Тема 10. Креативне вирішення проблем (від помилок мислення до пошуку рішень).

3. Правильні стратегії. Від ідеї до її втілення. Інструментарій ідей.

     Разом з тим необхідно було створення універсальної теорії або алгоритму, які б дозволили системно підійти до вирішення творчих завдань. Спробою створення даної теорії є розробка алгоритму і теорії розв'язання винахідницьких завдань (АРИЗ і ТРИЗ), біля яких стояв Г. С. Альтшуллер.

При розгляді історії розвитку ТРИЗ можна виділити наступні етапи.

• 1. До 1985 г. - розвиток класичної ТРИЗ, основні ідеї якої мають концептуальний характер (плюс, звичайно, і інструментальний) і публікуються Альтшуллером і фахівцям і ТРИЗ-асоціації.
• 2. після 1985 г. - розвиток постклассической ТРИЗ, основні ідеї якої мають характер "розгортання" теорії (тобто деталізації, часткової формалізації, уточнення і особливо накопичення фонду прикладів) і з'єднання з іншими методами, особливо з методами функціонально-вартісного аналізу .

Структурно класичну ТРИЗ можна схемою (рис. 1).

Рис. 1. Схема класичної ТРИЗ

АРИЗ і вся ТРИЗ засновані на трьох принципах:

1) за чіткою програмою, крок за кроком, ведеться обробка задачі, виявляються і досліджуються фізико-технічні протиріччя, що роблять задачу проблемою;

2) для подолання суперечностей використовується сконцентрована інформація, що увібрала досвід кількох поколінь винахідників (таблиці типових моделей вирішення завдань - прийоми і стандарти, таблиці застосування фізичних ефектів і т.д.);

3) протягом усього ходу рішення йде управління психологічними факторами: АРИЗ спрямовує думку винахідника, гасить психологічну інерцію, налаштовує на сприйняття незвичайних, сміливих ідей.

      У вигляді ТРИЗ вперше в історії творить людства з'явилися теорія, методи і моделі для систематичного дослідження і вирішення складних техніко-технологічних проблем, що містять гостре фізико-технічне протиріччя і принципово не вирішуваних традиційними методами конструювання. ТРИЗ організовує мислення людини так, як ніби в його розпорядженні є досвід усіх або дуже багатьох талановитих винахідників.

     У 1956 р Г. Альтшуллер позначив проблему створення теорії винахідницької творчості та пропонує наступні основні ідеї для її розвитку.

1. Ключ до вирішення проблем - виявлення та усунення системного протиріччя.

2. Тактика і методи вирішення проблем (прийоми) можуть бути виявлені на основі аналізу сильних винаходів. Для цього в розпорядженні дослідників були матеріали Патентного фонду, досвід зареєстрованих і описаних винаходів вітчизняних і зарубіжних вчених.

3. Стратегія вирішення проблем повинна спиратися на закономірності розвитку технічних систем.

   На 1961 р ідея про можливість виявлення винахідницьких прийомів повністю підтвердилася у вигляді наступних відкриттів:

1) винахідницьких завдань - незліченна безліч, а типів системних протиріч порівняно небагато;

2) існують типові системні суперечності і існують типові прийоми їх усунення.

      Основою даного відкриття став аналіз понад 10000 винаходів з Патентного фонду.

З появою першої версії АРИЗ почалося становлення ТРИЗ. Автор ТРИЗ показує відмінності між поняттями "прийом", "метод" і "теорія" наступним чином.

Прийом - одинарна, елементарна операція. Прийом може ставитися до дій людини, вирішального завдання, наприклад, "використовуй аналогію".

Метод - система операцій, зазвичай включають прийоми, що передбачає певний порядок їх застосування.

Теорія - система багатьох методів і прийомів, що передбачає цілеспрямоване управління процесом вирішення завдань на основі знання закономірностей (моделей) розвитку складних технічних і природних об'єктів.

Розглянемо еволюцію процесу створення теорії розв'язання винахідницьких завдань.

    Робота над АРИЗ була розпочата в 1946 р Втім, самого поняття "АРИЗ" тоді ще не було. Проблема ставилася інакше: необхідно було вивчити досвід винахідницької творчості і виявити характерні риси хороших рішень, що відрізняють їх від поганих. Висновки можуть бути використані при вирішенні винахідницьких завдань.

   У ході даного дослідження вдалося виявити, що рішення винахідницької задачі виявляється гарним (і сильним), якщо воно долає технічне протиріччя (ТП), що міститься в поставленому завданню, і навпаки, поганим, якщо ТП не виявлено або подолано.

     Далі виявилося, що навіть найдосвідченіші винахідники не розуміють, не бачать, що правильна тактика розв'язання винахідницьких завдань повинна полягати в тому, щоб крок за кроком виявляти ТП, досліджувати його причини і усувати їх, тим самим усуваючи і ТП. Зіткнувшись з відкритим, кричущим про себе ТП і побачивши, що завдання вдалося вирішити завдяки його усунення, винахідники не робили ніяких висновків на майбутнє, не змінювали тактику і, взявшись за таку задачу, могли витратити роки на перебір варіантів, навіть не намагаючись сформулювати міститься в завданню протиріччя. Тим самим це підтверджувало випадковий характер винахідницького процесу, а також відсутність єдиного методу, здатного навчити винахідництва.

  На другому етапі проблема була поставлена таким чином: потрібно було скласти програму планомірного розв'язання винахідницьких завдань, придатну для всіх винахідників. Ця програма повинна бути заснована на покроковому аналізі завдання, щоб виявляти, вивчати і долати технічні протиріччя. Програма не замінить знань і здібностей, але вона охоронить від багатьох помилок і дасть хорошу тактику розв'язання винахідницьких завдань. Таким чином, винахідники зможуть уникнути тих помилок, які відбувалися раніше, і більш ефективно використовувати досвід своїх попередників.

  Виявилося, що при вирішенні завдань вищих рівнів потрібні знання, обов'язково виходять за межі спеціальності, яку має винахідник. Виявилося, що людина не вміє ефективно вирішувати винахідницькі задачі вищих рівнів. Тому помилкові всі методики, засновані тільки на прагненні активізувати "творче мислення".

     Формула третього етапу була такою: винаходи нижчих рівнів взагалі не варто відносити до творчості. Винаходи вищих рівнів при цьому не повинні відбуватися методом проб і помилок, так як це неефективно. Таким чином, потрібно розробити нову технологію розв'язання винахідницьких завдань, що дозволяє планомірно вирішувати завдання вищих рівнів. Ця технологія повинна грунтуватися на знанні об'єктивних законів розвитку технічних систем.

     Як і на другому етапі, основним матеріалом для роботи була патентна інформація. Але її вивчення велося тепер не стільки для виявлення нових прийомів і зведення їх в таблицю усунення технічних протиріч, скільки для дослідження загальних закономірностей розвитку технічних систем. Тим самим у своїх дослідженнях автор рухався від пошуку одиничних вдалих рішень у бік вироблення систематичного підходу.

   З'ясувалося, що винаходи - це форма розвитку технічної системи. ТРИЗ повинна досліджувати винаходи з метою пошуку системи розв'язання винахідницьких завдань.

У результаті дослідження на цьому етапі були зроблені наступні висновки.

1. Завдання можуть відрізнятися за змістом необхідних знань. На першому рівні завдання і засоби її вирішення лежать в межах однієї професії (одного розділу галузі). На другому рівні - в межах однієї галузі (наприклад, машинобудівна завдання вирішується способом, уже відомим в машинобудуванні, але в іншій його галузі). На третьому рівні - в межах однієї науки (наприклад, механічна завдання вирішується на основі законів механіки).

   На четвертому рівні - за межами науки, в рамках якої виникла задача (наприклад, механічна завдання вирішується хімічно). На вищих подуровнях п'ятого рівня рішення знаходиться взагалі за межами сучасної науки. Тому спочатку потрібно отримати нові наукові знання або зробити відкриття, а потім застосувати їх до вирішення винахідницьких задач.

2. Завдання можуть відрізнятися за структурою взаємодіючих факторів. До числа цих факторів відносять: число елементів взаємодії, кількість невідомих чинників, рівень складності аналізу, термін виконання завдання. Для порівняння проаналізуємо ці параметри для задач першого і четвертого рівнів (табл. 1).

Таблиця 1.

Параметри завдань першого і четвертого рівня

3. Завдання можуть відрізнятися за ступенем зміни об'єкта. У завданнях першого рівня об'єкт (пристрій або спосіб) практично не змінюється, наприклад, встановлюється нове значення одного параметра. На другому рівні об'єкт незначно змінюється, наприклад, в деталях. На третьому рівні об'єкт істотно змінюється (наприклад, в найважливіших частинах), на четвертому - повністю змінюється, а на п'ятому змінюється також і технічна система, в яку входить змінений об'єкт.

4. Природа не виробила евристичних прийомів вищих порядків. Протягом всієї еволюції мозок людини пристосувався лише до вирішення завдань, відповідних приблизно першому рівню.

     Основний висновок, який був зроблений з цих відкриттів, - необхідний спосіб переказу винахідницьких задач з вищих рівнів на нижчі і перетворення цим важкого завдання в легку, наприклад, за допомогою швидкого скорочення пошукового поля.

У фундамент класичної ТРИЗ були покладені наступні три практичних відкриття.

1. Усі реальні проблеми можуть бути зведені лише до трьом різним видам і представлені тільки трьома відповідними структурними моделями: адміністративна проблема, технічна проблема, фізична проблема. Технічні та фізичні протиріччя володіють найбільшою конструктивністю, так як безпосередньо підтримані ТРИ 3-інструментами для їх вирішення. Адміністративні моделі або вирішуються методами, що не мають прямого відношення до ТРИЗ, або вимагають перекладу до двох інших конструктивним моделями.

