 |
РУБРИКИ |
Технический менеджмент - (лекции) |
РЕКОМЕНДУЕМ |
||
|
Технический менеджмент - (лекции)Технический менеджмент - (лекции)Дата добавления: март 2006г. Лекция 1. Cегодня мы начинаем изучение совершенно нового предмета, которо го пока не существует в программах вузов. Нам с вами вместе предстоит создать этот предмет, так как от вашей активности и готовности к твор честву будет зависеть содержательность и наполненность занятий. Итак, что же такое технический менеджмент? Менеджмент-это управ ление производством, совокупность принципов, методов, средств и форм уп равления производством, которые разрабатываются и применяются с целью повышения эффективности производства и увеличения прибыли. Технический менеджмент - это совокупность принципов, методов, средств и форм управления техникой, а точнее развитием техники. Но разве можно научиться управлять тем, не знаю чем? Можно ли уп равлять развитием техники, не зная механики, сопромата, электротехни ки, физики, теории машин и механизмов, материаловедения, обработки матери алов-всех знаний, которые дает технический университет или вуз? Однако все мы пользуемся техникой и управляем ею, не зная даже принципов ее устройства: утюг, телефон, телевизор, автомашина - мы ис пользуем только их функциональные свойства. Но вот надо отремонтировать вещь - и мы вынуждены или обращаться к специалисту, или узнавать принципы ее работы и особенности связей между ее деталями. А чтобы усовершенствовать вещь, надо уже знать и физические законы, которым она подчиняется и физические свойства ее деталей. А уж для создания новой вещи необходимо, очевидно, владеть всеми знаниями о будущей вещи - ее физикой, химией, знать математические за кономерности, описывающие взаимодействие ее деталей между собой и с внешним миром. Как же управлять развитием техники, не владея всей суммой этих знаний ? Ведь невозможно овладеть всеми знаниями во всех областях тех ники ! Как же быть ? Стать узким специалистом в какой-то области можно - так и делают, но в результате остаются обнаженными стыки наук, где как раз и спрятаны новые открытия. Именно поэтому многие новые откры тия делали дилетанты. Что такое дилетант ? Дилетант - это любитель, занимающийся каким-то искусством или наукой без специальной подготовки. - 2 Академик Образцов / отец артиста С. В. Образцова, который создал "Театр кукол" в Москве / говорил, что " Новое в науке и искусстве чаще всего открывают любители, потому что у нового нет профессии. Паровозник вряд ли изобретет электровоз. Он будет все время улучшать отдельные части парового двигателя, а любитель догадается воткнуть электромотор. Станиславский - любитель, и Эдисон, и Циолковский и Форд. В общем, профессионал, выросший из любительства, чаще всего новатор ". Основы многих наук были заложены дилетантами. Теплотехника / врач Р. Мейер, пивовар Д. Джоуль, врач Г. Гельмгольц /; математика / юристы А. Ферма и Г. Лейбниц, биолог Л. Эйлер, врач Д'Аламбер, цирюльник С. Пуас сон, военный Р. Декарт /; юрист Э. Хаббл - автор теории разбегания га лактик ; лингвист Ч. Таунс - один из авторов лазера, врач Р. Эшби - один из основателей кибернетики. Я не призываю вас к дилетантизму во всем. Принцип хорошего спе циалиста : все знать о немногом и понемногу обо всем. Но как говорил исследователь творчества Петр Климентьевич Энгельмейер в книге, издан ной в 1910 году "Дилетантизм имеет одну хорошую сторону и одну дурную. Хорошая его сторона, т. е. сила дилетанта, состоит в том, что его мысли свободны для новых комбинаций, не будучи заранее парализованы традици ей школы. А слабость дилетанта сказывается в плохом отстаивании своих идей, так как ему не достает той эрудиции, которая необходима для прочного обоснования идей". То есть надо и быть дилетантом и не быть им. Это диалектическое противоречие. В процессе изучения технического менеджмента мы будем с вами на практике разрешать, продуктивно разрешать это противоречие. Оказывается, как доказали своими работами наши ученые-дилетанты Г. С. Альтшуллер, Ю. П. Саламатов, Б. Л. Злотин, А. В. Зусман и другие - су ществуют общие законы развития технических систем, зная которые можно прогнозировать развитие конкретной технической системы. Законы развития технических систем и возможность прогнозирования их развития будут первыми темами наших занятий. В результате анализа и обобщения основных приемов, используемых изобретателями на базе изучения свыше 40 тысяч заявок и патентов, ро дилась теория решения изобретательских задач /ТРИЗ/, с которой мы с вами должны познакомиться. Эта теория использует понятие Веполя - ве щества и поля, их взаимосвязей при решении конкретных изобретательских - 3 задач. Теория веполей также будет предметом нашего изучения. В резуль тате этого же анализа были изучены и выделены системы стандартов, для решения изобретательских задач, множество физических, химических, ме ханических и геометрических эффектов, а также общих приемов решения задач. По возможности, вы будете знакомиться со всем этим арсеналом... Вы познакомитесь в теории и на практике с алгоритмом решения изобретательских задач АРИЗ-85, формальным аппаратом, который помогает выделить техническое противоречие и разрешить его. В наш век персональных ЭВМ грешно не использовать их возможности. Кафедрой менеджмента в машиностроении по инициативе профессора Г. В. Да выдовой приобретены две программы, реализующие наработки ТРИЗ'а. Это программа "Дебют" - своеобразный справочник стандартов, эффектов и приемов, и программа "Изобретающая машина" - программа для изобретате лей, прошедших курс обучения ТРИЗ'у. С