Алгоритм решения изобретательских задач

Алгоритм решения изобретательских задач (сокр. АРИЗ) — это методика, разработанная в СССР инженером и писателем-фантастом Генрихом Альтшуллером, представляющая собой пошаговую программу для выявления и устранения технических противоречий в ходе решения изобретательских задач. АРИЗ является центральным инструментом теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) и направлен на систематизацию творческого процесса, замену метода проб и ошибок целенаправленным логическим анализом.

История создания

Первая версия АРИЗ была опубликована Г. С. Альтшуллером в 1956 году в журнале «Вопросы психологии» в статье «Психология изобретательского творчества». В последующие десятилетия алгоритм неоднократно перерабатывался и совершенствовался. Известны модификации АРИЗ-59, АРИЗ-61, АРИЗ-64, АРИЗ-68, АРИЗ-71, АРИЗ-77, АРИЗ-82-В, АРИЗ-85-В и АРИЗ-85-У. Наиболее отработанной и распространённой считается версия АРИЗ-85-В (1985 год), которая до сих пор используется в обучении и практике ТРИЗ. Каждая новая версия уточняла формулировки, сокращала количество шагов и вводила более строгие правила анализа.

Цель и основные принципы

Цель АРИЗ — выявить коренную причину технического противоречия, мешающего решению задачи, и найти способ её устранения с минимальными изменениями в системе. В основе алгоритма лежат следующие принципы:

• Идеальность: решение должно максимально приближаться к идеальному конечному результату (ИКР), когда система выполняет требуемую функцию без каких-либо затрат и усложнений.
• Противоречие: задача формулируется как конфликт между двумя противоположными требованиями к одной части системы (например, «деталь должна быть прочной, чтобы выдерживать нагрузку, и лёгкой, чтобы уменьшить вес»).
• Системность: задача рассматривается не изолированно, а в контексте надсистемы (окружающей среды, более высокого уровня) и подсистем (составных частей).
• Использование ресурсов: решение должно опираться на уже имеющиеся в системе и её окружении ресурсы (вещественные, энергетические, пространственные, временные, информационные).

Структура АРИЗ-85-В

АРИЗ-85-В состоит из девяти частей (шагов), каждая из которых включает несколько подпунктов. Прохождение алгоритма требует строгого следования инструкциям и письменной фиксации результатов.

Часть 1. Анализ задачи

На этом этапе формулируется мини-задача (исходная ситуация) и выявляется техническое противоречие. Задача записывается в стандартной форме: «Дана система (указать), состоящая из (перечислить элементы). Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить (указать требуемое действие), не ухудшая (указать свойство, которое нельзя ухудшать)». Затем определяются конфликтующая пара (изделие и инструмент) и техническое противоречие (ТП).

Часть 2. Анализ модели задачи

Строится модель задачи — упрощённая схема, отражающая суть конфликта. Выделяются два состояния: когда требуемое действие выполняется (и возникает нежелательный эффект) и когда оно не выполняется (и задача не решается). Формулируется противоречие на уровне модели.

Часть 3. Анализ идеального конечного результата (ИКР)

Формулируется ИКР: «Система сама (без каких-либо дополнительных устройств и затрат) выполняет требуемое действие, сохраняя (или улучшая) все остальные свойства». На этом этапе часто выявляется физическое противоречие (ФП) — ситуация, когда одна и та же часть системы должна находиться в двух противоположных состояниях одновременно (например, быть горячей и холодной, подвижной и неподвижной).

Часть 4. Мобилизация и применение вещественно-полевых ресурсов (ВПР)

Составляется полный перечень доступных ресурсов: вещественных (материалы, детали, отходы), полевых (электрические, магнитные, тепловые, механические поля), пространственных (пустоты, полости, зазоры), временных (паузы, перерывы, циклы) и информационных (сигналы, данные). Затем предпринимаются попытки использовать эти ресурсы для разрешения физического противоречия.

