Введение
При серьезном ТРИЗ анализе технических систем и их подсистем, выявляется сотни проблем и противоречий. В прогнозе, проблема усугубляется тем, что число поколений рассматриваемых систем может достигать десятка. Соответственно растет и число выявленных проблем и противоречий. Решать их поодиночке - не ТРИЗовский путь в прогнозе. Как не утонуть в море проблем, как выбрать ключевые проблемы, после решения которых, отпадет необходимость решать десятки и сотни задач? Решение ключевых проблем, при проведении функционально-стоимостного анализа, как было доказано С.С. Литвиным и В.М. Герасимовым, дает сверхэффект – сокращение затрат труда на решение проблем, упрощение ТС, устранение ее недостатков [1,2 ].
Благодаря идеям, полученным при решении ключевых проблем, возможно избежать решения множества мелких и крупных подпроблем, которые просто исчезают. Это, как правило, открывает предпосылки создания нового поколения технических систем (ТС), придает ей новое качество, переводит на следующий уровень развития. Поиск и разрешение ключевых проблем, таким образом, является одной из целей прогноза. Но, прежде, нужно определить, какая из множества проблем, является ключевой. Наша статья посвящена вопросу выбора ключевых проблем и сужению области поиска решений при прогнозировании.
Моделирование и выбор ключевых проблем
Основные вопросы, на которые нужно ответить при прогнозировании следующие:
– какие новые подсистемы войдут в состав прогнозируемой ТС;
– какие изменения произойдут с существующими подсистемами ТС;
– с какими системами объединятся подсистемы ТС при свертывании;
Чтобы ответить на эти вопросы необходимо изучить прогнозируемую ТС, выявить ее ключевые проблемы и подсистемы, проанализировать историю и тенденции развития, а также тенденции развития ее надсистемы. Под ключевыми проблемами мы понимаем те, которые создают наибольшее число негативных функций, ограничивают развитие прогнозируемой системы, повышение ее производительности.
Как и когда следует выявлять ключевую подсистему в прогнозируемом объекте?
Это происходит, как правило, на аналитическом этапе прогноза, при структурном, функциональном, параметрическом, историческом моделировании и построении трендов развития.
Разрешение же ключевых проблем, сужение области поиска решений, происходит на решательном этапе (рис.1).
Рис.1 Технология проведения прогноза ТС
При моделировании, структурный и функциональный подходы позволяют выявить подсистемы, которые создают наибольшее число негативных функций, которые сдерживают и мешают дальнейшему развитию прогнозируемой системы. Это наиболее важный инструмент выявления ключевых проблем.
Например, при прогнозе зерноуборочного комбайна нового поколения, на этапах структурного и функционального моделирования было выявлено, что соломотряс является подсистемой, которая создает ключевые проблемы. Он имеет большие размеры, которые собственно и определяют габариты комбайна, создает сильные вибрации, не имеет никаких регулировок.
Параметрическое моделирование также помогают в поиске критических параметров, а соответственно и ключевых проблем, которые сдерживают развитие подсистем.
Пример. Параметрический анализ показал, что давление колес комбайна на почву превышает выдвигаемые надсистемой экологические требования. Наблюдается тенденция роста веса комбайнов, а один из основных факторов – увеличение размера бункера. Чем выше производительность комбайна, тем большим бункером приходится его оснащать, чтобы уменьшить интервалы между остановками для разгрузки. Большой бункер вмещает много зерна, но приходится усиливать раму, ставить более мощный двигатель, чтобы перемещать весь этот груз по полю. Налицо ключевая проблема, противоречие, которое следует разрешить.
Историческое моделирование и анализ причинно-следственных цепочек, позволяют раскрыть тенденции, изменения ключевых проблем ТС во времени, выявить утерянные свойства и функции. Эти свойства учитываются при создании нового поколения машин.
Например, при историческом анализе комбайна выявилось, что в докомбайновую эпоху перед обмолотом, из колосьев выделяли наиболее
биологически ценные зерна, которые в дальнейшем использовались для посева. В комбайне эта исключительно полезная функция была утеряна.
Анализ тенденций развития ТС и ее надсистемы - наиболее важный инструмент прогнозирования, определяющий выбор ключевые проблемы и сужение области поиска решений. Анализ трендов развития подсистем, позволяет выполнить усовершенствование существующих систем в соответствии с законами развития техники. При построении трендов развития, используются данные патентного и исторического анализа. На рис. 2 показан фрагмент дерева развития молотильных аппаратов комбайна. Визуальное представление информации о трендах развития подсистем, в виде деревьев преобразований, упрощает процесс разработки прогнозных решений. Деревья или карты преобразований указывают направления поиска решений в соответствии с законами развития технических систем, сужают область поиска решений [3, 4].
Рис.2. Фрагмент дерева развития молотильных аппаратов комбайнов.
«Сильные» прогнозные решения появляются не при попытке устранить недостатки существующей ТС, а при создании новой ТС, которая более качественно удовлетворяет растущие потребности надсистемы. Именно рост требований надсистемы к качеству выполнения главной полезной функции ведет к смене поколений технических объектов.