обеими этими программами мы с вами познакомимся, а с програм мой "Дебют" вы будете самостоятельно работать. Завершим мы наш курс знакомством с законами развития творческой личности. Думаю, что в конце курса вы сами определите, стоит ли выби рать эту судьбу. Цель нашего предмета раскрепостить ваше мышление, показать, что не боги горшки обжигают, и целеустремленный человек может решить любые задачи, которые ставит перед ним техника и жизнь. Хотелось бы, чтобы в результате изучения технического менеджмента хотя бы у некоторых из вас родились собственные идеи-изобретения, ко торые вы захотели бы осуществить. В этом случае по этим идеям вы раз работаете под руководством профессора Давыдовой Г. В. бизнес-план и по пытаетесь реализовать его на практике. История человечества неразрывно связана с историей техники. Тех ника возникла одновременно с образованием человеческого общества. Че ловек вынужден был изобретать, чтобы выжить . Но и техника формировала человека, создавала предпосылки для возникновения новых потребностей. Такова диалектическая взаимосвязь между человеком и техникой. Техника часто напоминает джинна, выпущеного из бутылки. Только этого джинна загнать в бутылку уже не удастся. Я напомню основные изобретения человечества, а вы подумайте, что они с человеком сделали. Праща, палица, нож, топор, копье, лук и стрелы, меч, шлем, щит, латы; электромотор, эл. лампочка, трамвай, троллейбус, электропоезд; автомобиль, трактор, танк, самолет; химическое оружие, химиотерапия, удобрение, синтез материалов; телефон, телеграф, радио, телевидение, ЭВМ, голография, лазер; генетика, синтез живых существ, биологическое оружие; Большинство этих изобретений сделаны методом проб и ошибок (МПиО). Этот метод известен человечеству с древнейших времен, но был сформули рован в 1898 году. Американский психолог Э. Торндайк обосновал и приме нил МПиО в своих исследованиях по обучению. Он считал, что главное в решении задач - это приобретение мыслительных навыков, которые появля ются в результате множественного повторения хаотичных попыток. Т. е. человек обучается по принципу кошки в "проблемной" клетке: голодная кошка, посаженная в клетку, будет метаться по ней, пока случайно не откроет. Второй раз она откроет клетку быстрее, а на каком-то этапе начнет открывать сразу. Исследования интеллекта животных в "проблемном" ящике: 10 дверей, одна открыта, корм в третьей двери справа от открытой. Кривая числа ошибок для разных животных имела вид Может быть так же дрессируется и изобретатель на опыте решения множества задач? Вот пример из истории изобретательства - история изобретения Ч. Гудьиром способа получения резины вулканизацией каучука. Плащи Ма кинтоша (патент 1823 г. ) - путь Ч. Гудьира: идея-фикс, нищета, долги, голод, тысячи попыток, пары кислоты и, случайно, - нагрев, 1841 год год изобретения резины. Патент, покупатели, умер в 1860 году, оставив 200 тысяч долларов долга. К этому времени 60 тысяч человек на мощных фабриках изготавливали 500 видов изделий на сумму 8 млн. долларов в год. Гудьир решил всего одну задачу - причем ему невероятно повезло, т. к. многим изобретателям, решавшим эту и подобные задачи, не хватило жизни, и они так и остались в безвестности. В конце ХIХ века начал складываться новый тип изобретате ля, опирающегося на науку и внедряющего в технику ее достижения. Одна ко это был все тот же слепой МПиО. Пример такого изобретателя - немецкий врач, бактериолог, химик и биохимик, основатель химиотерапии П. Эрлих (1854-1915). Принцип МПиО незнание обменивается на время ("чем меньше знаем, тем дольше ищем"). П. Эрлих, поставив задачу "химически прицеливаться в микроба возбудителя болезни", твердо верил в успех и не остановился после 300, 400, 500 неудачных опытов. 606-й препарат, названный Эрлих-606, или сольварсан, принес ему триумф. 914-й -(новарсенол) - оказался еще более эффективным. В 1907 году Эрлих совместно с Бертхеймом победил считав шийся ранее неизлечимым сифилис и получил в 1908 году Нобелевскую премию (совместно с И. И. Мечниковым). Другой пример приверженца и триумфатора слепого МПиО - знамени тый Томас Алва Эдисон - американец из семьи голландских переселенцев (1847-1931). Имел начальное образование. С 12 лет работал : продавец газет, телеграфист. С 1868 года занялся изобретательством, открыл мас терскую в Нью-Арке. Там изобрел прибор для передачи информации о бирже вых курсах, усовершенствовал пишущую машинку. С 1876 по 1887гг. - крупная лаборатория с мастерскими в Менло-Пар ке. Там усовершенствовал телефон, изобрел фонограф, лампу накаливания, различную электротехнику (патрон, выключатель, счетчик), электрифици ровал железную дорогу, изобрел магнитную сепарацию руды, наблюдал тер моионную эмиссию, создал первую в мире электростанцию постоянного тока общего пользования в Нью-Йорке. Осуществил крупные коммерческие опера ции по продаже своих изобретений. С 1887 по 1931г. возглавил организованный им исследовательский центр в Уэст-Ориндже. Там усовершенствовал фонограф, кинокамеру, изоб рел диктофон, аппарат для записи телефонных разговоров, ж/д тормоза, железо-никелевый аккумулятор. Всего 1093 изобретения! Пример его работы - изобретение лампы накаливания. Взяв за осно ву лампу Лодыгина (угольные стержни в вакууме - 1873 г. ), Эдисон в 1878 году приступил к решению этой задачи. Он пробовал все подряд : нить из обугленной бумаги светилась 8 минут, из платины - 10 минут. Нити из сплава титана с иридием, бора, хрома, молибдена, осмия и нике ля дали плохие результаты. Обугленная хлопчатобумажная нить после 1600 материалов - 13, 5 часов, а через 14 месяцев проб нить из обуглен ного картона - 170 часов, из обугленного бамбука (от футляра японского веера)- 1200 часов ! Это был 1879 год - позади около 6000 опытов. Перебор огромного числа вариантов - главный недостаток слепого МПиО. Изобретая щелочной аккумулятор, Эдисон получил положительный ре зультат после 50 тысяч опытов. Как же он успел их сде лать? И здесь мы приходим к главному изобретению Эдисона - он изобрел научно-исследовательский институт. 50 тысяч проб он поделил на 1000 сотрудников. Простая идея дала великолепный результат. Казалось, что с главным недостатком МПиО покончено навсегда. Наступил ХХ век, и НИИ стали расти, как грибы. Вот статистика США : 1920 - 300, 1930 -1600, 1940 - 2200, 1967 - 15000. К 70 - 80 годам во всех развитых странах ма териальные и людские ресурсы были исчерпаны, и рост средств на науку и технику остановился на уровне своего"потолка" - темпов роста нацио нального дохода. При совершенствовании МПиО шли по двум путям. Путь первый - ак тивизация перебора вариантов. Здесь нужно отметить морфологический ме тод, его блеск и нищету. Блеск - т. к. он способен дать огромное коли чество вариантов, и нищету - т. к. из этих вариантов 99% будут пустыми и нет критерия их отбора. Суть морфологического метода в создании таб лиц или ящика, где по осям перечисляются основные показатели или свой ства вещи. Например, если по одной оси - 20 материалов, а по другой 20 форм, то имеем 400 вариантов различных комбинаций материалов и форм. Если осей не две (таблица), а три (ящик) или больше, то число вариантов резко возрастает. Прообразом морфологического метода можно считать "Арс магна" - 7 ("Великое искусство") Раймундо Луллия (1235- г. Пальма на острове Маль орке, -1315 - Тунис). Его жизнь и смерть. Прибор Луллия : две окружности по 16 частей дают 256 сочетаний, а 14 окружностей - 70 квадриллионов сочетаний. В современной форме морфологический анализ применил астрофизик Ф. Цвикки (Швейцария) для классификации звезд и предсказал существова ние нейтральных звезд. Когда Цвикки привлекли к американским ракетным разработкам, он тоже применил свой морфологический анализ к технике. Второй путь - увеличение степени фильтрации идей. Здесь надо от метить методику мысленных экспериментов. Знание объективных закономер ностей в природе, научные знания позволяют просеять множество вариантов сквозь научное сито, отбросив заведомо, очевидно пустые, то есть вмес то физического эксперимента поставить мысленный эксперимент. В случае применения ЭВМ речь идет о математическом моделировании и эвристичес ком программировании. При поиске оптимального решения создается мате матическая модель процесса или устройства, с помощью функции описыва ющая связь между компонентами процесса или деталями устройства. Зада вая различные исходные данные, можно получить тысячи вариантов решений. Вопрос встает о критерии отбора. И здесь в полной мере сказывается субъективность критерия, которая может увести решение с правильного пути. Кроме того, отказываясь от физических экспериментов, мы лишаемся побочных результатов. Пропадает так называемый "эффект Колумба" : ис кал Индию, а открыл Америку. Зашоренность человека на определенную цель играет с ним скверные шутки. Так, Эдисон наблюдал термоэмиссионное свечение, но даже не запатентовал его, посчитав забавным фокусом. А исследование этого процесса привело к открытию электрона и стало осно вой ламповой электроники. Итак, недостатком является логичность ЭВМ, поиск по определен ному алгоритму в заданных условиях, отсутствие диалектической логики, отсутствие постановки и решения технического противоречия. "Усредняя мнения гениев, мы в лучшем случае получим мнение посредс твенности. Убирая противоречивые мнения - обедним модель экспертных знаний. Остается один путь - искать логику работы с противоречиями, что, конечно, не так-то просто"(Шрейдер Ю. А. "Природа", 1986, N10). Новые убытки от МПиО : 50% поисковых работ закрывается; 25% из - 8 оставшихся не выдерживают требований производства и лишь 20% приносят успех фирме. МПиО не дает возможности увидеть новые задачи. Менисковый телес коп Максутова мог быть изобретен еще во времена Ньютона. Идею лазера советский ученый Фабрикант предложил в 1939 году, в 1951 подал заявку на изобретение, которая экспертами была разбита в пух и прах. Решение было пересмотрено только в 1964 году. Пенициллин предложил Флеминг в 1929 году, но оказывается в 1871 году его предлагали русские врачи Манассеин и Полотебнов, в 1906 году - болгарин Григоров. МПиО ответственен за отсутствие критериев оценки новых идей. За год до изобретения телефона в 1876 году был арестован человек по обвинению в попытке получить в банке кредит под фальшивым предлогом. Он предложил телефон. Вспомним истории Илизарова, Федорова. Рассказ о нашей истории со стальным пакетом. В борьбе с инерционностью мышления на западе стали предлагать психологические способы борьбы. В 1957 году Алекс Осборн предложил ме тод мозгового штурма(МШ). Биография автора МШ : стройка, посыльный, клерк, помощник уп равляющего малого завода (новые изделия), компаньон рекламной фирмы. Предложил МШ в 1937 году и после 20 лет эксплуатации опубликовал ре зультаты. Основная идея мозгового штурма : процесс генерирования идей необ ходимо отделить от процесса их оценки. Боязнь участников - критика- гибель идей в зародыше. Осборн зап ретил критику - поощрялись все идеи, даже шуточные. В группу генерато ров не включают руководителя, а процесс генерирования ведут в непри нужденной обстановке с записью на магнитофоне. Полученный материал оценивается группой экспертов. Философская основа МШ - фрейдизм : море подсознательного регули руется тонким слоем сознания. Оно удерживает нас от нелогичных поступ ков, налагает массу запретов. Но изобретение - это преодоление привыч ных представлений о возможном и невозможном. Мозговой штурм создает в пиковые моменты условия для прорыва смутных иррациональных идей из подсознания. С МШ первые 10-15 лет связывали большие надежды. Однако потом оказалось, что он хорошо "берет" организационные задачи, а современные изобретательские задачи штурму не поддаются. Г. С. Альтшуллер неоднок ратно наблюдал, как при МШ решающая идея тонула в массе ложных идей. Среди многих попыток улучшить метод МШ следует отметить синекти ку, разработанную У. Гордоном (США). У. Гордон тоже не психолог. Сменил 4 университета, не окончив ни одного, перепробовал полтора десятка профессий, получил полсотни патентов на изобретения. В 1952 году Гор дон организовал первую постоянную группу для решения изобретательских задач. К 1960 году группа выросла в фирму "Синектикс инкорпорейтед", принимавшую заказы на решение задач и обучение творческому мышлению. Суть синектики : постоянные группы, не боящиеся критики, стимуля ция операционных процессов (использование аналогий) и нетрадиционных (неуправляемых) процессов - интуиции, вдохновения. Большое внимание уделяется пониманию проблемы и постановке задачи, при этом важно уметь превращать непривычное в привычное и наоборот. Использование аналогий: прямой ( например из природы ), личной (эмпатия - представить себя объектом), символической и фантастической. Возвращаясь к морфологическому методу, Альтшуллер предлагает уни версальную таблицу, пригодную для морфологического анализа многих механических систем. Такую таблицу называют фантограммой. По вертикали отложим : химсостав, физ. состояние, инфраструктура системы, система, надструктура системы, направление развития, воспроизведение, энергоо беспечение, передвижение, сфера распространения, управление, назначе ние. По горизонтальной оси отложим перечень приемов изменения: умень шить, увеличить, объединить, разъединить, раздробить, заменить на ан тивещество, ускорить, замедлить, сместить по времени назад, вперед, сделать свойство меняющимся во времени, постоянным, отделить функцию от объекта, изменить связь со средой. Фантограмма дает 144 сочетания, из которых 20-25% не лишены смысла. На предыдущей лекции мы ознакомились с методом проб и ошибок и различными способами его усовершенствования: морфологический метод, научно-исследовательские институты, математическое моделирование, ме тод мозгового штурма, синектика. Все эти методы имеют одну общую основу: они ставят в центр чело веческое ЭГО и его возможности. Теория решения изобретательских задач, предложенная впервые в нашей стране и в мире Г. С. Альтшуллером, предла гает для решения задач иную основу : изучение законов развития техни ческих систем. Признается, что технические системы развиваются по объективным (т. е. не зависящим от воли человека) внутренним закономерностям, диа лектически преодолевая возникающие противоречия. Если познать эти законы, то можно предугадать, предвидеть путь развития конкретной тех нической системы. Игнорирование этих законов, порожденных эгоцентризмом человека, и является причиной неэффективности известных методик. Альтшуллер поставил целью создать эвристическую программу, заме няющую перебор вариантов целенаправленным продвижением в район реше ния. Работу эту он начал в 1946 году (ему тогда было 20 лет). Первона чальной целью было найти приемы, помогающие в изобретательской практи ке. Альтшуллер понял, что "изобретение способа изобретать" - проблема намного более интересная. "Обычным" изобретениям отводилась роль подо пытных кроликов, на которых испытывался алгоритм решения изобретатель ских задач. Альтшуллер был человеком с активной жизненной позицией, считал, что все разумное - действительно, смело обращался со своими предложе ниями к вершинам власти. Результатом стал ГУЛАГ. Но и в лагере Аль тшуллер продолжал продумывать свою систему. В 1956 году впервые в "Вопросах психологии" N6 появилась публикация, излагающая основные идеи новой науки: понятия технического противоречия, идеального конеч ного результата решения, приемов разрешения технических противоречий. Там же была сформулирована программа дальнейшей работы по развитию ТРИЗ, которая активно выполняется уже около сорока лет. Первая публикация не привлекла внимания. Положение изменилось только в 1959 году, когда "Комсомольская правда" рассказала о практи ческих результатах, которые дает ТРИЗ. Вслед за этим ее основные прин ципы были изложены в журнале "Изобретатель и рационализатор"N10. В течение года на страницах журнала проходила дискуссия. В 1961 году экспертный совет Комитета по делам изобретений и открытий рассмотрел и одобрил работу по методологии избретательства. В 1968 году после многолетних обращений Альтшуллера в ЦС ВОИР, оставав шихся без ответа, ЦС ВОИР организовал трехдневное совещание по вопро сам разработки и пропаганды методов технического творчества. В соот ветствии с решением этого совещания в конце 1968 года в Дзинтари был проведен первый всесоюзный семинар по обучению методам технического творчества, неделя которого была отведена на изучение АРИЗ. Ряд спе циалистов, которые участвовали в этом семинаре, начали обучать АРИЗ в своих городах. В конце 1969 года ЦС ВОИР, рассмотрев результаты годичной работы по обучению творчеству, организовал Общественную лабораторию методоло гии изобретательства(ОЛМИ) под руководством Альтшуллера. В 1970 