Логические деревья ТОС помогают ТРИЗ

Автор: Эдуардо С. Мура (Eduardo C. Moura), Бразилия

Источник

Ключевые слова: ТРИЗ, TOC, АРИЗ, дерево текущей реальности (CRT), диаграмма разрешения конфликтов (EC), идеальный конечный результат, физическое противоречие, формулировка задачи.

В этой статье показано, как логические деревья Теории Ограничений (TOC), а именно дерево текущей реальности (CRT) и диаграмма разрешения конфликтов (EC), могут быть полезны для графического описания изобретательской задачи определения / выбора основной проблемы для ее решения с помощью АРИЗ или других методов ТРИЗ, а также более легкого нахождения противоречий, заключенных в проблеме.

Прелюдия

В этой статье я смиренно прошу разрешения для входа в сообщество ТРИЗ авторов. Я не считаю себя мудрецом в ТРИЗ, учитывая свой всего лишь трехлетний опыт работы с такой мощной и сложной методологией. Кстати, перед тем как приступить к основному предмету обсуждения, я хотел бы поделиться с читателями некоторыми своими разочарованиями, возникшими у меня во время моих первых шагов на пути ТРИЗ. Принимая участие в ТРИЗ симпозиумах в США и слушая бывалых путешественников по этому пути (известных консультантов), я всегда уходил с мероприятий с ощущением, что никто не посмеет использовать ТРИЗ без 20-летнего опыта и черного пояса в этой области. Но вскоре я с радостью прочел в книге от Мастера из мастеров ТРИЗ: «Я хочу подчеркнуть, что любой человек может стать профессионалом — вы просто должны выучить предмет. Вот и все… Талант — это на 99% упорный труд… Во-первых, вы должны стать профессионалом. Любой человек может добиться этого. Тогда посмотрим… Прочтения этой книги достаточно, чтобы начать» [1]. Таким образом, после относительно короткого «инкубационного» периода исследования ТРИЗ (который на самом деле никогда не кончается…) я начал использовать этот метод и с удивлением понял, что многое может быть достигнуто даже с небольшими познаниями основ ТРИЗ. То есть нельзя сказать, что ТРИЗ является тривиальным (даже наоборот), и что нет никакого смысла в найме консультантов (я, кстати, тоже консультант). Дело в том, что ТРИЗ является настолько мощным, что как только вы начинаете учиться и добавляете щепотку его к техническим знаниям и технике здравого смысла, вы встаете на путь развития своего творчества и профессионализма. Попутно, вы, вероятно, захотите обратиться к консультанту за помощью, чему мы все будем рады. Но это не должно удерживать вас от самостоятельного изучения ТРИЗ.

Введение

Работая с командами в применении АРИЗ для решения проблем и выработки концепции, я обычно не имел трудностей в поиске проблемы для атаки, или даже в поиске противоречия. Их там много. Но в подсознании всегда сидела неприятная мысль: «Почему ты считаешь, что именно это проблема? Почему ты считаешь, это именно это противоречие нужно устранить?». Это давило на меня, когда я приступил к рассмотрению инструментов, которые могли бы пролить свет на задачу описания изобретательской ситуации, так чтобы основная изобретательская проблема и соответствующее противоречие(я) были найдены. И я нашел очень полезным позаимствовать некоторые инструменты из Теории ограничений (TOC), а именно дерево текущей реальности (CRT) и диаграмму разрешения конфликта [или, как принято в нашей терминологии, Грозовую тучу (EC)].

Указанные трудности правильной идентификации проблемы (формулировки задачи) признаются в статье Злотина и Зусмана [2]: «Самая серьезная проблема имело место, однако, когда студенты пытались решить задачи из реальной жизни (и потому плохо сформулированные), в связи с отсутствием шагов «разъяснения и формулировки задачи» в АРИЗ-85В. Этот раздел существовал в предыдущих модификациях АРИЗ (АРИЗ-71, 77), но был исключен в более поздних версиях в связи с отсутствием улучшений по сравнению с другими, более строгими и быстроразвивающимися разделами АРИЗ». Далее в этой же статье авторы заявляют, что плохо сформулированная задача приводит к крайнему усложнению процесса решения и, что переход от начальной постановки задачи к корректно определенной мини-задаче является проблемой даже для опытных специалистов по ТРИЗ. Таким образом, инструменты, которые могут помочь определить основные проблемы и соответствующие конфликты, будут очень желанны для ТРИЗ. Это как раз первые шаги в Мыслительных процессах ТОС Голдратта (подробнее по этой теме я рекомендую [3]).

