19-11-2020-13_11_20._МТ1_МТ12._Причинно_следственный_анализ (Лекция)

ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННЫЙ АНАЛИЗВ.Н. Болотовский,Санкт-ПетербургВ работе «Прикладная проблемология» было показано, что для решенияпроблем необходимо сперва из проблемы сформулировать задачи,пригодные для решения методами ТРИЗ. Сделать это можно, построивпричинно-следственные цепочки.В этой работе будут подробно рассмотрены свойства и особенностисамих причинно-следственных цепочек (далее ПСЦ).1. Элементы ПСЦИз построения и общих соображений видно, что ПСЦ состоят из узлов иветвей .

Какой же смысл имеют узлы и ветви ПСЦ?Сначала определим терминологию.Объект – это некая сущность реального мира, без ограничений на егофизическую природу. Объекты в процессе анализа представляются с помощьюмоделей.Модель – набор параметров, с помощью которых можно описать объект сдостаточной точностью в данной ситуации, и множества их возможныхзначений.Параметр (свойство, характеристика) - отличительная особенность объекта,определяющая характер его взаимодействия с другими объектами илиявлениями.Значение параметра – элемент множества возможных значений, которыйпринимает параметр в рассматриваемый момент.Состояние объекта – ситуация, при которой определенный(е) параметр(ы)объекта имеют значения из определенного подмножества множества возможныхзначений.Примеры:Объект – вода, параметр – температура, множество возможных значений – от 0оС до 100 оС, состояния – до 12 оС – холодная, от 12 оС до 50 оС – тёплая,больше 50 оС – горячая.Объект – обои; параметр – цвет; множество возможных значений – индиго,бежевый, бордо, светло-зелёный; состояния – бежевый, светло-зелёный –светлые; индиго, бордо - тёмные.Состояния могут определяться достаточно произвольно, из соображений того,чтобы объект в разных состояниях по-разному взаимодействовал с другимиобъектами.

Состояния должны полностью перекрывать все множествовозможных значений.Карта состояний – множество возможных значений параметра объекта,разбитое на подмножества, характеризующие определенные состояния.Дополнительное состояние – фиктивное состояние, при котором параметр1может принимать значения не входящие в множество значений, принимаемыхпараметром в рассматриваемом состоянии.Во многих случаях, нас интересует какое-то определенное состояниеобъекта по какому-то параметру (в общем случае состояние может бытьмногомерным, по нескольким параметрам). Тогда удобно определить состоянияпо данному параметру, как А и НЕ А (дополнительное к А состояние, гдеимеются ввиду не противоположные значения, а все остальные).

Например,если температура воды нас интересует с точки зрения заваривания чая, то онаимеет состояния – горячая и не горячая, а если с точки зрения купания, тосоответственно тёплая и не тёплая. Во втором случае, вода с температурой +3оС и с температурой +80 оС имеет одинаковое состояние.1.1.

Узлы ПСЦЧто же находится в узлах ПСЦ?Рассмотрим узлы А и В. Из определения «А должно [быть] В» видно, чтоА – это объект, а В – это состояние объекта. Из второго плеча проблемы «А недолжно/ не может [быть] В видно, что объект А имеет два состояния – В и не В.В рассматриваемый момент объект А находится в состоянии не В, но его нужноперевести в состояние В.Что же такое узлы С и D? Эти узлы представляют собой объекты,находящиеся в неком состоянии.

То есть одновременно объект и его состояние.С этой точки зрения логично узлы А и В объединить в один, и считать егопроблемным звеном.Далее.По смыслу самой ПСЦ, каждый объект, находясь в определенномсостоянии, влечет за собой.. что? Некое состояние другого объекта (или того жесамого, но по другому параметру). Тогда логично в качестве узлов ПСЦрассматривать карту состояний объекта.

То есть для каждого узла ПСЦнеобходимо задать объект, параметр и значение (поскольку параметр и значениеопределяют состояние, то вместо значения можно указать состояние).Например: вода – температура < +20оС/< +20оС, или проще: вода –холодная/тёплая. Состояние воды влечет за собой определенное состояниеобъекта «купание», по параметру «комфорт»: Холодная вода – некомфортно,теплая – комфортно.1.2. Ветви ПСЦЧто же представляют собой ветви ПСЦ?В функциональном анализе объекты связаны друг с другом посредствомфункций.

Можно ли рассматривать ветви ПСЦ, как функции?Оказывается можно, но для этого нужно рассматривать функции с точкизрения информационно-параметрического подхода.В классическом функциональном анализе функцией является воздействиеодного объекта на другой, вызывающее изменение в последнем. Винформационно-параметрическом подходе, функция – это изменение значенияпараметра объекта (изделия), вследствие определенного значения параметра у2другого объекта (инструмента).

А это как раз то, что мы наблюдаем в ПСЦ.Только с той разницей, что воздействие передаётся не от значения параметра кзначению параметра, а от состояния к состоянию (то есть к области значений).Следственная цепочка является, так сказать, «обратно-функциональной».То есть она определяет какое состояние какого объекта приводит крассматриваемому. Ветвь следственной цепочки – та же функция, но с точкизрения изделия. Поэтому формально, и причинные и следственные цепочки –суть одно и тоже, и могу быть объединены в Причинно-Следственную Цепочку.Отличие причинной ветви от следственной заключается в направлениифункционального воздействия: от проблемного звена (причинная ветвь), или кпроблемному звену (следственная ветвь).Теперь определим, что же такое Проблемное звено.1.3.

