Формализованные методы оценки систем управления

Лекция 9. Формализованные методы оценки систем управления

Вопросы лекции:

1. Особенности ведения параметрического метода в оценке стоимости фирм.

2. Морфологический метод и его модификации.

3. Комбинаторные методы в оценочной деятельности.

4. Методы логического поиска.

5. Метод «букета проблем»

6. Методы поиска новых технических решений

Параметрический метод

Рекомендуемые материалы

Понятие физического противоречия занимает центральное место в концепции параметрического метода. Сущностью метода является выявление и устранение физических проти­воречий, присущих исходной системе. Под физическим про­тиворечием понимается взаимоисключающие требования, предъявляемые к элементу системы, состоящие в том, что один из характеризующих его параметров должен иметь два различных значения. При этом параметр элемента системы на­зывается узловым параметром, а характеризуемый им элемент — узловым элементом.

Очевидно, что для одновременного улучшения каких-либо двух противоречивых показателей системы необходимо заме­нить соответствующий им узловой элемент объектом, удовле­творяющим требованиям, зафиксированным в физическом противоречии.

В общем случае базу параметрического метода образуют системы, выполняющие ту или иную функцию и удовлетво­ряющие требованиям какого-либо физического противоречия.

Применение метода возможно в двух вариантах: эвристи­ческий (с «ручным» алгоритмом решения поисковых задач) и направленный (с применением «машинных» алгоритмов).

Все элементы базы эвристического варианта параметриче­ского метода описываются только по одному признаку — «удовлетворять требованиям физического противоречия». А признак «выполнять функцию...» определяется пользователем в результате анализа производных систем на предмет одно-функциональности с исходной системой.

Главная трудность состоит в формировании множества— базы эвристического варианта параметрического ме­тода.

В основу формирования базы данных положен принцип выбора из множества объектов с парными свойствами, т.е. объектов, удовлетворяющих требованиям соответствующего физического противоречия.

В описании объекта с парными свойствами указываются как сами эти свойства, так и условия их реализации.

Можно привести 14 эвристических приемов устра­нения физических противоречий, при.этом, чем меньше номер приема, тем выше вероятность с его помощью устранить фи­зическое противоречие.

Прием 1. Заменить узловой элемент системой, состоящей из двух элементов, каждый из которых характеризуется одним из значений параметра, указанного в формуле физического противоречия (ФФП).

Прием 2. Заменить узловой элемент объектом, различные части которого имеют различные значения параметра, указан­ного в ФФП.

Прием 3. Заменить узловой элемент системой, состоящей из множества одинаковых элементов, каждый из которых ха­рактеризуется одним значением параметра, указанного в ФФП, а система в целом — другим значением.

Прием 4. Заменить узловой элемент объектом, который ха­рактеризуется двумя параметрами, аналогичными узловому параметру, каждый из которых имеет одно из значений, ука­занных в ФФП.

Прием 5. Изменить условия, в которых находится узловой элемент, таким образом, чтобы его различные части имели различные значения параметра, указанного в ФФП.

Прием 6. Изменить условия, в которых находится узловой элемент, таким образом, чтобы на различных стадиях (фазах) жизненного цикла исходной системы он характеризовался различными значениями параметра, указанного в ФФП.

Прием 7. Заменить узловой элемент объектом, который на различных стадиях (фазах) жизненного цикла исходной сис­темы характеризуется различными значениями параметра, указанного в ФФП.

Прием 8. Заменить узловой элемент объектом, который претерпевает превращение (например, фазовое) в другой объект, при этом каждый из них характеризуется одним из значе­ний, указанным в ФФП.

Прием 9. Включить узловой элемент в состав системы, ко­торая характеризуется одним значением параметра, указанно­го в ФФП, а узловой элемент — другим значением.

Прием 10. Заменить узловой элемент объектом, который характеризуется параметром, аналогичным узловому парамет­ру, с таким значением, что его по отношению к различным внешним объектам можно было бы считать «различным».

Прием 11. Изменить условия, в которых находится узловой элемент, таким образом, чтобы он превратился (например, за счет фазового перехода) в другой объект, причем перед пре­вращением он характеризовался бы одним значением пара­метра, указанного в ФФП, а после превращения — другим значением.

