Вепольный анализ

Приемы поиска технических решений

Наиболее ранние попытки объяснить закономерности творческо­го мышления предпринимались еще в античное время и нашли от­ражение в трудах Архимеда Сиракузского, Апполония Пергейского, Паипа Александрийского, Гераклита Эфесского, Сократа и др. Эти работы были еще разрозненны и несистематизированны, но именно они являлись зачатками эвристики—учения о продуктив­ном творческом мышлении и о методах творчества [23].

Создатель первой логической системы в античный период Де­мокрит из Абдер строил ее в основном на индуктивном методе и аналогии. Техническое творчество, изобретательство Архимеда за­нимали настолько большое место в жизни и деятельности, что ана­логии из техники я механики проникали в его математические ме­тоды.

Существенный шаг в создании метода творческого мышления сделал Сократ, пытавшийся пробудить скрытые (латентные) твор­ческие способности людей в процессе диалога. Основные признаки последнего—свободный обмен мнениями, юмор и ирония, доведе­ние понятий до абсурда, использование аналогий, выявление про­тиворечий и т. д.

Мысли об универсальном методе познания и творчества прояв­лялись в средние века у Р. Бэкона и Р. Луллия, а в период пере­хода от феодализма к капитализму у Ф. Бэкона и Р. Декарта. Позднее Г. В. Лейбниц предложил идею универсальной программы алгоритмического решения творческих задач. Значительный вклад в развитие идей эвристики внес X. Вольф, который дал ее определе­ние и предложил ряд правил и методов искусства изобретательст­ва. Фундаментальными для эвристики стали труды Б. Больцано и многих других исследователей [23].

Однако все их разработки имели в основном теоретическое зна­чение и до нашего времени не нашли применения в практике мас­сового технического творчества. Объясняется это тем, что в то вре­мя еще не существовало явно выраженной общественной потребно­сти в эвристике для широкого применения в творческой деятельно­сти изобретателей, так как необходимые темпы технического прогресса могло удовлетворить и случайное изобретательство, основанное на методе проб и ошибок.

Современная НТР, характерной чертой которой является бур­ное развитие науки, техники и производства, вошла в противоре­чие со старым ненадежным, малопроизводительным способом мыш­ления и поиска новых решений. Человеческое общество пытается преодолеть это противоречие созданием специальных научных ме­тодов активизации и рациональной организации творчества.

Массовая высокоэффективная творческая деятельность невоз­можна без научной организации умственного труда. Именно поэтому закономерен в наше время интерес специалистов самого широ­кого профиля (инженеров, философов, психологов и т. д.) к техни­ческому творчеству. Оно становятся темой глубоких научных иссле­дований. Стремление повысить эффективность творческого труда породило ряд приемов, методов и методик, позволяющих рациональ­но организовать поиск новых технических решений, активизировать мышление, развить и реализовать творческие способности человека.

В табл.2 приведены некоторые известные современные методы (и методики) поиска новых технических решений. Ее анализ позво­ляет заметить возрастание темпов развития методологии техниче­ского творчества по увеличению количества его методов: до 1940 г. был разработан всего 1 метод; в период с 1940 по 1950 гг.—4; с 1950 по 1960 гг.— 10; с 1960 по 1970 гг.— 11; с 1970 по 1980 гг.— 18 методов.