году в Баку был создан первый в стране Азербайджанский общественный институт изобретательского творчества (АЗОИИТ). В течение нескольких лет в нем изучали АРИЗ самые разные слушатели : от школьников до кандидатов наук. В 1972 году школы ТРИЗ появились в Днепропетровске, Горьком, Курске, Волгограде, других городах. В 1974 году в Баку приехала группа препо давателей института повышения квалификации руководящих кадров при Совете Министров Польской Народной республики. В Горьком было проведе но областное совещение по ТРИЗ, которое фактически превратилось во всесоюзное. ТРИЗ успешно развивалась во многих городах. Это стало вызывать недовольство тогдашнего руководства ЦС ВОИР, которому нужны были од на-две "ручные" школы методологии изобретательства для отчетности, но не хлопоты и сложности, связанные с массовым изобретательским движени ем вокруг ТРИЗ. В октябре 1974 года в Москве на ВДНХ была проведена научно-практическая конференция "Эвристика", организованная ЦС ВОИР. В рекомендациях конференции работа ОЛМИ получила высокую оценку, но на следующий день решением ЦС ВОИР ОЛМИ была объявлена закрытой. Вместо нее была создана комиссия "Эвристика", в которую были включены сотни . людей, не имевших отношения к изобретательству. Однако закрыть работу уже не удалось, хотя группе преподавателей во главе с Альтшуллером пришлось уйти из АзИИТ, а представители ЦС ВОИР объявляли всюду, что "ЦС ВОИР закрыл АРИЗ". Чиновники в нашей стране уверены, что по их приказу можно и "закрыть" и "открыть" новую науку. Школы ТРИЗ, которыми руководили энтузиасты, продолжали работать в большинстве городов вопреки решению ЦС ВОИР. Местные руководители, убедившиеся в эффективности ТРИЗ, активно ее поддерживали. Появлялись все новые и новые школы ТРИЗ. В книгах и журналах ВСНТО "Техника и на ука" с 1979 по 1984 гг. почти в каждом номере публиковались материалы по ТРИЗ. С 1980 года были проведены учебные семинары по ТРИЗ в круп нейших городах Союза: Москве, Ленинграде, Свердловске, Новосибирске, Днепропетровске, Уфе, Ярославле, Куйбышеве, Ростове-на-Дону, Кишиневе, Норильске, Пензе, Владивостоке, Симферополе, а также в районных цент рах. Семинары стали популярными, на многих из них собирались группы по 50 и более человек из разных городов страны. Ускорились темпы разработки ТРИЗ, подготовка преподавателей, исследователей ТРИЗ. С 1980 года регулярно проводятся конференциии преподавателей и разработчиков ТРИЗ (в 1980, 82, 85, 87 - в Петрозаводс ке, в 1984 - в Новосибирске, в 1988 - в Миассе). Появились новые школы ТРИЗ. Сейчас обучение и работа по ТРИЗ ведется более чем в 200 горо дах. Работает государственный центр обучения ТРИЗ в Болгарии, в бывшей ГДР. Книги по ТРИЗ переводились за рубежом : в Болгарии, ПНР, ГДР, Вь етнаме, США, Англии, Франции, Швейцарии, ФРГ, Финляндии. По сообщению английского журнала "Технология" в аэрокосмической промышленности США работает 80 групп специалистов, использующих ТРИЗ. Тиражи книг за ру бежом во много раз превышают отечественные. Занятия ТРИЗ с врачами, рабочими, журналистами, социологами, учителями, биологами и так далее показали, что овладение ТРИЗ вполне доступно и полезно и нетехнической аудитории. ТРИЗом стали заниматься с детьми школьного и даже дошкольного возраста. Методы ТРИЗ начинают применяться не только в технике, но и в со циологии, педагогике, искусстве. Мы уже говорили, что основой ТРИЗ является изучение объективных законов развития ТС(технических систем). Эти законы исследовались при - 4 изучении и анализе свыше 40 тысяч авторских свидетельств на изобрете ние, которые составляют информационный фонд ТРИЗ. В результате изучения этого фонда были выявлены технические при емы разрешения технических противоречий и использумые при этом эффекты (физические, химические и геометрические). Для описания технической системы используется вепольный анализ, с помощью которого представляют взаимодействия основных деталей ТС между собой и со средой. В результате анализа ТС формулируют техническое противоречие(ТП), физическое противоречие(ФП) и идеальный конечный результат(ИКР). Реше ние задачи ищется или применением системы стандартов, которая основы вается на совокупности приемов и эффектов, или, если задача нестан дартная, то применением алгоритма решения изобретательских задач(АРИЗ). В целом структуру ТРИЗ можно представить в виде схемы. ------------------------------------------------------------------¬ ¦ ¦ ¦ -----------------¬ ¦ ¦ ---->----+ Р Е Ш Е Н И Е +-------+ А Р И З ¦ ¦ ¦ ¦СТАНДАРТОВ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ L------T--T--T- ---------------¬ L-T--T-T----- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Т П , Ф П , ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ L----- ¦ ¦ ¦ ¦ ^ ^ L-------T------- ^ ^ ¦ ¦ ¦ L-----¬ ^ --------- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ --------+------¬ ¦ ¦ ¦ ¦ -------+-------¬¦ ¦ ВЕПОЛЬНЫЙ ¦ ¦ -------+------¬ ¦ ¦ ¦ ЭФФЕКТЫ ¦¦ ¦ АНАЛИЗ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦геометрически妦 L--------------- ¦ ¦ П Р И Е М Ы ¦ ¦ ¦ ¦физические ¦L------------------+--+ РЕШЕНИЯ ТП ¦ ¦ ¦ ¦химические +-------------------- ¦ ¦ ¦ ¦ L--------------- L-------------- ¦ ¦ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ¦ ¦ -----+---+----+---+---+----+----+---¬ ¦ ¦ ¦ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ¦ ¦ ¦ L------------------------------------ ¦ ¦ ¦ L----------------------------------------------------------------- 0 Система - это множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство. Начало науки о системах и системном