Прием 12. Изменить условия, в которых находится узловой элемент, таким образом, чтобы одна из его частей претерпева­ла превращения (например, за счет фазового перехода) в дру­гой объект, который характеризуется одним значением пара­метра, указанного в ФФП, а оставшаяся часть узлового эле­мента — другим элементом.

Прием 13. Изменить условия, в которых находится узловой элемент, таким образом, чтобы он характеризовался двумя различными параметрами, аналогичными узловому параметру, каждый их которых имел бы одно из значений, указанных в ФФП.

Прием 14. Рассмотреть узловой элемент как систему, кото­рая характеризуется одним значением параметра, указанного в ФФП, а одним из ее элементов — другим значением.

Выбор приемов осуществляется в соответствии с рекомен­дуемыми правилами:

Если указанные в ФФП показатели характеризуют исход­ную систему на различных стадиях и фазах жизненного цикла (изготовление, транспортировка, хранение, функционирование, ремонт и т.п.), то лучшие результаты дает применение приемов устранения физического противоречия «во времени» — приемы 6, 7, 8, 11.

Если указанные в ФФП показатели одновременно присущи исходной системе, то лучшие результаты дает применение приемов устранения физического противоречия «в простран­стве» — приемы 1, 2, 5, 12.

Если по условиям поисковой задачи замена узлового эле­мента недопустима, то лучшие результаты дает применение приемов «изменение условий» — приемы 5, 6, 9, 11, 12, 13.

Если требования к узловому элементу сформулированы с точки зрения различных внешних объектов или исходя их раз­личных систем отсчета, то наилучшие результаты дает приме­нение приемов «в отношении» — приемы 10, 14.

Если требуется получить наиболее простое решение поис­ковой задачи, то наилучшие результаты дает применение приемов 3, 4 и 10.

Морфологический метод и его модификации

Суть метода заключается в следующем. В совершенст­вуемой системе выделяют несколько характеристик структур­ных или функциональных морфологических признаков. Каж­дый признак может характеризовать какой-то параметр или характеристику системы, от которых зависит решение про­блемы и достижение основной цели.

По каждому выделенному морфологическому признаку со­ставляют список его различных конкретных вариантов, аль­тернатив. Признаки с их альтернативами можно располагать в форме таблицы, называемой морфологическим ящиком, что позволяет лучше представить себе поисковое поле. Перебирая всевозможные сочетания альтернативных вариантов выделенных признаков, можно выявить новые варианты решения за­дачи, которые при простом переборе могли быть упущены.

Метод предусматривает выполнение работ в пять эта­пов:

Первый этап. Точная формулировка задачи (проблемы), подлежащей решению.

Если первоначально ставится вопрос об одной конкретной системе, метод непосредственно обобщает изыскания на все возможные системы с аналогичной структурой и в итоге дает ответ на более общий вопрос.

Второй этап. Составление списка всех морфологических признаков, т.е. всех важных характеристик объекта, его пара­метров, от которых зависит решение проблемы и достижение основной цели.

Третий этап. Раскрытие возможных вариантов по каждо­му морфологическому признаку (характеристике) путем со­ставления матрицы. Каждая из N характеристик (параметров, морфологических признаков) обладает определенным числом К-, различных ва­риантов, независимых свойств, форм конкретного выражения. Тогда полное число решений, составленное из совокупности всех возможных вариантов, определяется как произведение Kj. В каждой точке N мерного пространства, характеризуемой N конкретными координатами, находится одно возможное ре­шение.

Четвертый этап. Определение функциональной ценности всех полученных вариантов решений.

Это наиболее ответственный этап метода. Должны быть рассмотрены все N вариантов решений, вытекающих из струк­туры морфологической таблицы, и проведено их сравнение по одному или нескольким наиболее важным для данной систе­мы показателям.

Пятый этап. Выбор наиболее рациональных конкретных решений.

Нахождение оптимального варианта может осуществляться по лучшему значению наиболее важного показателя системы.

Трудности применения морфологического анализа заклю­чаются в том, что не существует какого-либо действительно практического и универсального метода оценки эффективно­сти того или иного варианта решения.

К модификациям морфологического метода относятся:

♦        метод организующих понятий;

♦        метод «матриц открытия»;

♦        метод десятичных матриц поиска;

♦        метод семикратного поиска.

