Методы поиска новых идей и решений

Улучшение качества, непрерывное или прорывное (радикальное), невозможно без решения проблем, связанных со старением и отказами конструкций и процессов, и поиска идей, лежащих в основе новых изделий или принципов их функционирования. Неправильно выбранный путь решения, как и напрасно затраченные усилия, ведут не только к финансовым потерям, но могут привести к потере ниши на рынке товаров и услуг. Поэтому главное внимание должно быть уделено активизации творческой деятельности, направленной на выбор стратегических методов по созданию или совершенствованию новой продукции. Эти методы должны учитывать также закономерности развития анализируемой или вновь создаваемой системы. Практика показывает, что прежде, чем что-то улучшить, нужно ясно видеть проблему и осознать саму необходимость и целесообразность улучшения [35, 36].

Решение любой проблемы предполагает освоение и использование методов поиска новых идей и приобретения знаний и навыков решения творческих задач, в которых нет четкой постановки или отсутствуют примеры решения аналогичных задач.

Попытки сформулировать общие законы творчества предпринимались как отечественными, так и зарубежными учеными. В России комплексная разработка проблемы научно-технического творчества велась под руководством проф. П. К. Энгельмейера в начале 20-го века, когда был создан Институт эвриологии. В своих книгах «Пособие начинающему изобретателю» (1910 г.) и «Теория творчества» (1912 г.) Энгельмейер обратил внимание на существование закономерностей процесса научно-технического творчества и впервые выделил в нем три стадии: замысел, решение и реализация найденной идеи.

Эти перспективные разработки имели продолжение только через тридцать лет в работах А. И. Половинкина и Г. С. Альтшуллера. Последним еще в 40-е годы были заложены основы ТРИЗ, которые успешно развивались Альтшуллером и его учениками. Была создана программа последовательной обработки изобретательских задач, получившая название «алгоритм решения изобретательских задач», которая базируется на использовании законов развития технических систем.

В этот же период пермским инженером-конструктором Ю. С. Соболевым были заложены основы функционально-стоимостного анализа (ФСА). В основе этого метода лежит поиск более экономичных способов изготовления изделия в рамках существующего конструкторского решения. Современная система ФСА, ее организационные принципы, а также средства поддержки и принятия решений, обеспечивающие ФСА, базируется на разработках советских и американских специалистов.

В 1976 г. Половинкиным разработан эвристический алгоритм поиска технических решений в виде линейной последовательности предписаний, предназначенный для обработки информации и принятия решений. По замыслу автора, он должен был стать основой для автоматизации поискового проектирования и конструирования путем построения полностью алгоритмизированного метода. Однако в связи с отсутствием правил синтеза частных алгоритмов, а также обобщенных информационных массивов метод в представленном виде не получил развития.

За прошедшие с этих пор годы были предложены и другие эвристические методы автоматизированного поискового решения задач, но ни одна проблема, требующая творческого подхода, еще не была разрешена автоматической или автоматизированной системой (в том числе и на основе метода ТРИЗ). Сегодня большинство специалистов, занимающихся эвристическими алгоритмами, признают, что создание новых идей и новых конструкций может происходить только путем интеллектуального коллективного напряжения команды профессионалов в поисковой области.

Большой вклад в разработку новых творческих методов поиска идей и решений внесли японские ученые и инженеры. Следует отметить целые группы методов, которые японские фирмы используют при отработке качества на отдельных этапах жизненного цикла изделия. Группы, как правило, состоят из семи (наиболее любимая японцами цифра) методов. Например, семь стратегических методов, семь методов планирования, семь новых методов проектирования, из которых к творческим можно отнести «бенчмаркинг», «исследование рынка растущих отраслей», «оптимизация ресурсов», «структурирование функции качества (QFD)», «системный анализ», «диаграмму сродства», «граф связей», «дерево связей», «анализ матричных связей».

Наравне с ФСА к методам улучшения качества проектной документации можно отнести весьма распространенный на практике метод «выявления и оценки потенциальных дефектов (FMEA)».

На сегодняшний день в мире разработано множество различных методов и приемов, используемых при постановке задач, сборе, обработке и анализе информации, поиске и генерировании идей и подготовке предложений. Наиболее известная выборка этих методов, проверенных в течение длительного времени практикой, приведена в табл.1.1. Каждый метод представляет собой упорядоченную последовательность основных и вспомогательных эвристических приемов со своими поисковыми особенностями. Причем одни и те же приемы имеют различную эвристическую ценность для разных пользователей.