подходе связано с тремя именами. Богданов Александр Александрович (1873-1928) - Малиновский экономист, философ, политический деятель, ученый-естествоиспытатель, окончил медицинский факультет Харьковского университета (1899), народ ник, с 1896 года - член с. д. партии, с 1903 г. - большевик, член ЦК на 3, 4, 5 съездах, в 1905-1907 гг. вместе с Л. Б. Красиным возглавлял боевую техническую группу, организовал "каприйскую школу", группу "Вперед", в 1909 исключен за фракционную деятельность, после 1917 года в Коминака демии, лекции по экономике в МГУ, организовал Пролеткульт. С 1921 года целиком ушел в геронтологию и гематологию, организовал первый в мире институт переливания крови (1926), умер в результате эксперимента по переливанию крови на себе. В труде "Всеобщая организационная наука" (т. 1, 2 1913-1917гг. ) выдвинул идею создания науки об общих законах ор ганизации - тектологии - пионер системного подхода. В тектологии пред восхитил идеи кибернетики ( принцип обратной связи, идея моделирования и др. ). БСЭ, т. 3, с. 442. Вернадский Владимир Иванович (1863-1945), естествоиспытатель, выдающийся мыслитель, минералог и кристаллограф, основоположник геохи мии, биогеохимии, радиогеологии, учение о биосфере и ноосфере(сфере разума), основал науковедение. Котарбинский Тадеуш (1886 - в 1973 жив) польский философ и ло гик, президент Польской АН (1957-1962гг. ). автор работ по теории поз нания, логике, методологии науки, этике, праксиологии - логической те ории действия. целостность - принципиальная несводимость системы к сумме свойств составляющих ее элементов и невыводимость из них свойств целого; зависимость каждого элемента, свойства и отношения сис темы от его места, функций внутри целого; структурность - возможность описания системы через установление ее структуры, т. е. сети связей и отношений; обусловленность пове дения системы поведением ее отдельных элементов и свойствами ее структуры; взаимозависимость системы и среды - система формирует и проявляет свои свойства в процессе взаимодействия со средой, являясь ведущим активным компонентом взаимодействия; иерархичность - каждый компонент системы является системой, а сама система является компонентом более широкой системы; множественность описания каждой системы - в силу принципиальной сложности системы ее адекватное познание требует построения мно жества различных моделей, каждая из которых описывает определен ный аспект системы. материальные: системы неорганизованной природы и живые ( от био до соц. ); абстрактные: продукты человеческого мышления (теории, гипотезы и т. д. ). Системное свойство может быть полезным для человека (именно тем, ради которого система создана) и вредным, побочным, возникшим наряду с полезным. Неожиданное свойство может быть и полезным - тогда его на зывают сверхэффект. Пример - аспирин, разжижение крови и лечение ин фарктов. Элементы, составляющие систему, называются подсистемами. Они в свою очередь являются системами для своих подсистем и так далее. Сис тема, ее подсистемы и надсистемы образуют иерархию - расположение час тей в порядке от низшего к высшему. Возможны и другие структуры - ретикулярные (сетчатые), в которых все подсистемы связаны друг с другом сложными обратными связями и не возможно изменить иерархию. Техническая система может состоять из элементов, размещенных и связанных между собой в пространстве (устройства и вещества) или во времени ( технология, операция, процесс-способ ). Оба вида систем не разрывно связаны и дополняют друг друга. Цель создания ТС - выполнение комплекса полезных функций, кото рые можно разделить на основные, для выполнения которых создана ТС, второстепенные - для выполнения побочных целей и вспомогательные . Все эти функции связаны между собой и образуют некоторое иерархи ческое "дерево" функций объекта. Любую систему можно рассматривать как "черный ящик", реализующий определенную связь между входом и выходом. Связь реализуется функцио нальными звеньями, состоящими из функциональных элементов, которые также делятся на основные и вспомогательные. К последним относятся системообразующие, которые обеспечивают существование системы как це лого. ТС называется полной, если она может выполнить свои функции без участия человека. Это высшая ступень развития ТС. Большинство ТС явля ются неполными. За реализацию полезных функций необходимо "расплачиваться". Фак торы расплаты включают различные затраты на создание, эксплуатацию и утилизацию ТС и создаваемые ею вредные функции (засорение среды, ис черпание ресурсов и т. д. ). Развитие ТС - это процесс ее перехода из одного состояния в дру гое, более совершенное. Степень совершенства ТС определяется в виде отношения суммы выполняемых полезных функций (ФП) к сумме факторов расплаты (ФР) : Эта формула качественная. Количественно ее реализовать очень сложно. Системный подход - это умение воспринимать ТС как единое целое во всей ее сложности, сочетая следующие подходы: компонентный, изучающий состав системы (наличие надсистем и под систем), структурный, изучающий расположение подсистем в пространстве и времени, функциональный, изучающий взаимодействие подсистем и надсистем, генетический, изучающий становление ТС, последовательность ее развития, замену одной системы другой. В прошлом веке были установлены некоторые общие закономерности развития биологических систем ( рост колоний бактерий, популяций насе комых, размеров плода во времени ). Кривые, отражающие этот процесс, включали три этапа : медленное нарастание, лавинообразный рост и ста билизация или угасание ( рост огурцов ). В двадцатых