Метод организующих понятий

Метод организующих понятий включает:

♦        установление организующих понятий и определение их отличительных признаков;

♦        классификацию организующих понятий по степени их важности;

♦        проведение наглядных сопоставлений организующих понятий с их отличительными признаками и разра­ботку на этой основе руководящего материала для возможных решений, соответствующих выбранным ограничениям;

♦        оценку признаков в отношении их соответствия спе­циальным требованиям задачи;

♦        комбинацию признаков различных организующих понятий в решения.

Каждая комбинация отличительных признаков (по одному от каждого организующего понятия) дает один вариант реше­ния. Для облегчения поиска рациональных комбинаций пред­лагаются приемы, аналогичные приемам составления морфо­логических матриц.

Метод «матриц открытия»

Суть метода заключается в построении таблицы, в которой пересекаются два ряда характеристик. Если в морфологиче­ском анализе все выбранные характеристики относятся к строению объекта, то в этом методе часть из них может ка­саться, например, условий потребления, производства, экс­плуатации и т.д. Сам метод не дает законченных решений, но создает возможность для ассоциаций, постановки новых про­блем.

Метод десятичных матриц поиска

Метод включает поиск новых технических решений на ос­нове анализа результатов систематического применения деся­ти эвристических приемов к каждому из десяти показателей технической системы.

В качестве основных выделены следующие десять групп показателей технической системы:

Геометрические (длина, ширина, высота, площадь и т.д.).

Физико-механические (вес, прочность, эластичность и др.).

Энергетические (вид энергии, КПД и др.).

Конструкционно-технологические.

Надежность и долговечность.

Эксплуатационные (производительность, точность, ста­бильность параметров и др.).

Экономические (себестоимость, трудовые затраты, потери и др.).

Степень стандартизации и унификации.

Удобство обслуживания и безопасность (шум, вибрации, освещенность, температура и др.).

Художественно-конструкторские (гармоничность, мас­штабность).

Для преобразования основных показателей используют де­сять групп эвристических приемов:

Неология — перенос в данную отрасль техники новых для нее значений основных показателей технических объектов.

Адаптация — приспособление известных процессов, кон­струкций, форм, материалов и их свойств к данным конкрет­ным условиям.

Мультипликация — умножение, увеличение основных по­казателей.

Дифференциация — связана с дифференциацией показате­лей (дробление, разделение, очистка и т.д.).

Интеграция— связана с интеграцией показателей (сложе­ние, соединение, смешивание, сближение и т.д.)

Инверсия — изменение порядка на противоположный, об­ращение, выворачивание и т.д.

Импульсация — связана с импульсивными изменениями показателей технических объектов.

Динамизация — связана с динамизацией, изменением во времени веса, температуры, размеров, цвета и других показа­телей технических объектов.

Аналогия — отыскание и использование сходства, подобия в каком-либо отношении показателей данного технического объекта и известных объектов.

Идеализация — приближение показателей технического

объекта к идеальным.

Такая классификация позволяет построить десятичную матрицу поиска, в строках которой записаны основные изме­няемые показатели, характеристика технического объекта, а в столбцах — основные группы эвристических приемов (матри­ца 10x10).

Каждая ее ячейка соответствует определенному изменению какого-либо из основных параметров объекта и готовых тех­нических решений, еще не содержит, но способствует возник­новению ассоциаций, активизирует поиск идеи решения.

Метод семикратного поиска

Особенностью метода является деление всех стадий и эле­ментов процесса поиска решений на 7 частей, что связано со способностями человеческого мозга воспринимать и эффек­тивно перерабатывать информацию в названных пропорци­ях.

Стратегия поиска состоит из анализа проблемной ситуации и общественных потребностей, анализа функций аналогов и прототипа, постановки задачи, генерирования идей и выбора эвристических средств, конкретизации идей, оценки вариан­тов и выбора оптимального, упрощения, развития и реализа­ции решения. Тактическая часть — многочисленные приемы, применяемые на разных стадиях решения. Среди них исполь­зуется прием «семи ключевых слов» и таблицы, аналогичные десятичным матрицам поиска, но размером 7x7.

Комбинаторный метод

Комбинаторный метод является усовершенствованием морфологического метода. Примерную схему комби­наторного метода можно представить следующим обра­зом.

С помощью анализа сначала следует определить в объекте рабочий орган. Этому способствует само наименование объ­екта, определение его основной функции, восприятие физиче­ской сути исполнения этой функции, воображение. Рабочий орган должен иметь мало частей (элементов).

