Глава 5. Текст АРИЗ-2010
1. АНАЛИЗ ЗАДАЧИ
1.1. Формулировка условия мини-задачи (без специальных терминов). Определение мини-задачи см. Приложение 4, п. 21.
1.1.1. Определить объект усовершенствования
Определить техническую систему (ТС), в которой возникла задача (см. Приложение 4. «Определения»: ТС – п. 1).
Правило 1. Рассматривается конкретный объект в определенных условиях работы.
Правило 2. В качестве объекта усовершенствования выбирается ТС, в которой имеется недопустимый по условиям задачи нежелательный эффект (НЭ). Определение НЭ см. Приложение 4, п. 19.
Правило 3. Если в условии задачи описаны две и более ТС (прототипа), то в качестве объекта усовершенствования выбирается наиболее производительная ТС.
1.1.2. Главная функция системы (указать). Определение ГФ – см. Приложение 4, п. 10.
Сформулировать главную функцию (ГФ) ТС, выбранной на шаге 1.1.1.
Формулирование ГФ проводится по следующим правилам:
Правило 4. ГФ формулируются для данной ТС в определенных условиях работы.
Правило 5. Формулировка ГФ не должна содержать указаний на конкретное воплощение объекта (для ТС – на конкретное конструкторско-технологическое исполнение).
Правило 6. Исходя из определения функции (см. Приложение 4, п. 5), объектом ГФ должен быть объект: вещество или поле. При анализе информационных систем информация рассматривается как объект.
Параметры и свойства не должны выбираться в качестве объекта функции.
Правило 7. Исходя из определения функции (см. Приложение 4, п. 5), критерием наличия функции является изменение хотя бы одного параметра объекта функции.
Правило 8. Исходя из определения функции (см. Приложение 4, п. 5), она проявляется только в действии (взаимодействии). Поэтому в формулировке должна быть глагольная часть, отражающая это действие по изменению параметров объекта функции.
(Правило 8 указывает на недопустимость использования в формулировках функций глаголов, не отражающих действие по изменению параметров: «обеспечить», «улучшить», «добиться», «предотвратить», «исключить»).
Правило 9. Формулировка функции должна включать действие функции (Правило 8) – глагол в неопределенной форме + объект функции (Правило 6) – существительное в винительном падеже.
При необходимости в формулировку могут быть добавлены дополнения (обстоятельства), характеризующие место, время, направленность функции и др. Эти дополнения приводятся в скобках.
Правило 10. Не рекомендуется использовать при формулировании глагольной части функции частицу «не», т. е. функция должна быть позитивной.
Правило 11. Формулирование полезной функции ТС (определение см. Приложение 4, п. 8) рекомендуется вести в следующем порядке:
а. дать первоначальную формулировку функции ТС, которая представляется правильной;
б. проверить возможность выполнения ТС сформулированной функции самостоятельно (критерием является наличие у ТС хотя бы одного элемента, участвующего в выполнении этой функции);
в. дать уточненную формулировку функции, используя вопросы:
– если элемент по п. б) выявлен – «зачем выполняется эта функция?»;
– если такой элемент не выявлен – «каким образом выполняется эта функция?».
г. повторять процедуру по п.п. б) и в) до последней формулировки, по которой есть хотя бы один элемент, выполняющий эту функцию.
1.1.3. Состав системы
Определить компонентный состав выбранной ТС – ее подсистемы (см. определение в Приложении 4 п. 2).
Правило 12. В состав ТС включаются только элементы верхнего иерархического уровня.
Правило 13. Если какой-либо элемент имеет подсистемы, существенные для условий задачи и поэтому присутствующие в ее исходной формулировке, то рекомендуется эти подсистемы выделить в самостоятельные элементы.
Правило 14. Для проверки правильности включения какого-либо элемента в компонентный состав ТС рекомендуется контрольный вопрос: «Сохранится ли задача в отсутствие проверяемого элемента?».
1.1.4. Заменить в компонентном составе специальные термины
(см. Приложение 4, п. 22).
Правило 15. Специальные термины (спецтермины) следует заменять общеупотребительными (более общими) понятиями, охватывающими более широкий класс систем (элементов) и явлений, выполняющих ту же функцию. Или перейти к более общей функции. Они, как правило, несут меньшую психологическую инерцию:
– узкоспециальные термины («письменный стол», «бритва»);
– общие термины («стол», «режущий инструмент»);
– функциональные термины («поддержание», «отделение»);
– детские (бытовые, образные) термины («поддержалка», «резалка» – «отделялка»);
– универсальные термины («штуковина»).
Наиболее эффективными являются функциональные термины. Причем лучше переходить к наиболее общим функциям:
брить → резать → отделять.