Изучение изменений требований надсистемы к подсистемам при историческом моделировании позволяет выявить тенденции изменений в требованиях надсистемы. Это способствует пониманию глубинных причин изменений в ТС. Изучение происходящих перемен дает возможность спрогнозировать появление новых потребностей и способов их удовлетворения. Потребности меняются с развитием общества, с появлением новых или изменением сложившихся объективных условий, развитием научных знаний и появлением новых технологий. Изучение тенденций изменений в надсистеме, также способствует выявлению ключевых проблем и наряду с функциональным анализом позволяет ответить на вопрос, с какими системами объединятся подсистемы при свертывании.
Например, рост требований к эргономике, комфорту и безопасности механизаторов ведет к увеличению стоимости кабины и органов управления в комбайне. А это негативно сказывается на стоимости комбайна а, в конечном счете, зерна. Вместе с тем, в надсистеме, происходит развитие тракторов и самоходных шасси, в которых уровень комфорта в кабине соответствует требованиям, а грузоподъемность и энерговооруженность достаточно высокая. Прогноз показал, что если удалить (свернуть) соломотряс и тем самым уменьшить размеры комбайна, он может стать навесной или полунавесной машиной, агрегатируемой с трактором или самоходным шасси.
Таким образом, полученная на аналитическом этапе прогноза разносторонняя информация, позволяет достаточно четко выделить одну или несколько наиболее уязвимых подсистем, требующих изменений. При выборе ключевых проблем, нужно учитывать результаты сразу нескольких моделей. Следует сравнивать информацию, полученную при структурном, функциональном, параметрическом, историческом анализе и построении трендов развития.
Сужение области поиска решений
Выбор ключевых подсистем при создании концепции новой ТС, как показано выше, существенно сокращает область поиска новых решений.
Вторым сильным приемом сужения области поиска решений, в прогнозировании, является свертывание подсистем которое выполняется на решательном этапе. Свертывание ведет к радикальному изменению и упрощению структуры ТС, переводит ее на новый уровень развития. При этом, «свертывание» подсистем, сокращает затраты на поиск решений и новой информации.
Например, в ходе анализа, и решения проблем было предложено «свернуть» соломотряс вместе со всеми его недостатками. Но, чтобы обходится без соломотряса, нужно уменьшить количество соломы, поступающей в комбайн. Анализ тенденций развития надсистемы показывает, что получившие в последнее время распространение очесывающие устройства, позволяют решить эту задачу.
Мы уже упоминали, что главные вопросы, на которые нужно ответить при прогнозировании и создании ТС нового поколения следующие: какие новые подсистемы войдут в состав прогнозируемой ТС; какие изменения произойдут с существующими подсистемами ТС; с какими системами объединятся подсистемы ТС при «свертывании». Ответы на них и решения приходят из надсистемы. Изменяющиеся условия жизни и производства продукта являются основной движущей силой развития ТС. Перемены возникают, потому что нужно повышать производительность и снижать затраты с одной стороны и с другой стороны потому, что наукой уже найдены, накоплены нужные знания, технологии, технические решения, которые возможно применить для разрешения обострившихся в процессе развитии ТС проблем.
Конечно, нужно знать, какие именно знания и технологии следует искать. Здесь нам поможет предшествующее моделирование, анализ ресурсов и трендов прогнозируемой системы и ИКР. На решательном этапе мы получаем решение проблемы в общем виде. Это решение позволяет достаточно четко сформулировать, какие свойства подсистемы ТС или технологии нам требуются. На основании полученной информации можно сформулировать, какое свойство или технология нужны для решения возникшей проблемы. При поиске новых знаний, решений, технологий следует учитывать направления трендов развития подсистем в соответствии с деревом развития.
Второй вопрос – где искать новые технологии и разработки. Поиск новых, готовых к использованию технологий и технических решений следует проводить в интернете, технических и реферативных журналах, в публикациях исследовательских центров и лабораторий. В ТРИЗ накоплены обширные базы знаний, методы работы с большими массивами информации и поисковыми системами. Например, продукт компании ИМСорп, Голдфаер обеспечивает отличные возможности для поиска информации через интернет.
Заключение
Цель проведения прогноза – разработка концепции ТС нового поколения. Для этого необходимо провести анализ - построить структурную, функциональную, параметрическую, историческую модели ТС, тенденции ее развития. Выбор на аналитическом этапе из множества нескольких ключевых проблем и подсистем позволяет снизить затраты на прогнозирование.
Следует проводить анализ не только самой системы, но и анализ изменений требований надсистемы к прогнозируемой ТС, происходящих за время ее развития.
Свертывание при решении ключевых проблем, позволяет существенно сузить область поиска новых решений. Анализ новых знаний, технологий, требований надсистемы, позволяют сформировать концепцию нового поколения прогнозируемой системы.
Литература
- Литвин С.С. Механизмы формирования сверхэффекта. Рукопись 1988
- Litvin, S.S, Gerasimov V.M. Basic Principles of the Methods of Value-Functional Analysis. Methodical recommendations. M., MP Inform-VEA, 1991.
- Chuksin P. Shpakovsky N. Constructing Forecast Maps of Engineering System Development.
- Shpakovsky, N, Chuksin P Novitskaja E. Forecast Maps of Engineering System Evolution. http://www.gnrtr.com
Скачать "Выбор ключевой проблемы и сужение области поиска решений при прогнозировании" (Acrobat PDF, 260 Кб)