Выделив рабочий орган, следует составить сопоставимые перечни вариантов по отдельным признакам. Первые перечни выделяются для составных частей рабочего органа. Зачастую одну из этих частей можно вообразить себе как рабочую среду (жидкость, газ) в которой помещаются другие части рабочего органа. При этом необходимо знать, из какого материала она образована. Такой же перечень в случае надобности может быть составлен и для других, уже установленных частей рабо­чего органа. Составляют перечни для характеристики их мате­риала. После этого выделяется перечень для описания геомет­рической формы рабочего органа.

Затем переходят к структуре рабочего органа. Выделяются перечни для взаимного расположения его частей (в ней струк­туру изображают графически), для перечисления сочетаний подвижных и неподвижных частей рабочего органа.

В случае необходимости образуются другие перечни, отно­сящиеся к структуре рабочего органа. Последние предусмат­риваются для определения взаимосвязи частей рабочего орга­на. Здесь возможны три случая: в первом — части рабочего органа двигаются механически; во втором — на части рабоче­го органа воздействуют не механически, а при помощи энер­гии поля (в данном случае выделяют перечень энергии поля, которая воздействует на рабочий орган); в третьем — на части рабочего органа воздействуют механически и при помощи энергии поля, которая в данном случае будет изменять рабо­чие характеристики объекта.

Установлено, что самые важные перечни следующие: агре­гатное состояние среды (а также некоторых частей рабочего органа) и средство для осуществления движения частей рабо­чего органа (или энергию поля).

При наличии сопоставимых перечней для вариантов при­знаков переходят к синтезу: берут по одному варианту из каж­дого перечня и находят решения. Если решения получились работоспособные, их оценивают. Оценить решения помогает перечень целей объекта.

Несколько другой подход к комбинаторному методу рас­смотрен в работе. Алгоритм метода представляется сле­дующим образом:

♦        определите, какой цели надо достичь, чтобы разре­шить рассматриваемую проблемную ситуацию; Под целью понимается любое желательное измене­ние элемента среды (результат функционирования проектируемой системы).

♦        определите среду, в которой будет функционировать проектируемая система;

Под средой функционирования будем понимать то или иное явление, указанное (явно или неявно) в си­туационной части проблемной ситуации.

♦        сформулируйте функцию проектируемой системы в общетехнических терминах;

♦        сформулируйте на основании функции проектируе­мой системы задачу формирования принципов дей­ствия.

Таким образом, рассмотренный подход состоит в сведении проблемной ситуации к задаче формирования принципов дей­ствия. Эту задачу можно решить только с помощью методов, имеющих базу знаний, элементами которой должны быть эф­фекты. Искомый принцип действия ищут с помощью комби­нирования элементарных эффектов. Процесс комбинирования осуществляется по определенным правилам, которые должны обеспечить формирование таких совокупностей эффектов, ко­торые будут согласованы как между собой, так и с условиями решаемой задачи.

Методы логического поиска

Метод И — ИЛИ — дерево

Метод И — ИЛИ — дерево представляет собой удачный симбиоз системного и морфологического подходов к пробле­ме выбора цели творческой деятельности.

Системное представление объекта требует, чтобы исследо­ватель мысленно видел объект в трех аспектах: как нечто це­лое, как часть более общей системы (надсистемы) и как сово­купность более мелких частей (элементов подсистемы). При этом в надсистеме следует просмотреть и все ее составные части, так или иначе связанные с системой. Фактически объ­ект представляется в виде трехэтажной структуры (рис. 1).

Рисунок 1 - Структурная схема надсистем и систем.

Конкретная надсистема (НС) в данном случае представлена функционально значимыми системами (С; Cl; C2; СЗ). Одна­ко каждая из этих внутренних функций надсистемы, припи­санных соответствующим системам, может быть выполнена не единственным способом. Это значит, что в частности, связь НС — С можно представить в более полном виде (рис. 2).

Рисунок 2. Структурная схема с альтернативными реализациями.