Часть 5. Применение информационного фонда

Если ресурсы не дали решения, привлекаются таблицы и стандарты ТРИЗ:

• Таблица разрешения технических противоречий: по типу ухудшающегося и улучшаемого параметра выбираются подходящие приёмы (например, «дробление», «принцип наоборот», «принцип посредника»).
• Система стандартов на решение изобретательских задач: 76 типовых решений, сгруппированных по классам (например, «разрушение вредных связей», «переход к бисистеме», «измерение и обнаружение»).

Часть 6. Анализ способа устранения физического противоречия

Проверяется, действительно ли найденное решение устраняет ФП. Если нет, возвращаются к предыдущим шагам. Если да, то решение записывается в виде конкретного технического предложения.

Часть 7. Анализ полученного решения

Оценивается новизна и эффективность решения. Проверяется, не возникли ли новые технические противоречия (например, усложнение конструкции или увеличение стоимости). Если возникли — задача решается не полностью, и алгоритм повторяется для выявленного нового противоречия.

Часть 8. Применение полученного решения

Формулируется, как найденное решение может быть использовано в других задачах или отраслях. Строится обобщённая модель решения (например, «если нужно совместить прочность и лёгкость, используй сотовую структуру»).

Часть 9. Анализ хода решения

Оценивается, насколько эффективно были пройдены предыдущие шаги. Выявляются ошибки в анализе, неточности в формулировках, неиспользованные ресурсы. Этот этап служит для обучения и совершенствования навыков применения АРИЗ.

Пример применения

Задача: Разработать способ очистки внутренней поверхности труб от накипи без разборки трубопровода.

Анализ (упрощённо):

1. Мини-задача: Дана труба (система) с накипью (изделие). Необходимо удалить накипь, не повреждая трубу и не останавливая поток жидкости.
2. ТП: Если использовать механический скребок, то он очищает, но не может пройти по изгибам. Если использовать химический реагент, то он растворяет накипь, но требует длительного времени и опасен для материала трубы.
3. ИКР: Труба сама (без скребка и реагента) очищается от накипи.
4. ФП: Труба должна быть жёсткой, чтобы пропускать жидкость, и гибкой, чтобы деформироваться и сбрасывать накипь.
5. Ресурсы: Поток жидкости (энергия), сама накипь (вещество), упругость стенок трубы.
6. Применение стандарта: Использовать поле (акустические колебания) для разрушения накипи.
7. Решение: Установить на трубу генератор ультразвука. Колебания разрушают накипь, которая уносится потоком. Труба не повреждается.

Критика и ограничения

АРИЗ подвергается критике по нескольким направлениям:

• Сложность освоения: Алгоритм требует высокой квалификации и длительного обучения. Многие инженеры и изобретатели предпочитают использовать более простые инструменты ТРИЗ (например, таблицу приёмов) или вовсе отказываются от формальных методик.
• Жёсткость структуры: Строгое следование всем шагам может быть избыточным для простых задач. Для сложных задач, напротив, алгоритм может не дать гарантированного решения, так как творческий процесс плохо поддаётся полной алгоритмизации.
• Субъективность формулировок: На этапах формулировки противоречия и ИКР результат сильно зависит от опыта и интуиции пользователя. Разные специалисты могут прийти к разным выводам.
• Ограниченная применимость: АРИЗ в первую очередь ориентирован на технические системы. Его применение в нетехнических областях (бизнес, социальные задачи, искусство) требует существенной адаптации и не всегда эффективно.

Несмотря на критику, АРИЗ остаётся одной из наиболее систематизированных и мощных методик инженерного творчества, особенно в условиях, когда требуется найти принципиально новое техническое решение, а не просто улучшить существующее.

Источники

• Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. — М.: Советское радио, 1979.
• Альтшуллер Г. С. Найти идею: Введение в ТРИЗ — теорию решения изобретательских задач. — М.: Альпина Паблишер, 2019.
• Петров В. М. Основы теории решения изобретательских задач. — СПб.: Питер, 2005.
• Злотин Б. Л., Зусман А. В. Решение исследовательских задач. — Кишинёв: МНТЦ «Прогресс», 1991.