Ранее, в 1997 году, Rizzo [4] кратко прокомментировал синергию между инструментами ТРИЗ и TOC, с большим упором на использование EC для устранения противоречий, но не привел примеров. Позже, Domb и Kowalick [5] «мимоходом» заявили, что TOC может помочь ТРИЗ в шагах идентификации проблемы. Еще позже, Domb и Dettmer [6] предположили, что ТРИЗ может помочь TOC и наоборот, но опять же больше внимания уделили использованию EC. В следующих разделах мы приведем доказательства на эти замечания, рассмотрев примеры, как использование CRT и EC может помочь ТРИЗ в некоторых реальных жизненных проблемах в автомобильной промышленности. Но никаких объяснений, как построить CRT или EC, в этой статье мы не приводим. Для этого я вновь рекомендую обратиться к книге [3]. [Кроме того, много информации можно найти на нашем сайте. Например, здесь, здесь и здесь.] В следующих примерах я приношу свои извинения за возможные проблемы в переводе технических терминов с португальского на английский язык. [А мы приносим свои извинения за возможно некорректный перевод с английского на русский.] Обратите внимание, что акцент делается только на полезности логических деревьев ТОС, не вдаваясь ни в подробности о полном исследовании, ни об окончательных решениях (для краткости и для защиты патентоспособных идей).

Как читать логические деревья

Прежде, чем мы перейдем к примерам, краткое поясню, как читать CRT и EC.

В дереве текущей реальности CRT используется логика «Если …, то …», которая помогает представить цепь взаимосвязей от корневой проблемы (корневого конфликта) до нежелательных явлений. Дерево текущей реальности представлено в виде цепи логических объектов, которые представляют собой действующие в системе регламенты деятельности, которые способствуют возникновению нежелательного явления.

Давайте рассмотрим пример. Имеются микросхемы с 300 выводами (ножками, являющимися проводниками), разделенных между собой долями миллиметра. Ниже приведены примеры логических объектов: «имеется напряжение между выводами», «окружающий воздух влажный», «имеется паразитный ток между выводами», «ионные загрязнения остаются на поверхности устройства». Эллипс является одним из логических символов, и работает как логическое «И». Объединив эти элементы по определенным логическим правилам, можно получить более полное представление о текущей действительности, как показано в правой ветви (рис. 1), которая читается так: ЕСЛИ «имеется напряжение между выводами» И «окружающий воздух влажный» И «ионное загрязнение остается на поверхности устройства», ТО «имеется паразитный ток между выводами» (эффект). Если другая причина (или дополнительный набор причин, объединенный другим эллипсом) может дать такой же эффект, будет другой путь (стрелка), приводящий к тому же эффекту. В этом случае мы связываем такие логические выражения с помощью логического ИЛИ. Таким образом, полное чтение этого примера: ЕСЛИ «имеется напряжение между выводами» И «окружающий воздух влажный» И «ионные загрязнения остается на поверхности устройства» ИЛИ ЕСЛИ «металлические микрочастицы остаются на поверхности устройства» И «имеется напряжение между выводами», ТО «имеется паразитный ток между выводами».

Рис. 1

Грозовая туча имеет фиксированную структуру и состоит из одной общей цели, двух необходимых условий, и двух противоречивых предпосылок, как показано на рис.2, который читается: «С одной стороны, в целях достижения «общей цели», мы должны обеспечить «необходимое условие 1». Для того, чтобы выполнить «необходимое условие 1», мы должны выполнить «предпосылку 1». С другой стороны, для достижения «общей цели», мы должны выполнить «необходимое условие 2». Для того, чтобы выполнить «необходимое условие 2», мы должны выполнить противоречивую «предпосылку 2». И эти противоречивые предпосылки обычно являются скрытыми причины, почему общая цель не достигается.

Рис. 2

Запах из кондиционера

При определенных климатических условиях грибки и бактерии размножаются в темной и влажной среде в испарителе автомобильной системы кондиционирования воздуха. Это приводит к неприятному запаху при включении системы вентиляции. Команда решила применить ТРИЗ для того, чтобы генерировать концептуальные решения этой проблемы. Сначала они построили функциональное дерево, показанное на рис. 3.

Рис. 3

Это схема была очень полезна для выделения задействованных функций и вредного воздействия, но она не показывает динамику задачи, то есть последовательное сочетание событий, которое завершится проблемой — выпуском неприятного запаха. Таким образом, команда решила построить CRT (рис. 4). Дерево четко показало причины неприятного запаха:

• Фильтр позволяет микроорганизмам и частицам (пыльцы и др.) попадать в систему.
• Форма испарителя позволяет воде задерживаться в нем.

Тогда исходная задача («Мы хотим устранить неприятный запах при запуске») могла быть более точно переформулирована в следующие 2 мини-задачи, которые указали 2 основных направления решения, каждое из которых могло бы устранить запах:

1. «Мы хотим устранить задержку воды в испарителе» (например, сухой испаритель после использования, изменение формы и т.д.).
2. «Мы хотим ликвидировать проникновение частиц и/или микроорганизмов в систему» (например, улучшить эффективность фильтра, убивать микроорганизмы, прежде чем они попадут внутрь и т.д.).

Рис. 4

Скрип задних рессор

Несколько стальных пластин задних рессор грузовика отделены друг от друга пластиковыми прокладками с целью устранения скрипа из-за трения между пластинами. Тем не менее, пластиковая прокладка быстро изнашивается и скрип появляется снова. И опять CRT (рис. 5) было полезным дополнением для понимания ранее построенной функциональной схемы. CRT точно определило основные проблемы, которые порождают конечный эффект скрипа (не очевидные в функциональной схеме).

Рис. 5

Из девяти окончательных концептуальных решений, сгенерированных в этом случае после применения АРИЗ, с первого взгляда на причину «пластиковая прокладка фиксируется на каждой второй пластине» (раскрытую CRT) тут же напрашиваются два хороших варианта решения:

1. «Резиновый сэндвич» (устранение поверхностного трения путем использования толстой, гибкой прокладки, крепящейся к обеим пластинам).
2. «Сплит прокладка» (замена разнородного трения «металл/пластик» на однородное «пластик/пластик» путем разделения прокладки на две половинки и с фиксацией их на обеих пластинах).

Воздушный выпускной клапан

Во избежание дискомфорта или проблем безопасности для пассажиров, автомобиль должен иметь клапан для выпуска воздуха из салона, который уменьшает избыточное давление воздуха внутри автомобиля при работе системы вентиляции или в более критической ситуации, когда «выстреливает» подушка безопасности. Выпускной клапан определенной модели автомобиля правильно и безопасно выполнял свою функцию «снижать избыточное давление воздуха», но создавал вредный побочный эффект: через него в салон проникала пыль. Клапан представляет из себя коробку, которая крепится к отверстию в кузове автомобиля. Внутри коробки находятся шесть маленьких пластиковых шторок, наклоненных по отношению к вертикальной плоскости, которые закрываются под своим собственным весом и открываются при определенном уровне давления воздуха внутри автомобиля. В этом случае скрип помог понять, что основной причиной вредного эффекта были механические вибрации автомобиля, приводившие к «хлопанью» шторок клапана, которые при этом производили шум и пропускали пыль внутрь, так что не было необходимости строить CRT.

Для решения этой четко поставленной задачи мы решили использовать Тучу с целью выявления технических конфликта или, что предпочтительно, физического противоречия, стоящего за этой ситуацией. Начиная с идеального конечного результата «клапан выпускает избыточное внутреннее давления воздуха и не позволяет пыли проникнуть внутрь» как цели тучи (рис. 6), мы работали над двумя противоречивыми предпосылками, которые выражались в физических противоречиях («Шторка должна открываться легко» и «Шторка должна открываться туго», т. е. «Шторка должна быть легкой и тяжелой одновременно»). В результате нам открылся хороший путь к чрезвычайно простому, дешевому и очень эффективному решению. Кстати, я считаю, что это был первый случай промышленного применения ТРИЗ в Бразилии.

Рис. 6

Поврежденный измеритель уровня топлива

Автомобильный измеритель уровня топлива было легко повредить во время сборки и технического обслуживания, т.к. механические напряжения передавались на сравнительно тонкий и длинный металлический рычаг, который передает положение поплавка в бензобаке электрическому бегунку внутри измерителя. Две тучи раскрыли противоречия (рис. 7, 8), что затем быстро привело к удивительно простой и экономически эффективной идее, которая значительна повысила механическую прочность рычага и решило эту проблему.

Рис. 7

Рис. 8

Заключение

Как было показано на реальных примерах из жизни, раздельное или комбинированное использование двух логических деревьев Мыслительных процессов ТОС, а именно CRT (дерево текущей реальности) и EC (диаграмма разрешения конфликтов) может быть очень полезно, соответственно, для правильной формулировки мини-задачи и выявления основного технического / физического противоречия.

Ссылки

1. Altshuller, G., And Suddenly the Inventor Appeared — TRIZ the Theory of Inventive Problem Solving, Technical Innovation Center, Worcester Massachusets, 1996, p. 122.
2. Zlotin, B. and Zusman, A., ARIZ on the Move, Ideation International Inc., 1998 — in TRIZ Journal, March 1999.
3. Dettmer, H. W., Goldratt’s Theory of Constraints — A systems approach to continuous improvement, ASQ Quality Press, 1997.
4. Rizzo, A., Tools from the Theory of Constraints, TRIZ Journal, May 1997.
5. Domb, E. and Kowalick, J., How to Bring TRIZ into Your Organization, TRIZ Journal, October 1997.
6. Domb, E. and Dettmer, W., Breakthrough Innovation in Conflict Resolution — Marrying TRIZ and the Thinking Process, TRIZ Journal, March 1999.

• Комментарии