Здесь ОС — обобщенное наименование системы С типа «система для реализации функции Ф». С, А1С, А2С — аль­тернативные варианты конкретных систем, способных реали­зовать функцию Ф. Если те же операции провести со всеми системами, то получится структура (дерево), в которой над­система НС расчленена на функционально значимые обобщенные системы 0С1, 0С2, ОСЗ. Этажом ниже представлены все альтернативные варианты реализации каждой из обоб­щенных систем (С, А1С, А2С, Cl, A1C, А2С, ...). Нижний из этих трех этажей (на котором расположена и наша исходная система С) включает в себя только альтернативы и называется ИЛИ-этажом. Это нулевой этаж.

На первом этаже альтернатив нет, есть взаимосвязанные обобщенные системы, в совместном функционировании обес­печивающие существование надсистемы НС, поэтому первый этаж — И-этаж.

Дальше построение И — ИЛИ — дерева ведется по тем же правилам: каждая из систем нулевого этажа расчленяется на функциональные обобщенные подсистемы (тем самым фор­мируется 1-й этаж типа «И»), и для каждой из этих подсистем создается комплект альтернативных ее реализаций (тем самым формируется 2-й этаж типа «ИЛИ»).

Эту процедуру попарного добавления этажей можно, во­обще говоря, продолжать и вверх, и вниз.

Видно, что при каждом продвижении вниз число элементов этапа сильно возрастает (обычно в 3 ... 5 раз).

Требования системного подхода однозначно требуют по­строения 5-этажного дерева, это — тот мини­мум, который соответствует принципу дели­мости системы.

Однако реальные задачи допускают отклонения от этого правила.

Элемент дерева можно не развивать в нижние этажи в двух случаях:

♦ если рассматриваемый элемент непосредственно не связан с исходным объектом и если особенности функционирования этого элемента заведомо не мо­гут дать ничего ценного для понимания функциони­рования исходного объекта;

♦ если рассматриваемый элемент тривиален или если существующий вариант его исполнения устраивает исследователя во всех отношениях.

Элемент дерева можно не развивать в верхние этажи, если очередной этап обобщения выводит исследователя в другой класс человеческой деятельности.

Обычно верхняя граница И — ИЛИ — дерева определяется достаточно четко и однозначно: нижняя граница, наоборот, для разных ветвей может располагаться на самых разных уровнях.

Метод логического мышления

Ясное мышление — это логическое мышление. Это процесс рассуждения, при котором одно доказательство выте­кает из другого и в результате делаются правильные выводы. Ясное мышление — аналитическое: просеивание информации, отбор нужной, выявление взаимосвязей и доказательство их существования.

Ясное мышление — логический подход к решению про­блемы, принятию решения и представлению своей идеи — это важное свойство хорошо работающего руководителя.

Когда мы формируем предложение или утверждение, мы обобщаем то, что наблюдали до сих пор — результаты наших анализов или опыта — и исходя из этого делаем выводы о том, чего не наблюдали. Кроме того, мы обращаемся к свиде­тельствам — наблюдениям и опыту других людей.

В логическом мышлении главное — избегать ошибочности и обманчивости аргументов, т.е. заблуждений.

Заблуждения — это необоснованные аргументы, ведущие к ошибке в рассуждениях или неправильному мнению.

Основные заблуждения, которые необходимо избегать или замечать в аргументах других людей — это: огульные ут­верждения; заморенность мышления; предвзятая, односторонняя аргументация; сверхупрощение; ложные выводы; считать спорный вопрос не требующим доказательств; ложные анало­гии; использование двусмысленных слов; искаженная логика.

Остановимся более подробно на ложных выводах и анало­гиях, искаженной логике.

Ложные выводы. Одно из наиболее частных заблуждений -— это утверждение, что, поскольку что-то произошло или может произойти, все остальное должно происходить таким образом.

Суждение о нескольких событиях оборачивается суждени­ем обо всех событиях такого рода. Вывод не следует из по­сылки.

Наиболее распространенная форма такого заблуждения это то, что логики называют «нераспространяющимся средним». Это относится к традиционным силлогизмам, состоящим из посылки среднего элемента и вывода.

Верный силлогизм выглядит следующим образом:

Посылка: Все коровы — четвероногие.

Средний элемент: Все четвероногие — позвоночные.

Вывод: Все коровы — позвоночные.

Это может быть представлено так:

Посылка: Все А — Б.

Средний Элемент: Все Б — В

Вывод: Все А — В.

Это логика. Средний элемент неограниченно распростра­няется. Все, что относится к А. относится также и к Б, все, что относится к Б, относится также и к В, следовательно, все, что относится к А, должно также относиться к В.

