Эвристика. Ч. 2
21. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ
Одной из научно обоснованных и хорошо себя зарекомендовавшей в практике массового технического творчества является методика программного решения технических задач - алгоритм решения изобретательских задач
(АРИЗ). Методика реализует системный подход к процессу технического творчества и основана на учении о противоречиях. Она представляет собой комплекс последовательно выполняемых действий, направленных на решение изобретательской задачи. Решение рассматривается как последовательность операций по выявлению, уточнению и преодолению технических противоречий. Совершенствуемый технический объект рассматривается как целостная система, состоящая из подсистем (взаимосвязанных элементов) и одновременно являющаяся частью надсистемы.
Смысл АРИЗ состоит в том, чтобы путем сравнения идеального и реального выявить техническое противоречие или его причину - физическое противоречие и устранить (решить) их, рассмотрев относительно небольшое число вариантов. Разработка АРИЗ велась на основе анализа 40 тысяч изобретений. При этом было установлено, что в них преодолено около 1200 противоречий с применением 40 типов приемов. Тем самым установлено, что определенный тип противоречия устраняется небольшим числом соответствующих приемов. Так была получена таблица приемов преодоления технических противоречий. По ее вертикали располагаются параметры, которые необходимо улучшить, а по горизонтали - параметры, недопустимо ухудшающиеся, если решать задачу известными способами. Пересечение строки (улучшаемого параметра) со столбцом (ухудшающимся параметром) дает сочетание, которое может быть устранено с помощью приемов, указанных в соответствующей ячейке таблицы. Фонд типовых приемов устранения технических противоречий вместе с фондом физических эффектов и явлений становится тем мощным информационным аппаратом, который значительно увеличивает быстроту и вероятность успешного решения задачи на высоком уровне.
Обобщенный алгоритм поиска технических решений или обобщенный эвристический алгоритм является дальнейшим развитием АРИЗ. В нем синтезированы качества 30 других методик поиска технических решений, активизации и рациональной организации творческой деятельности. Такой подход делает рассматриваемый метод полным, емким, подробным и универсальным, применимым во многих отраслях техники. Обобщенный эвристический алгоритм может быть положен в основу упрощенных частных алгоритмов, предназначенных для решения задач в более узкой области. Методика ориентирована на решение задач с помощью ЭВМ в диалоговом режиме, но может быть с успехом использована и при безмашинном поиске решения.
Алгоритм состоит из 17 этапов, при прохождении которых используется большой информационный аппарат, состоящий из восьми массивов информации. Быстрый поиск их в памяти ЭВМ обеспечивается нужной информацией на каждом этапе решения задачи. Эвристический алгоритм совершенствуется его авторами и развивается.
Метод «матриц открытия» также несколько похож на морфологический анализ-синтез. Упрощенно суть метода заключается в построении таблицы, в которой пересекаются два ряда характеристик. Если в морфологическом анализе-синтезе все выбранные характеристики относятся к строению технического объекта, то в этом методе часть из них может касаться, например, условий потребления, производства, эксплуатации и т.д. (пример матрицы: потребности заказчика - возможности подрядчика). Сам метод не дает законченного решения, но создает возможность для ассоциаций, постановки новых проблем, которые выявляются с помощью этой методики.
В разных эвристических методиках часто присутствуют следующие приемы, с помощью которых преобразуются в нужном направлении показатели проблемного объекта (а именно: а) геометрические, т.е. длина, ширина и т.п.; б) физико-механические, т.е. вес, прочность и т.п.; в) энергетические, т.е. КПД и др.; г) надежность и долговечность; д) эксплуатационные, т.е. точность, стабильность параметров и пр.; е) экономические, т.е. себестоимость и т.п.; ж) удобства обслуживания и безопасности; з) художественно-конструкторские, т.е. гармоничность, масштабность и т.п.):
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 (например, мультипликация конструктивно-технологических показателей связана с увеличением числа рабочих органов, рабочих позиций, количества одновременно обрабатываемых деталей);
идеализация - приближение показателей технического объекта (системы) к идеальным и др.
Метод систематической эвристики предлагает близкую к оптимальной эвристическую систему (стратегию) решения творческих задач на основе возможностей кибернетики, эвристического программирования, информатики и психологии мышления. Метод реализуется в составленных моделях процессов поиска и переработки информации на основе эвристических программ, которые представляют совокупность предписаний, ориентирующих мышление в определенном направлении в зависимости от возникающей информационный ситуации. Основой для составления программ явилась естественно-научная классификация всех решаемых в настоящее время информационных задач из области науки и техники. Разработанный метод систематической эвристики, впрочем, как и остальные, не пытается заменить знания разработчика, а только предполагает их полное и целесообразное использование. Это основано на необходимости гибкого и разумного подхода к инструментам систематического метода. Кроме научных областей, метод возможно применять в учебном процессе.
Рассмотренные методы и эвристические системы для использования в практике требуют методической подготовки, особенно значительной при применении ЭВМ. Однако исследования существующих методов и их комбинированное применение показывают, что на этой основе возможно создание более простых и эффективных методов решения некоторых задач. Считается, что сложные методики часто пугают изобретателей, вследствие чего они отказываются от их усвоения. Такими упрощенными методами являются метод изобретательских идей и комбинаторный. Первый состоит в том, что процесс решения изобретательской задачи разделяется на две части: подготовку к поиску идей и поиск идей. При подготовке к решению выдвигается неполная идея без осмысления ее осуществимости, а при поиске идей неполная идея развивается до полной. Заканчивается это развитие осмыслением конструктивной схемы для осуществления идеи. Второй метод относится к группе морфологических и имеет очевидные достоинства: простоту, доступность и эффективность. Он, как и морфологический, состоит из двух частей: анализа и синтеза. Для каждого признака объекта также составляют перечни их вариантов. Решения получают при выборе объекта по одному варианту из каждого признака. Отличие комбинаторного метода от морфологического в основном состоит в способе анализа.
2009-05-16 02:52:51 Учебники — вернуться к списку
| ← предыдущая страница следующая страница → |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |