировать повреждение элемента в этой зоне, а остановка ТС сразу недопустима по технологическому процессу, рекомендуется изготовление этого элемента из независимых, автономно работающих частей с избытком по выполняемой функции. При выходе из строя одной из частей остальные продолжают обеспечивать нормальную работу ТС. МКС-3: Если в ТС есть однородный элемент, выход из строя и полная замена которого связана с его повреждением в некото ром локальном, но заранее неопределенном месте, а при поврежде нии все нежелательные явления распространяются на весь элемент, а необходимо обеспечить дальнейшую работу ТС некоторое время, то рекомендуется дробления элемента перегородками, недопускаю щими распространение вредного действия, на несколько смежных блоков. При этом размер блоков определяется величиной, допуска ющей работу ТС при повреждении определенного числа блоков. Замечание: При условиях МКС-3 возможно и применение МКС-1, но это будет менее эффективно. Отметим, что все три МКС очень похожи, но каждый более то чен, а значит более инструментален, по сравнению с общим МКС. Дробление МКС необходимо вести до исчезновения двойствен ности толкования корневых понятий. Анализ остальных подприемов может быть выполнен по аналогичной схеме. Будут выявлены другие МКС. И останется только проверять на остальном фонде технических решений - охватят ли выявленные МКС весь блок приемов "Дробление". Если какие-либо примеры не подпадут ни под один из выявленных МКС, то следует сформулировать новые МКС, которые войдут в этот блок. Анализ продолжается до полного перебора всех, имеющихся в нашем распо ряжении примеров. Прием, таким образом, распадается на совокупность МКС. Замечание: Так можно выполнить анализ для всех 40 приемов по Г.С.Альтшуллеру, а также для системы стандартов. При анализе приемов крайне эффективно использовать таблицу, разработанную Г.С.Альтшуллером, для поиска нужных приемов. Она позволяет формулировать МКС сразу в понятиях противоречий.