Проблемное звено.Причинно-следственные цепочки строятся не ради искусства. ПостроениеПСЦ начинается с проблемной ситуации, в которой А должно [быть] В, чтобыС, но А не должно (или не может) [быть] B, чтобы (или потому что) D. Этоформализация Административного Противоречия. В ПСЦ это утверждение«складывается» в три звена, где одно звено – С, другое D, а третье составное, вкотором А – объект, В – одно из его состояний, включающее в себя и параметр,и область его значений. Соответственно, не В – это дополнительная областьзначений, то есть дополнительное состояние. Это означает, что объект А долженнаходится в двух взаимоисключающих состояниях.Это звено в ПСЦ и является проблемным звеном. В том смысле, чтопостроенные звенья ПСЦ логически (и физически) вытекают друг из друга, и«сходятся» на проблемном звене в разных его состояниях.Схематически это можно изобразить так:Для следственно-следственной цепочки3Для причинно-следственной цепочкиЕсли рассмотреть ветви (стрелки) как функции объектов, а состояния какобласти значений определенного параметра, то можно представить пример ПЦСв следующем виде:4:51.4.

Связь между состоянием объекта и его функцией.Из приведенной выше схемы можно сделать определенные выводы.1) Функция, выполняемая объектом, определяется его состоянием, то естьобластью значений некоего параметра.2) Верно и обратное: если объект выполняет некую функцию, значит, существуетпараметр, и область его значений (состояние объекта), которые обуславливаютданную функцию3) Если мы хотим обеспечить выполнение некой функции, для этого достаточноперевести инструмент в состояние, которое эту функцию обеспечивает.4) Если мы хотим избавиться от вредной функции, достаточно вывестиинструмент из такого состояния.

Вывести его можно с помощью функциидругого инструмента5) Функция объекта может быть направлена на тот же объект (состояниеобъекта по одному параметру изменяет состояние объекта по другомупараметру).6) Причинно-следственная цепочка – это каскад состояний различных объектов,связанных функциональными воздействиями.7) Состояние объекта, которое обеспечивает (посредством функции) другоесостояние, также обеспечивает (посредством ПСЦ) все состояния, следующиепо цепочке.8) Состояние объекта определяется не только состоянием воздействующего нанего объекта, но и состояниями всех предшествующих в цепочке объектов9) Одно и то же состояние может обеспечивать несколько функций.10)Состояние может определяться несколькими функциями (ихконъюнкцией и/или дизъюнкцией).Последнее утверждение на схеме не отображено, и его следует оговоритьотдельно.Привести объект в определенное состояние, может как одна функция, так исовокупность нескольких функций разных объектов, или разных состояний одногообъекта.

(Напомню, что узлами ПСЦ являются не сами объекты, а их состояния.Например «скатерть белая» и «скатерть квадратная» это разные независимые узлы).Причем эти состояния могут влиять на объект-изделие, как все вместе, так и поотдельности, либо в комбинации этих вариантов. На языке логической алгебры этоназывается «логическое умножение, И», когда искомое состояние достигается лишьпри условии существования всех предшествующих звеньев, и «логическоесложение, ИЛИ», когда достаточно существование хотя бы одного из условий.Схематически это можно отобразить так:2. Использование ПСЦРассмотрим некоторые особенности ПСЦ, благодаря которым этот механизмможет найти практическое применение.В п.3.3 были показаны две схемы проблемных участков ПСЦ, для следственноследственной цепочки и причинно-следственной цепочки.

Эти типы ПСЦ имеютнекие общие особенности, и каждая свою специфику.62.1. Общие особенности ПСЦОбобщая вышеизложенное, можно заметить следующее.Первое:Проблемное звено и прилегающие к нему звенья ПСЦ являют собой видимуючасть конфликта. И существует большое искушение решать его именно в этом месте.Но на самом деле конфликт имеет более глобальный характер, и конфликтуют междусобой крайние звенья цепочки, а не те, которые находятся рядом с проблемнымзвеном.Второе:Функциональный поток, в какую сторону бы он ни был направлен, прерываетсявесь по ходу потока при удалении одного из звеньев.

Соответственно проблемаможет быть разрешима на любом из звеньев, посредством устранения всей цепочки,приводящей к проблемному звену. Существует большая вероятность того, что накаком-либо звене ПСЦ решение видимой проблемы гораздо дешевле, очевиднее именее трудозатратно. Но оно не так очевидно при попытках решить видимую частьпроблемы. Примером может служить известная задача про перемешивание клевера илюцерны.Третье:Поскольку узлы ПСЦ можно логически складывать и логически умножать, тоесть возможность прерывать функциональный поток с помощью «логическихвентилей» - привнесенных узлов, которые легко управляемы, но могут закрыватьили открывать функциональный поток. Этот метод широко используется в цифровойсхемотехнике чуть ли не с момента её появления.

Подробнее механизм показан насхеме:7Или:Подобные вентили можно вставлять в любое звено нежелательной ветви ПСЦ.Это позволяет сформулировать целый каскад задач, решив которые, можноразрешить исходное противоречие. Примеры таких каскадов приведены в п.п. 2.12.3.Еще одно полезное применение ПСЦ заключается в том, что с их помощьюможно увидеть систему. В классическом ФСА сначала принято определить систему,после чего строить все структурные и функциональные связи, среди которыхмножество несущественных, а некоторые важные элементы оказываются внесистемы.