Неверный силлогизм принимает следующую форму:

Все коровы — четвероногие.

Все мулы — четвероногие.

Следовательно, все коровы — мулы.

Это — ложные утверждения, поскольку несмотря на то, что все относящееся к А и В, относится также и к Б, в их от­ношении к Б нет ничего, что объединяло бы А и В.

Ложные аналогии. Аналогии лежат в основе большей час­ти нашего мыслительного процесса. Мы обращаем внимание на то, что два случая сходны между собой в определенных от­ношениях и затем подразумеваем, что это сходство распро­страняется и дальше. Целью аналогий является также понима­ние необычных предметов.

Аналогии можно использовать ложным образом, как дей­ствительные аргументы без каких бы то ни было реальных до­казательств.

В споре по аналогии мы утверждаем, что если:

х — обладает свойствами а1, а2, а3 и 6, и

у — обладает свойствами а1, а2, а3, то, следовательно,

у — также обладает свойством 6.

Это может оказаться справедливым до тех пор, пока у не приобретает свойств, несовместимых с 6, — в этом случае ар­гумент необоснован.

Аналогии можно использовать для того, чтобы подсказать нужный вывод, но не для того, чтобы его утверждать.

Искаженная логика. Искажение логики не настолько пло­хо, но может равным образом привести к ошибочным резуль­татам.

Она включает в себя такие приемы, как:

♦        отбор примеров, благоприятных для данного утвер­ждения при игнорировании тех, что его опроверга­ют;

♦        передергивание аргумента, выдвигаемого оппонен­тами, таким образом, что он приобретает значение, которого не имел изначально — вкладывание своих слов в чужие уста;

♦        опровержение оппонентов, обнаруживая на них зал­пы доказательств, которых они не высказывали;

♦        преднамеренное игнорирование темы спора;

♦        повторение того, что было отвергнуто, и игнориро­вание того, что было принято.

Метод «букета проблем»

Метод «букета проблем» состоит в том, что, основы­вая на исходной формулировке проблемы, рассматривают не­сколько иных проблем, формулируя тем самым группу или «букет проблем», состав которых таков:

ПКД — Проблема, Как она Дана. Это исходная формули­ровка.

ПОВ — Проблема в Общем Виде. Наша частная задача может быть обобщена не единственным образом. Существует простой алгоритм, позволяющий получить обобщенные фор­мулировки при разных уровнях обобщения. Для его реализа­ции делят исходную формулировку на смысловые группы, за­тем для каждой из смысловых групп пытаются подобрать бо­лее общее понятие. Если для N смысловых групп исходной формулировки операция прошла успешно, то после этого можно сформировать N обобщенных формулировок первого уровня (когда в исходной формулировке только одна смысло­вая группа заменена обобщенным ее выражением), N(N-l)/2 обобщенных формулировок второго уровня (заменены более общими две смысловые группы) и т.д.

ПА — Проблема — Аналог. Уяснив себе функцию, дейст­вие, которое требуется осуществить в исходной задаче, следу­ет мысленно посмотреть, где, в каких областях человеческой деятельности (или в каких природных явлениях, в животном или растительном мире) возникает необходимость в таком же действии или такой же функции и как эти проблемы решены там. Очевидно, проблем-аналогов можно найти очень много. Наибольшую эвристическую ценность представляют в данном случае аналоги, найденные в областях, достаточно далеких от исходной.

ПФВ — Проблема на уровне Физических Взаимодействий. Затруднение, вызвавшее исходную проблему, обычно связано с тем, что какой-либо объект или часть его не обладает теми свойствами или теми возможностями, которые позволили бы снять или решить исходную проблему. Поэтому на данном этапе полезно просмотреть, а что в объекте или его окружении можно было бы изменить так, чтобы исходная проблема либо исчезла вообще, либо решилась тривиально. Иногда это — изменение каких-либо физических свойств объекта, иногда приходится привлекать геометрию или химию, а иногда дос­таточно изменить какие-либо временные или организацион­ные характеристики процесса или системы. В общем, нужно проблему разделить на элементарные взаимодействия и попы­таться их изменением разрешить ситуацию. Очевидно, список ПФВ может быть достаточно велик.