2. Всі відомі рішення отримані на основі застосування трансформацій, що відносяться лише до чотирьох класам:

• прямі моделі для дозволу фізичних протиріч;

• прямі моделі для дозволу технічних протиріч (спеціалізовані трансформації, або "прийоми");

• рекомендації для зміни фізико-технічних моделей у вигляді взаємодій "поле - речовина" (комплексні трансформації, або "стандарти");

• рекомендації щодо реалізації потрібної функції на основі прикладів стандартного або оригінального застосування як відомих, так і новітніх фізико-технічних явищ (базові трансформації, або ефекти).

3. На основі реінвентінга винаходів в ТРИЗ була встановлена послідовність кроків для раціонального дослідження вихідної проблемної ситуації, для побудови моделі проблеми і вибору відповідної моделі трансформації, для перевірки правильності пропонованих рішень. У чому ж конкретно лежать труднощі, з якими кожен фахівець стикається у своїй роботі майже безперервно? Чим різняться такі, здавалося б, однакові поняття, як "завдання" і "проблема"? Головною ознакою для визначення завдання як проблеми є недостатність або недостовірність інформації про завдання або про метод її вирішення. До особливого ознакою відноситься обмеження з яким- або ресурсам, особливо часто - по ресурсу часу для вирішення завдання. Іноді навіть прості завдання перетворюються на серйозні проблеми при нестачі часу для їх вирішення. Відмінності між цими двома термінами вказані на рис. 3. Відповіді на ці питання можуть чимало прояснити також, в чому різниця між творчим і рутинним, стандартним рішенням. Ми повинні як мінімум розглянути ситуацію з різних точок зору, врахувати можливості змінити її, знайти ресурси для цього, часто заховані зовсім поруч. Дійсна проблема нерідко полягає в тому, що ми або взагалі не намагаємося знайти не очевидні на перший погляд ресурси, або, треба визнати, не вміємо це робити. В основі рішення будь-якої задачі лежать професійні знання. Ця умова необхідна, але недостатня.

Рис. 3. Відмінності між проблемами і завданнями

     Для того щоб перевести проблему в ранг завдання, потрібно як мінімум задовольнити умовам достатності, а саме, мати повну і достовірну інформацію про проблемної ситуації, розташовувати достатніми ресурсами і знати методи, за допомогою яких можна всю сукупність очевидних і прихованих ресурсів трансформувати в ідею рішення.

   Орієнтовна оцінка кількості завдань різного рівня складності, що зустрічаються в патентному фонді, отримана ще Г. Альтшуллером, близька до відомої пропорції "80: 20". Схематично ця розбивка виглядає як на рис. 4.

Рис. 4. Співвідношення ступеня складності завдань

      Менше 5% завдань відносяться до критично і екстремально складним, але саме вони становлять найбільший інтерес для людини, зайнятого винахідницьким працею. Такі традиційні підходи, як, наприклад, метод фокальних об'єктів, брейнстормінг, синектика і морфологічний аналіз, рекомендують:

• шукати випадкові асоціації;

• фантазувати;

• відчути себе в ролі об'єкта;

• перебирати всі можливі комбінації.

    Ці методи в цілому недаремні і нерідко можуть призвести до рішень деяких стандартних проблем. Але із зростанням складності проблем ці методи швидко втрачають свою ефективність. Строго кажучи, вони не здатні стимулювати натхнення. Наслідком є тривалі і безпорадні пошуки, великі матеріальні та інтелектуальні затрати, слабкі і непридатні ідеї, помилковий відмова від досягнення дійсно перспективних цілей.

  Дослідники, що працюють в області вирішення творчих завдань, у тому числі винахідницьких, потрібні високоефективні методи спрямованого мислення, конкретні конструктивні навігатори для конкретних проблемних ситуацій. Подібні навігатори якраз надає теорія винахідницьких завдань.

     Безсумнівно, ТРИЗ не є універсальним джерелом вирішення завдань, що стоять перед працівником будь-якої організації. Якщо її застосування для працівників виробничих підрозділів найчастіше виправдано і здатне принести позитивні результати, то в рамках адміністративної роботи її методи часто не працюють. Крім того, теорія і її алгоритм мають кілька об'єктивних недоліків:

1) рішення задачі не можна "вирахувати", тобто процес пошуку не є повністю алгоритмическим, "математичним". Отже, по-перше, навіть при використанні однакових алгоритмів у дослідників можуть виходити різні варіанти вирішення; по-друге, завдання, хоч і частково втрачає, але зберігає тимчасову невизначеність;

2) якщо при вирішенні будь-якої проблеми бракує об'єктивних знань і необхідно проведення наукових досліджень, то це обмежує можливості застосування ТРИЗ.