1.1.5. Нежелательный эффект – НЭ («анти-Б»). Определение см. Приложение 4, п. 19.
1.1.6. Ожидаемый результат.
Необходимо при минимальных изменениях в системе (указать) не допустить (или устранить) нежелательный эффект (или указать другой результат, который должен быть достигнут – «А»).
1.1.7. Полная формулировка мини-задачи.
Сформулировать мини-задачу по следующей форме:
Необходимо при минимальных изменениях в ТС устранить НЭ, сохранив нормальный (требуемый) уровень выполнения полезной функции.
Правило 16. Минимальность изменений исходной ТС определяется граничными условиями, согласованными с заказчиками. В общем виде возможны 4 уровня изменений:
– изменение в технологии (без изменения конструкции);
– изменение конструкции (без изменения принципа действия);
– изменение принципа действия (без изменения главной функции);
– изменение главной функции.
1.1.7.1. Техническая система для (указать главную функцию – см. п. 1.1.2) состоит из (указать состав системы – основные компоненты – см. п. 1.1.3).
1.1.7.2. Нежелательный эффект (указать, см. п. 1.1.5 – «анти-Б»).
1.1.7.3. Необходимо при минимальных изменениях в системе (указать) не допустить (или устранить) нежелательный эффект (или указать другой результат, который должен быть достигнут – «А»), сохранив требуемый уровень выполнения полезной функции.
Примечание. Цель данного пункта – уточнить формулировки п.п. 1.1.2, 1.1.3, 1.1.5 и представить их вместе в виде мини-задачи.
1.2. Формулировка конфликтующей пары (определение см. Приложение 4, п. 25).
1.2.1. Изделие (указать). Определение см. Приложение 4 п. 26.
1.2.2. Инструмент (указать). Определение см. Приложение 4 п. 27.
Правило 17. Если инструмент по условиям задачи может иметь два состояния, надо указать оба состояния.
Правило 18. Если в задаче есть пары однородных взаимодействующих элементов, достаточно взять одну пару.
Примечание. Один из элементов конфликтующей пары может быть сдвоенным. Например, даны два разных инструмента, которые должны одновременно действовать на изделие, причем один инструмент мешает другому. Или даны два изделия, которые должны воспринимать действия одного и того же инструмента: одно изделие мешает другому.
1.2.3. Состояние (действие) инструмента:
Необходимо выбрать два предельных состояния инструмента (иногда изделия). Эти состояния должны максимально усиливать положительный эффект (уровень выполнения полезной функции) или максимально ослабить нежелательный эффект.
1.2.3.1. Состояние 1. Одно предельное состояние (указать).
1.2.3.2. Состояние 2. Противоположное предельное состояние (указать).
Примечание. Если сложно выбрать элементы конфликтующей пары (изделие и инструмент) или не понятно, с какими элементами связан конфликт, то можно составить таблицу взаимосвязей элементов (табл.1).
Примечание. В таблице обозначено:
1.3. Формулировка углубленного (технического) противоречия – УП (ТП). Определение УП см. в приложении 4 п. 29.
1.3.1. УП1 (УП для состояния 1, соответствующее п. 1.2.3.1, указать).
1.3.1.1. Словесная формулировка УП1 («А – анти-Б»).
Инструмент (указать – см. п. 1.2.2) в состоянии 1 (указать – см. п. 1.2.3.1), осуществляет полезное действие 1 (указать — «А») на изделие (указать – см. п. 1.2.1), это вызывает нежелательный эффект 1 (указать – см. п. 1.1.5 — «анти-Б»).
1.3.1.2. Графическое представление УП1.
1.3.1.3. Проверить соответствие графической формулировки словесной.
1.3.2. УП-2 (УП для состояния 2, соответствующее п. 1.2.3.2, указать).
1.3.2.1. Словесная формулировка УП2 («В – анти-А»).
Инструмент (указать – см. п.1.2.2) в состоянии 2 (указать – см. п. 1.2.3.2), осуществляет полезное действие 2 (указать — «В») на изделие (указать – см. п. 1.2.2), это вызывает нежелательный эффект 2 (указать – «анти-А»).
1.3.2.2. Графическое представление УП2.
1.3.2.3. Проверить соответствие графической формулировки словесной
1.3.3. Проверка правильности выполнения шагов 1.3.1 – 1.3.2.
Правило 19. УП1 и УП2 сформулированы правильно, если полезное действие УП1 находится в противоположном (анти) состоянии нежелательному действию УП2, а нежелательное действие УП1 – в противоположном (анти) состоянии полезному действию УП2. Это требование не обязательное, но такая формулировка, как правило, позволяет сохранить логику АРИЗ и на последующих шагах провести более глубокий анализ и выявить первопричины – получить решение более высокого уровня.