годах нашего сто летия было показано, что аналогичные этапы проходят в своем развитии и ТС. Будем откладывать по вертикали численные значения одной из глав ных характеристик ТС (скорость для самолета, мощность для электрогене ратора), а по горизонтали "возраст" ТС или затраты на ее развитие. Исследовались S-кривые развития кораблей, тракторов, авиации и т. д. Были попытки их математического описания (кривые Гомпеца, Перла, логистическая кривая и т. д. ). Для нас важно усвоить качественную картину развития ТС и иметь в виду, что S-кривые - это идеализация развития ТС, т. к. ТС создавались разными конструкторами, в разных условиях эксплуатировалиь, поэтому данные о них неточны. Новая ТС появляется на определенном уровне развития науки и тех ники при двух главных условиях : есть потребность в системе и есть возможность ее реализации. Эти условия неодновременны, и одно стимули рует другое. Характер развития ТС определяется уровнем ее новизны. Если это пионерная система, не имеющая аналога, то ее развитию ничего не пре пятствует. На первом этапе движущей силой развития ТС яаляется личный интерес ее создателей (энтузиазм, тщеславие, надежда на обогащение). Тормозом является равнодушие общества и неверие в возможности новой ТС. Действительно, эффективность новой ТС на этом этапе чрезвычайно низка, она убыточна: пользы от новой ТС мало, а затраты огромные. Аналогия с рождением и ростом младенца. Консерватизм общества активно возрастает, если новая ТС не пио нерная, а идет на смену старой ТС. Здесь добавляется сопротивление и специалистов по старой ТС, и отлаженного для нее производства. Первый - 5 этап характеризуется огромными техническими трудностями, отсутствием средств, высоким уровнем факторов расплаты. Основная работа на этом этапе - уменьшение факторов расплаты. Когда полезность новой ТС осоз нается обществом, наступает второй этап развития ТС. II этап - период интенсивного развития ТС, которое носит лавино образный характер: новая ТС вытесняет устаревшие системы, порождает множество различных модификаций для разных условий. Общество выделяет огромные ресурсы для развития ТС. Главная движущая сила - общественная потребность, которая рождает три типа претензий к системе: разрушающие, вызывающие необходимость защиты (коррозия, огонь противника, износ ствола), вытесняющие - со стороны конкурирующих ТС( например, за принятие на вооружение однотипных самолетов ) или альтернативных ТС, стимулирующие - со стороны систем, которые нуждаются в новой ТС для своего развития. Ускоренное развитие по типу положительной обратной связи: снаряд броня. В биологии : хищник и жертва. Факторы торможения на этом этапе ослабевают. ТС становится экономически выгодной, но ее развитие может замедляться вследствие чисто технических трудностей. Основной фактор - стабилизация параметров, несмотря на рост средств и сил. Увеличивается сложность и наукоемкость ТС. Попытки ее совершенствования приводят к падению эффективности. Старая система сменяется новой. Агония старой ТС связана с инерцией общества: матери альной - объективной и психологической - субъективной. Гигантизм как признак вырождения. Идеальность ТС сначала растет за счет снижения ФР, затем за счет определяющего роста ФП, а на третьем этапе или стабилизируется или падает из-за роста ФР. Не все ТС умирают: многие консервируются на столетия без измене ний (инструменты, револьвер), некоторые остаются в виде исключений (шары-зонды, парусники). Развитие ТС связано с изобретениями, количество и качество кото рых меняется на разных этапах развития ТС. Первый этап - малое число изобретений при высоком их уровне, затем число растет, а уровень пада ет. Иногда в момент перехода ко II этапу наблюдается небольшой пик уровня изобретений (при освоении массового производства), а затем уро . вень их падает. Количество изобретений имеет два местных максимума: в период перехода ко II этапу и во время дряхления системы. Особенность развития сложных систем заключается в том, что каж дая подсистема, рассматриваемая в отдельности, также проходит все три этапа. Поэтому развитие ТС характеризуется целым пучком S-кривых для подсистем. Развитие ТС лимитирует обычно самая "слабая" ее подсистема. Она становится тормозом всей системы и дальнейшее развитие возможно после ее замены. Определить положение ТС на S-кривой сложно, но можно, с учетом всех факторов развития. В зависимости от положения ТС задачи разработ чика: на I этапе - выбор основного направления, наиболее перспективных элементов, снижение ФР, на II этапе - определить границы быстрого роста, выявить воз можные противоречия и "слабые" подсистемы, искать альтернативную сис тему для замены. Изучение истории развития ТС показывает, что ТС развиваются по вполне определенным законам. Эти законы развития ТС являются внутрен ними законами, не зависящими от субъективных желаний отдельного чело века. С другой стороны, законы развития обнаружены и установлены чело веком при анализе больших групп фактов и нет уверенности, что в отоб ранную группу фактов попали устойчивые, неслучайные и существенные системы отношения. То есть эти законы являются не абсолютными, а отно сительными и их познание вынужденно идет методом последовательных приближений. Перечислим основные законы развития технических ситем, которые были впервые сформулированы Г. С. Альтшуллером в 1974 году: Римскими цифрами обозначены номера законов в нашем изложении. 