2.2. МКС и ЗРТС В ЗРТС МКС играют роль операторов (преобразований от одного состояния системы к другому). Здесь выявление МКС и их ис пользование приобретает важнейшее значение. Если ЗРТС говорят о том, от какого состояния к какому должна эволюционировать ТС, то МКС снабжают нас инструментом для выполнения этой эволюции. Они говорят как выполнить это преобразование. Существующая система законов (линий) развития крайне удобна для выявления МКС. Рассмотрим технику работы по выявлению МКС на примере известного в ТРИЗ механизма объединения систем в би- и полисисте мы. Анализ начнем с конкретного примера на объединение конку рентов. Например, существуют две системы для очистки вещества. Первая система предназначена для грубой очистки - она высокопроизводительна, относительно недорога (долго не засоряется, осадок легко удаляется), но не дает высокую степень очистки. Вторая - для тонкой очистки - низкопроизводительная, дорогая (быстро засоряется, сложно удалять осадок), но дает высокую степень очистки. Для получения высокопроизводительной системы позволяющей долговременно и дешево обеспечивать высокую степень очистки эти две системы объединяют и заставляют работать последовательно. Абстрагируемся от частности в данном решении, и выделим корневые понятия. Для этого все частности обобщим до понятий функция, действие и т.д. Основная функция обеих систем - очищать продукт от загрязнения. Свойствами системы, характеризующими выполнение этой функ ции, и являющиеся альтернативными будут: стоимость технологичность производительность качество Теперь сформулируем МКС: Если есть две конкурирующие системы для выполнения одной функции F , причем первая система дешевая, технологичная, производительная, но обеспечивает выполнение этой функции лишь до определенного предела (определенного параметра, характеризующего качество выполнения функции), а вторая система - более дорогая, менее технологичная, но обеспечивает получение более высокого уровня выполнения функции, то решение следует искать в объединении конкурирующих систем, причем первый блок новой системы будет работать по принципу действия первой системы, а второй - по принципу действия второй. Замечание: Наиболее эффективно анализ выполняется при наличии несколько близких примеров. При этом гораздо легче выполнить обобщение до корневых понятий при формулировании МКС. Все ли примеры объединения конкурентов описывает этот МКС? В начале прошлого века появились парусно-паровые суда. Маломощные паровые машины использовались лишь для того, чтобы преодолеть полосу безветрия и тогда поднимались паруса. В этом случае конкуренты выполняют хорошо одну функцию, с одинаковым качеством, но при разных условиях. Можно сформулировать новый МКС: Если существуют конкуренты, каждый из которых выполняет оптимально требуемую функцию в своих специфических условиях, которые реализуются попеременно, то данные конкуренты следует объединить. Теперь вновь следует повторить анализ - все ли примеры объединения конкурентов попадают в выявленные два МКС? Работая в таком режиме, мы постоянно расширяем зону действия МКС, в рамках объединения конкурентов, пока не просмотрим все известные решения. Замечание: при анализе двух смежных МКС, для их разделения областей их применения необходимы уточнения. Эти уточнения будут или ограничениями в применении того или иного МКС, или структурой для поиска нужного МКС, при решении задачи (или развитии системы). Следующим шагом в расширении системы МКС может служить выход на решения, связанные с объединением однородных систем в би- и полисистемы. Берем любой пример и выделяем сущность решения. Например, в самых современных самолетах имеется по несколько одинаковых двигателей. Зачем? Стандартная ситуация - необходим рост мощности двигателя, что вызывает рост его размеров (или иного вредного фактора), но рост не прямопропорциональный, а пропорциональный степени от мощности. Если это недопустимо или нецелесообразно, то осущест вляется переход к би- или полисистеме. МКС на эту группу примеров выглядит так: Если для повышения эффективности функционирования ТС или для решения задачи (для преодоления противоречия) необходим рост ее параметров (размеров, мощности и др.), но это нежелательно или недопустимо, то рекомендуется переход к би- и поли- системе. Примеры: моторы на самолете, гидрогенераторы ГЭС и др. Все ли переходы к би- и полисистеме связаны с этим МКС? При перевозке тяжелых грузов используются платформы с большим количеством колес. В железнодорожных вагонах и платформах используются рессорные пружины в блоках по 4-6 штук, хотя вполне возможно изготовление одной мощной пружины. Зачем? В ряде случаев вместо выпуска большой серии ТС (или элементов) с разными параметрами, бывает целесообразно выпустить универсальные элементы, которые комбинируются в соответствии с конкретными требованиями для каждого случая. МКС: при выпуске широкой серии ТС, работающих на одном принципе действия и отличающихся по одному из параметров, характеризующих главную функцию ТС, целесообразно перейти к выпуску небольшой серии стандартных систем-блоков, из которых затем собирается ТС с заданными параметрами. Снова можно продолжить анализ. Работая в таком режиме, можно полностью охватить ЗРТС и "развалить" их по МКС. Замечание: Автор приносит свои извинения за отсутствие четкости в ряде определений, формулировок и корневых понятий, а также их единообразия в этой работе. В данной работе это несущественно, поскольку основной целью работы является демонстрация технологии выявления МКС. При проведении же основной работы по созданию системы МКС и сценария для машинной версии этот момент имеет крайне важное значение. От правильности выбора базовых понятий и четкости формулировок будет зависеть четкость работы структуры по поиску нужного МКС и решения, а также удобст ва пользователя. Представления о существовании системы базовых понятий, через которую можно описать любую изобретательскую ситуацию, любое техническое решение, МКС крайне заманчивы, поскольку они позволяют сделать вывод о существовании механизма анализа задачи через логику машины. Реализация этого направления в общении машина-пользователь позволит вести диалог на языке инженера -пользователя без перевода в тризовский, что крайне удобно. Однако, здесь немало трудностей, в том числе принципиальных.

В Ы В О Д Ы 1. МКС выявляются при анализе технических решений. Для этого необходимо абстрагироваться от специфики рассматриваемого решения и выполнить обобщение до корневых понятий. 2. На основе примеров из существующих инструментов ТРИЗ по изложенному выше принципу легко выделяются МКС. При этом каждый из инструментов раскладывается в систему МКС, крайне удобную для практической работы в силу своей инструментальности. Алго ритм этого анализа изложен выше. 3. Создание системы МКС для анализа ТС и решения задач мо жет быть начато с нескольких решений, можно сказать с нескольких "центров кристаллизации". В какой-то момент они сомкнутся. А если учесть, что фонд технических решений не очень велик, то можно предположить, что количество МКС колеблется в пределах нескольких тысяч. Крайне привлекательно в предлагаемой системе ее открытость, то есть возможность достройки, при нахождении новых технических решений. 4. На сегодня остается нерешенным ряд важных задач для развития системы МКС: а. Создание строгого алгоритма для выявления и формулирования корневых понятий при выявлении МКС; в дальнейшем создание системы базовых корневых понятий, в которую можно будет разложить любую изобретательскую ситуацию, любое техническое решение. б. Создание структуры МКС, позволяющую на основе анализа изобретательской ситуации по базовым понятиям четко выходить на нужный (или нужные) МКС. в. Создание программы для ПК, работающую с пользователем на его "родном" инженерном языке; это существенно расширит круг пользователей ТРИЗ, хотя создателям такой программы придется изрядно поработать (как приходится работать создателям языков-трансляторов для компьютеров).

Автор благодарит Б.Л. Злотина и А.В. Зусман за помощь в работе.

(С) Лев Певзнер 1997
Newsgroups: relcom.triz Date: 10 Feb 1997