Для более отчетливого понимания потенциальных возможностей методов, приведенных в табл.1.1, необходимо уяснить их эвристические особенности и основные поисковые подходы.

Группа методов на основе проб и ошибок. К этой группе относятся самые древние методы решения задач, суть которых заключается в бессистемном переборе возможных вариантов, но, как правило, в привычном для участников решения проблемы направлении, которое получило название «вектора психологической инерции». Методы этой группы вполне применимы в случае несложных задач, особенно, если за их разрешение берется специалист, владеющий различными методами и имеющий практический опыт решения задач. Методы проб и ошибок в большинстве случаев экономически нецелесообразны, так как на их реализацию обычно уходит много времени и средств.

Группа методов, основанных на психологической активизации творчества. Эвристической особенностью этой группы методов можно считать принцип предпочтения количества идей их качеству на этапе генерирования, который отделен от процесса их оценки. Наибольшее распространение

Таблица 1.1

Методы поиска новых идей и решений

Категория характеристик метода	Наименование метода	Схема решения
а) Направленный поиск	Система поиска нестандартных решений (СПНР) - IdeaFinder Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ): законы развития изобретательских задач; алгоритм решения изобретательских задач; типовые приемы устранения технических противоречий; стандарты на решение изобретательских задач; указатель физических, геометрических и химических эффектов. Комплексный метод поиска новых технических решений Метод эвристических приёмов Обобщенный эвристический метод Структурирование функции качества (QFD) Матричный анализ Бенчмаркинг Исследование рынка растущих отраслей Оптимизация ресурсов
б) Систематизированный поиск	Функционально-стоимостный анализ (ФСА) Методика системного анализа функций - FAST Стоимостный анализ Метод поэлементного экономического анализа Функционально-физический метод поискового конструирования Р. Коллера Фундаментальный метод проектирования Э.Мэтчетта Метод организующих понятий Метод синтеза изделий Метод морфологического анализа Метод контрольных вопросов Метод «матриц открытия» Анализ причин и последствий ошибок (FMEA) Граф связей Системный анализ Дельфийский метод Диаграмма Исикава
в) Психологическая активация творчества	Окончание табл. 1.1 Идеальный конечный результат (ИКР) Оператор РВС (размер, время, стоимость) Метод маленьких человечков (ММЧ) Метод фокальных объектов Метод каталога Метод семикратного поиска Синектика Метод музейного эксперимента Приемы аналогий Метод гирлянд ассоциаций и метафор Конференция идей Корабельный совет Теневая «мозговая атака» Обратная «мозговая атака» Прямая «мозговая атака» Переформулирование проблемы Разрушение стереотипов Диаграмма сродства Дерево связей	в) более хаотичный перебор вариантов (по сравнению со схемой г), повышающий эффективность перебора вариантов и позволяющий исключить инерционную направленность поиска
г) Метод проб и ошибок

на практике из методов этой группы получили методы, основанные на принципе «мозгового штурма». Эта группа методов требует максимальной концентрации интеллектуальной энергии.

Группа методов систематизированного поиска. Систематизированный поиск позволяет упорядочить перебор вариантов и увеличить их число, основанное на использовании различных аналитических подходов – системного, функционального и их сочетания. Наиболее известен из методов этой группы метод морфологического анализа. Основная идея этого метода заключается в комбинаторике всех возможных вариантов реализации объекта с требуемой главной функцией. Методы активизации перебора вариантов наиболее ярко выражают суть технологического решения творческих задач, впервые показавшего на практике возможность управления творческим процессом. Однако область применения этих методов ограничена, так как их трудно использовать при решении сложных технических задач – они не гарантируют получение оптимального решения, потому что нет критериев оценки полученного результата.

Группа методов направленного поиска. Эти методы близки к алгоритмическим методам. Процесс решения практически превращается в точную науку, когда происходит переход от методов активизации перебора вариантов к современной ТРИЗ. Возможности ТРИЗ гораздо шире известных методов решения задач, большинство из которых расширяет поле поиска возможных решений (систематическое в случае морфологического анализа и несистематическое в случае мозгового штурма). ТРИЗ – метод инженерного творчества, он вырабатывает диалектическое мышление, развивает творческое воображение, выявляет закономерности развития техники, позволяет овладеть системой стандартных решений и уменьшить размеры поискового поля. Вместе с этим этот метод не формирует условия для генерации новых идей.

Инструментом ТРИЗ является алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ). Принимая во внимание, что алгоритм может быть инструментом при решении любых творческих задач, в которых можно учесть материальные и временные ресурсы, раскроем его возможности и содержание подробнее [36]. АРИЗ обладает следующими возможностями и ограничениями:

- служит стержнем, объединяющим весь инструмент ТРИЗ,

- применяется для решения сложных нестандартных задач,

- является комплексной программой обработки задач и подключения соответствующих инструментов для их решения,

- основывается на законах развития техники,

- включает три основные части: программу (шаги), специальный информационный фонд, операторы управления психологическими факторами,

- выводит решения на идею, а не на конкретное исполнение,

- является меняющимся, развивающимся алгоритмом,

- не относится к машинным или математическим алгоритмам, так как это алгоритм в широком смысле – каждый следующий шаг является продолжением предыдущего,

- не гарантирует решения любой поставленной цели.

Можно добавить, что, в отличие от многих других творческих методов, осуществляющих поиск максимального числа идей, АРИЗ направлен на получение одного решения. Алгоритм базируется на следующих основных принципах:

- принцип диалектической логики (выявление и устранение противоречий),

- принцип административного противоречия (наличие нежелательных эффектов при невозможности их устранениями известными способами),

- принцип технического противоречия (недопустимое по условиям задачи ухудшение одного параметра при попытках улучшить другие),

- принцип идеальности решения (вытекает из закона повышения степени идеальности технических систем),

- принцип минимальности изменений, вносимых в техническую систему (все остается, как было или упрощается, а недостаток устраняется),

- принцип системности (многократности) рассмотрения (всестороннее исследование объекта с использованием компонентного, структурного, параметрического, функционального и генетического видов анализа),

- принцип преодоления психологической инерции (применение средств управления психологическими факторами).

Структурно-функциональная схема алгоритма приведена на рис.1.1.

В настоящее время можно считать доказанным, что не существует единого метода в виде заранее заданной последовательности шагов для эффективного решения всех типов задач. Однако следует признать, что интеграция или сочетание различных методов позволяют решить практически любые задачи, стоящие перед разработчиками. Но это требует подготовки специалистов, владеющих самыми различными методами творческого мышления, которые могли бы работать с разработчиками в одной команде в процессе создания или совершенствования продукции.

Как правило, решение чаще всего лежит на поверхности проблемы, его остается только «увидеть». Но, как показывает практика, требуется интеллектуальное напряжение целого коллектива, множественная интуиция, чтобы найти это решение и адаптировать его к ситуации.

Дальнейшее развитие инженерного творчества невозможно без применения компьютерных средств поддержки. В последнее время возможности методов поиска новых идей и решений были существенно расширены за счет создания интеллектуальных компьютерных систем, позволяющих с высокой производительностью находить нетривиальные решения по созданию новых или совершенствованию имеющихся продуктов, услуг и технологий.

К одному из таких средств компьютерной поддержки можно отнести «систему поиска нестандартных решений (Idea Finder)», которая позволяет в короткие сроки находить нестандартные решения сложных изобретательских задач, как в технике, так и в бизнесе. Система основана на психологии мышления человека, общих закономерностях развития систем и имеет уникальную базу данных на электронных носителях.

Несмотря на непрерывное приращение во времени интеллектуального потенциала, в мире постоянно ощущается острая нехватка «решателей» проблем, способных не только устранить отдельные недостатки, но и решать задачи в различных областях науки, техники и экономики. Одновременно необходимо отметить, что обучение основам инженерного творчества, навыкам решения творческих задач, в которых нет готовой постановки и неизвестен метод поиска и решений, в нашей стране находится на недопустимо низком уровне. В то же время именно российским предприятиям еще только предстоит в жесткой конкурентной борьбе завоевывать место на мировой рынке товаров и услуг. Следует всегда помнить, что экономическая мощь страны находится в прямой зависимости от интеллектуального потенциала ее граждан, а не от объемов запасов минерального сырья.