1С. 1А. Закон полноты частей системы гласит, что необходимым ус I ловием принципиальной жизнеспособности ТС является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы. Каждая ТС должна включать 4 части: двигатель(Дв), трансмис сию(Тр), рабочий орган(РО) и орган управления(ОУ). Для синтеза ТС не обходимо наличие этих частей и их минимальная пригодность к выполнению функций системы. Если хотя бы одна часть отсутствует, то это еше не ТС, а если хотя бы одна часть не работоспособна, то ТС не выживет. 1 -------------¬ -----¬ ------¬ -----¬ --------¬ ¦ Источник +-----¦ Дв +------+ Тр +------------+ РО +----+Изделие¦ ¦ энергии(ИЭ)¦ L-T--- L--T--- L-T--- L---T--- L------T------ ¦ ---+--¬ ¦ ¦ L-------------+---------+ ОУ +--------------+----------- Первые ТС развились из орудий труда: требовалось увеличение по лезной функции, а человек не мог обеспечить мощность. Тогда сила чело века заменялась двигателем, появилась трансмиссия, а орудие труда превращалось в рабочий орган: -----------¬ --------¬ --------¬ ------------¬ ¦Человек, ¦ ¦ Орудия¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦его органы+------6¦ труда +-----6¦РО + Тр+----6¦РО+Тр+Дв+ОУ¦ L----------- L-------- L-------- L----------- 0 На примере плуга (неолит), отвал, металлический (XVIII век), трактор (XX век). На первом этапе развития ТС некоторые ее элементы могут выпол нять двойную функцию: лук - ТС: стрела(РО), тетива(Тр), Дв(тетива и дуга), человек(ИЭ+ОУ). Тетива выполняет двойную функцию. При развертывании ТС становится более управляемой. Чтобы ТС была управляемой, необходимо, чтобы хотя бы одна ее часть была управляемой. Реальные ТС включают в себя ИЭ и Изделие. При анализе ТС очень важно правильно определить ее составные части. Полезно задавать такую серию вопросов: ¦¦Итак, уточняем первый закон : Любая ТС должна иметь 4 части, ¦¦все части должны быть работоспособны и хотя бы одна из них ¦¦хорошо управляемой. В процессе развития ТС происходит поэтапное вытеснение из нее че ловека, т. е. техника постепенно берет на себя функции, которые раньше выполнялись человеком. Вытеснение человека из ТС освобождает человека от физически тя желого, монотонного труда для более творческой интеллектуальной дея тельности. Говорят, это прогрессивный путь развития человечества. Но здесь надо определить понятие прогресса, которое неразрывно связано со смыслом жизни. ( Небольшое лирическое отступление. Диалог о смысле жиз ни, о любви и творчестве, их тождестве. Недостаточно освободить чело века от физического труда и накормить его. ) Существуют два пути вытеснения человека. Путь первый - замена его имитирующими устройствами - роботами, выполняющими его операции. Этот путь в большинстве случаев механический и тупиковый. Второй путь - отказ от "человеческого" принципа работы, от "человеческой" техноло гии, рассчитанной на человеческие возможности и интеллект. Настоящее вытеснение человека возможно только после выявления , упрощения и "обесчеловечивания" выполняемых функций. Пример - штамповка деталей: человек, робот и роторно-конвейерная линия (РКЛ). (Небольшое техническое отступление. ) РКЛ создана в нашей стране в 30-х годах коллективом во главе с Кошкиным Л. П. Это типичный пример вытеснения неустаревшей ТС новой, более совершенной. Принцип работы РКЛ на рисунке. Переизобретена на Западе в 50-х годах. 1 - исполнительный, рабочие органы, выполняющие основные функ ции. На каждом уровне есть основные элементы системы: инструмент (исп. орган), преобразователь и источник энергии. Последовательность вытеснения из ТС человека можно представить в табличной форме. -----------------T-----------------------------------------¬ ¦ ¦ Э Л Е М Е Н Т Ы ¦ ¦ Уровни +---------------T----------------T--------+ ¦ ¦Исполнит. органы¦ Преобразователи¦Источник¦ +----------------+---------------+----------------+--------+ ¦1. Исполнительный¦ Инструмент ¦ энергии ¦энергии ¦ ¦2. Управления ¦ Устр-во упр-я ¦ команд ¦команд ¦ ¦3. Информационный¦ Датчики ¦ информации ¦решений ¦ L----------------+---------------+----------------+-------- 0 Вытеснение человека из ТС происходит слева направо и сверху вниз. Развитие начинается с досистемного уровня (человек-зверь) и идет поэтапно: с исполнительного уровня: этап 1. 1 - появление инструментов этап 1. 2 - простые механизмы (рычаг, лук) с уровня управления: этап 2. 1 - устройства управления механизмами (руль корабля, элероны у самолета) с информационного уровня: этап 3. 1 - инструменты получения информа ции ( датчики ) Вытеснение идет свободно на первых этапах и уровнях и затруднено на информационном уровне, т. к. человек является сам очень эффективной "информационной машиной". 2С. 2А. Закон "энергетической проводимости" : необходимым усло вием принципиальной жизнеспособности ТС является сквоз II Следствие : чтобы часть системы была управляемой, не обходимо обеспечить энергетическую проводимость между Передача энергии может быть вещественной, полевой и веществен но-полевой. При решении задач надо использовать три правила: 1) При синтезе ТС надо стремиться использовать одно по 3С. 3А. Закон согласования ритмики частей системы : необходимым условием принципиальной жизнеспособности ТС является III согласование (или рассогласование) частоты колебаний (периодичности работы) всех частей системы. На первых этапах развития ТС происходит последовательное согла сование всей иерархии системы с ее подсистемами и надсистемой. На пос ледующих этапах за счет рассогласования удается достичь дополнительно го полезного эффекта. Конечным этапом развития является динамическое согласование-рассогласование, при котором параметры системы изменяются управляемо (и самоуправляемо) так, чтобы принимать оптимальные значе ния в зависимости от условий работы. |
|
© 2008 |
|