1.4. Выбор конфликтующей пары.
1.4.1. Главная функция системы (указать).
Сравнить формулировку с шагом 1.1.2, уточнить и выбрать соответствующую.
1.4.2. Выбрать УП из описанных на шаге 1.3, соответствующий главной функции, соответствующей п. 1.4.1 (указать).
Правило 20. Из двух УП выбрать то, которое обеспечивает лучшее выполнение главной функции.
Правило 21. В случае двух полезных функций выбрать то УП, которое обеспечивает лучшее выполнение главной функции надсистемы.
1.4.3. Выбранное состояние инструмента (указать).
Примечание. Этот шаг желателен, но не обязателен. Иногда лучше разобрать решение задачи по двум конфликтующим парам последовательно. Это может привести к двум различным решениям.
1.5. Усиление конфликта, указав предельное состояние (действие) элементов.
Правило 22. Усиление производить постепенно до качественного изменения задачи.
Возможно, несколько этапов усиления с появлением качественно новых задач.
Правило 23. Усиление конфликта необходимо доводить до физического предела состояния инструмента.
Правило 24. Большинство задач содержат конфликты типа «много элементов» и «мало элементов» («сильный элемент» и «слабый элемент»). Конфликты с состоянием:
а) «много элементов» и «сильный элемент» – приводятся к виду «избыточное число элементов» и «избыточно сильный элемент»,
б) «мало элементов» и «слабый элемент» – приводятся к виду «отсутствующий элемент» и «бездействующий элемент».
Новое состояние, таким образом, характеризуется новым НЭ, связанным с:
избыточным числом или избыточным действием элемента (а),
отсутствием элемента или отсутствием его действия (б).
1.6. Формулировка модели задачи. Определение см. в приложении 4, п. 22.
1.6.1. Конфликтующая пара, учитывая шаг 1.5 (указать).
1.6.2. Усиленная формулировка углубленного противоречия, учитывая шаг 1.5 (указать).
1.6.3. Функции Х-элемента. Определение см. в Приложении 4, п. 30.
Что должен сделать вводимый для решения задачи икс-элемент (что он должен сохранить и что он должен устранить, улучшить, обеспечить и т. д.).
Икс-элемент не допускает (или устраняет) плохое действие (указать), не мешая инструменту (указать) выполнять полезное действие (указать).
1.7. Применение вепольного анализа.
1.7.1. Представить модель задачи в виде исходной вепольной структуры.
1.7.2. Осуществить вепольные преобразования.
2. АНАЛИЗ РЕСУРСОВ
2.1. Определение оперативной зоны (ОЗ). Определение см. в Приложении 4, п. 32.
Зона (указать).
Примечание. При формулировании оперативной зоны полезно ознакомиться с материалами в приложении 1.
2.2. Определение оперативного времени (0В). Определение см. в Приложении 4, п. 33.
Т1 – время конфликта (указать).
Т2 – время до конфликта (указать).
Примечание. При формулировании оперативного времени полезно ознакомиться с материалами в приложении 1.
2.3. Определение вещественно-полевых ресурсов (ВПР) рассматриваемой системы, внешней среды и изделия. Определение см. в Приложении 4, п. 31.
2.3.1. Составить список ВПР, заполнив таблицу.
Таблица 2. Вещественно-полевые ресурсы (ВПР)
2.3.2. Определение оперативных параметров – внутрисистемные ВПР. Выписать из таблицы 2 (см. п. 2.3.1).
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОП
3.1. Формулировка ИКР. Определение см. в Приложении 4, п. 34.
ИКР: А, Б
Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, не допускает (или устраняет) плохое действие (указать) в течение ОВ в пределах ОЗ, не мешая инструменту (указать инструмент из шага 1.5) совершать полезное действие.
3.2. Усиление формулировки ИКР – использование ВПР.
3.2.1. Инструмент (указать) или его ВПР (указать), не вызывая вредных явлений, не допускает (или устраняет) плохое действие (указать) в течение ОВ в пределах ОЗ, совершает полезное действие (указать).
3.2.2. Изделие (указать) или его ВПР (указать) САМО совершает полезное действие (указать).
3.2.3. Функция (указать главную функцию, п. 1.1.2) выполняется без изделия.
3.2.4. Нет необходимости в выполнении функции.
Например, выполняется функция надсистемы.
3.3. Формулировка обостренного противоречия (ОП). Определение см. в Приложении 4, п. 35.
ОП: C → А, анти-С → Б
3.3.1. Формулировка обостренного противоречия для икс-элемента.
Икс-элемент внутри ОЗ в течение ОВ должен быть (указать свойство – «С»