ОП — Обратная Проблема. Иногда формулирование об­ратного, противоположного действия наводит на решение прямой проблемы. Между прочим, обратная проблема может быть и не в единственном варианте, так как отрицать можно не только действие целиком, но и часть его.

Метод «букета проблем» хорошо работает на задачах лю­бого уровня и из любой сферы человеческой деятельности. Конкретные примеры использования метода рассмотрены в работе.

Методы поиска новых технических решений

Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ)

Смысл АРИЗ состоит в том, чтобы путем сравнения иде­ального и реального выявить техническое противоречие или его причину — физическое противоречие — и устранить (раз­решить) их, перебрав варианты их устранения.

Стратегия решения изобретательской задачи по АРИЗ со­стоит в следующем.

Формулируют исходную задачу в общем виде. Обрабаты­вают и уточняют ее, учитывая действие вектора психологиче­ской инерции и технические решения в данной и других об­ластях: Излагают условия задачи, состоящей из перечисления элементов технической системы и нежелательного эффекта, производимого одним из элементов. Затем формулируют по определенной схеме идеальный конечный результат, который служит ориентиром. В сравнении с идеальным конечным ре­зультатом реального технического объекта выявляется техни­ческое противоречие, а затем его причина — физическое про­тиворечие.

К недостаткам АРИЗ относят то, что он чрезвычайно тру­доемкий, не предусмотрено решение задач синтеза, а также отсутствует анализ структуры противоречия технической сис­темы.

Обобщенный алгоритм поиска новых технических решений

Алгоритм состоит из 17 этапов (см. табл. 3 и 4), при прохождении которых используется большой информационный аппарат, состоящий из восьми массивов информации. Хранение их в памяти ЭВМ обеспечивает бы­стрый поиск нужных вариантов на каждом этапе решения за­дачи.

Рассмотрим сущность информационных массивов (табли­ца 3).

Массив 1 (Ml): Список требований, предъявляемых к техническим решениям, включает как общие, применимые к решениям в различных отраслях техники, так и частные требования, относящиеся к конкретным решениям. Источника­ми для составления такого списка являются требования, сформулированные в ГОСТах, нормативах и технических ус­ловиях на различные виды изделий, а также специализиро­ванные перечни требований, обеспечивающие минимизацию стоимости изготовления, габаритов веса, потребности в энер­гии и т.д. (некоторые перечни содержат более 800 требова­ний). На начальных этапах решения, задачи используют обычно общие требования, а на этапах анализа и выбора тех­нического решения, кроме них, включают также конкретные и частные.

Таблица 3 Массивы информации

Массив 2 (М2). Список методов выявления недостатков в технических решениях содержит разнообразные приемы и ме­тоды, вскрывающие их в объектах различных отраслей техни­ки: от внешнего осмотра до проведения специальных испыта­ний. Часть методов общеизвестна, источниками других явля­ются   отраслевые   стандарты,   руководящие   материалы   по проектированию и изготовлению конкретных изделий, раз­личные технические условия.

Массив 3 (МЗ). Фонд физических эффектов. В фонде фи­зических эффектов должны быть все известные на данное время науке, а также практике физические, физико-химические и прочие эффекты и явления.

Массив 4 (М4). Фонд технических решений содержит наи­более эффективные технические решения из всех отраслей техники, включая последние запатентованные.

Массив 5 LM5). Список методов выявления причин возник­новения недостатков в технических решениях (объектах) включает известные методы анализа неудовлетворительного выполнения основных функций, отказов, разрушений объек­тов или их элементов в различных отраслях техники.

Массив б {Мб). Фонд эвристических приемов содержит описание перечня из 420 эвристических приемов, в которые входят 826 поисковых процедур. Назначение фонда — конструктивно-технологические преобразования объектов и их элементов в процессе решения задачи.

Массив 7 (М7). Список поисковых процедур включает ряд процедур из известных методов поиска новых технических решений, из материалов по инженерному проектированию и личного опыта изобретателей.

Массив 8 (М8). Список методов оценки и выбора вариантов технических решений содержит те из них, которые применяются в зависимости от требований к искомому техническому решению.

Наиболее распространены методы экспертной оценки.

Выделяются два типа решаемых задач: устранение недостатков известных объектов и поиск принципиально нового объекта (задача синтеза). Алгоритм поиска одинаков для обоих типов задач (табл.4).

Таблица 4 Этапы обобщенного алгоритма