Таблица 2. Методы поиска новых технических решений

Название метода	Автор	Год появления
СССР
Метод экономического анализа и поэлементно отработки конструкторских решений	Ю. Соболев
Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ)	Г. Альтшуллер
Метод направленного мышления	Н. Середа
Методика семикратного поиска	Г. Буш
Метод психоэвристического программирования (ИПИД)	В. Чавчанидзе и др В. Шубин
Метод использования библиотеки эвристических приемов	А. Половинкин
Метод системно-логического подхода к решению изобретательских задач	В. Шубин
Метод гирлянд случайностей и ассоциаций	Г. Буш	«
Обобщенный эвристический алгоритм	А. Половинкин и др
Метод десятичных матриц поиска	Р. Повилейко	»
Метод выявления обобщенных приемов на основе анализа описаний изобретений	М. Зарипов и др.
Вепольный анализ	Г. Альтшуллер	»
Методика анализа свойств и синтеза технических решений (АССТР)	А. Чус
Аксиоматический метод понятий	В. Скоморохов
Германия
Метод каталога	Ф. Кунце
ГДР
Метод организующих понятий	Ф. Ханзен
Метод конференции идей	В. Гильде и др.
Систематическая эвристика	И. Мюллер и др.	»
Анализ затрат на основе потребительной стоимости	X. Эберт, К. Томас
Чехословакия
Метод комплексного решения проблем	С. Вит
Англия
Метод фундаментального проектирования	Е. Матчетт
Метод контрольных вопросов	Т. Эйлоарт
Метод функционального изобретательства	К. Джонс
Метод расчлененного проектирования	»
Метод ликвидации тупиковых ситуаций	»	»
Метод трансформации системы	»	»
США
Морфологический анализ	Ф. Цвикки
Синектика	В. Гордон
Метод контрольных вопросов	Д. Пойа
Инженерно-стоимостный анализ	Л. Майлз и др.
Метод контрольных вопросов	Р. Кроуфорд
Метод ведомостей характерных признаков	Р. Кроуфорд	»
Метод мозгового штурма	А. Осборн
Метод контрольных вопросов	С. Пирсон Р. Кроуфорд	»
Метод фокальных объектов	Ч. Вайтинг
Метод анализа затрат и результатов	Ю. Фанге
Метод творческого инженерного конструирования	Г. Буль
Метод контрольных вопросов	А. Осборн
Метод рационального конструирования	Р. Мак-Крори
Метод ступенчатого подхода к решению задач А. Фрейзер	А. Фрейзер
Метод музейного эксперимента	Коллект. авт.
Франция
Метод «матриц открытия»	А. Моль
Метод «Креатике»	Коллект. авт.
Интегральный метод «Метра»	И. Бувен и др.

Существенно изменился и их научный уровень. Он поднялся от метода каталога (1926 г.), основанного на поиске идеи решения с помощью случайных ассоциаций, до современных глубоко научно обоснованных алгоритмических методик поиска. Практически все достижения эвристики, методологии технического творчества появились в последние три десятилетия, т. е. именно в период научно-технической революции.

Структурный вещественно-полевой (вепольный) анализ - раздел ТРИЗ, изучающий и преобразующий структуру технических систем. Вепольный анализ разработан Г.Альтшуллером¹. Статистический анализ технических решений показал, что для повышения эффективности технических систем их структура должна быть выполнена определенной. Модель такой структуры называется веполем.

Веполь - минимально управляемая техническая система, состоящая из двух взаимодействующих объектов и энергии их взаимодействия. Взаимодействующие объекты условно названы веществами и обозначаются В₁ и В₂, а энергия взаимодействия полем и обозначается П.

Веполь изображается схемой (5.1)

Термин ВеПоль произошел от слов "Вещество" и "Поле".

Вепольный анализ включает в себя определенные правила и тенденции. Эти тенденции подчиняются закону увеличения степени вепольности, который будет описан ниже.

Если В₁ - изделие, В₂ - инструмент, "обрабатывающий" изделие В₁, а П - поле (энергия, сообщаемая инструменту), то веполь будет иметь вид (5.2)

Пример: Обрабатывающий станок имеет привод - источник энергии П (поле механических сил), который обеспечивает воздействие рабочего органа (резец, фреза, сверло и т.п.) В₂ на обрабатываемую деталь В₁.
Этот же пример можно представить и другой вепольной формулой (5.3): резец В₂ действует на деталь В₁ через механическое поле П.

В случае, когда вещество преобразует один вид поля (энергии) П₁ в другой П₂, веполь имеет вид (5.4)

Веполь по формуле (5.4) характерен для преобразователей энергии, которые могут быть представлены в виде генераторов, двигателей, трансформаторов, усилителей, измерительных элементов (датчиков) и т.п.

Пример: Генератор электрического тока (В) преобразует вращательное поле (П₁) механических сил которое может быть изображено и как (П_мех), в электрическое поле (П₂) или (П_эл). Веполь будет иметь вид (5.5).

Пример: Трансформатор электрического тока (В) преобразует переменный электрический ток напряжением одного уровня (П₁) в переменный электрический ток напряжением другого уровня (П₂). В связи с тем, что вид поля качественно не меняется, поля можно изобразить как П', П'', тогда схема веполя по формуле (5.4) можно представить также в виде (5.6)

Существует класс задач, в которых необходимо измерять какие-то параметры систем или обнаруживать какие-то объекты или их части. Условно такие технические системы будем называть - измерительные. Рассмотрим пример построения веполя измерительных систем.

Таким образом, вепольный анализ позволяет резко уменьшить количество перебираемых вариантов. Например, для решения задачи высших уровней методом подбора нужно проверить от нескольких сотен, до нескольких тысяч вариантов, в то время как полей, используемых в изобретательстве, не более десятка. Следовательно, данный метод позволяет перевести задачу высокого уровня сложности в более простую.