Диалектика инженерного творчества

о связях системы, учете ограничений. Чтобы выявить проблемную ситуацию, целесообразно провести анализ (поиск) надсистемы, в которую входит данная система. Нужен системный мыслительный процесс, системный подход к принятию решений. Только тогда на каждом этапе этого алгоритма активизация мышления принесет наибольшую пользу.

Рассматривая методы принятия решений условно разделим их на две группы: общие, охватывающие неограниченно широкий круг проблем, и более частные, относящиеся к синтезу новых технических объектов, т.е. непосредственно к инженерной деятельности.

Общие системообразующие методы, используемые в процессе принятия решений.

Принятие решений по Р. Акоффу.

Акофф выделяет в системе для принятия решения следующие факторы [16] – и в этом виден системный подход.

- Человек, принимающий решение , т.е. тот, кому предстоит решать проблемы. Может быть как отдельный индивидуум, так и небольшая группа людей и даже большой коллектив;

- управляемые переменные, т.е. параметры и ситуации, которы­ми может управлять лицо, принимающее решение;

- неуправляемые переменные, которыми не может управлять лицо, принимающее решение: в совокупности эти переменные образуют «окружающую среду» или «фон проблемы»;

- внутренние либо внешние ограничения на возможные значения управляемых и неуправляемых переменных;

- возможные исходы (решения, результаты ) - должно быть не менее двух неравноценных, т.к. в противном случае не имеет значения; какое решение принять.

Пять принципов поиска нового по системе профессора П К Ощепкова

Формулируя свои принципы, автор указывает на то, что они приемлемы не только при постановке и решении крупных естественнонаучных и технических проблем, но и при решении любого практического вопроса. Приводим эти принципы.

1 Анализ поставленной перед собой задачи с точки зрения ее современности и общественной потребности в ней. Раскрытие внутренних противоречий в процессах обусловивших или обуслав­ливающих постановку задачи.

2 Проверка правомерности постановки задачи с точки зрения общих законов природы:

3 Проверка осуществимости решения задачи на современном уровне науки техники и производства

4 Разработка общей системы решения задачи и выбор основного, т.е. определяющего эксперимента:

5 Анализ полученных результатов головного эксперимента и нахождение диалектической взаимосвязи их с поставленной задачей.

Шаблонное и нешаблонное мышление по де Боно [17]
.

Не орудуйте логикой, как дубинкой. К этому хотелось бы призвать тех ревнителей логического мышления, которые превозносят его, как образец шаблонно или логически мыслящие люди избирают, по их мнению, самую разумную позицию и затем, развивая ее по законам логики, пытаются решить проблему.

Исключительную эффективность нешаблонного мышления мы можем видеть в экстремальных и казалось бы тупиковых ситуациях.

Но и здесь, так и везде, не нужно впадать в крайности, начисто отвергая логическое. Истина здесь заключается в том, что оба типа мышления не исключают, а дополняют друг друга.

Различие между шаблонным и нешаблонным мышлением состоит в том, что при шаблонном мышлении логика управляет разумом, тогда как при нешаблонном она его обслуживает.

Дж Джонс в [18] называет шаблонное мышление «психологи­ческой инерцией», под которой подразумевается бессознательное предрасположение к какому-нибудь конкретному методу или образу мышления которые обычно характеризуют выражением «идти по проторенной дорожке». Психологическая инерция - это отрыжка существующих методов обучения, по которым обучаемого пытают­ся «наполнить» не методами добычи знаний а готовыми конкрет­ными рецептами.

Логика.

В основе формально-логических методов принятия решений лежит использование логических законов выводного значения, полученного логически из предшествующих знаний без непосредст­венного отношения к опыту. Основателем логики считается Аристо­тель.

Одно из основных требований логики - обязательность последовательного непротиворечивого, обоснованного мышления. Нельзя считать истинными знания, содержащие логические проти­воречия. Логика помогает интенсифицировать любую умственную деятельность.

Логика - это плавный непрерывный процесс без скачков и разрывов. А как же с помощью логики объяснить диалектический скачок - переход количества в качество?

По-видимому, истина лежит где то посередине между привлекатель­ными идеями нешаблонного мышления и жесткими правилами логики.

Что может ЭВМ.

Формализованную часть алгоритма принятия решения (т.е. целенаправленный перебор вариантов) ЭВМ, как чудесный помощник человека, может выполнять наилучшим образом: многократно расширенная область и количество перебираемых вариантов, быстродействие ЭВМ позволяют выбрать лучшие из них.

Но ведь основная часть алгоритма системного подхода к принятию решения остается неформализованной, выполняется чело­веком до применения ЭВМ и строго ограничивает роль ЭВМ постановкой задачи, моделью, целью, критерием и т.д. Только при таком сознательном понимании роли ЭВМ человек может ее эффективно использовать.

Математический подход к принятию решений.

Лишь несколько десятилетий назад искусство принятия решений, которое базировалось на опыте, интуиции и здравом смысле в некоторой мере стало превращаться в точную математическую науку. Сейчас проблемы принятия решений изучаются специалистами в области системного анализа, исследования операций и управления используются многомерная теория полезности как самостоятельная научная дисциплина методы многокритериальных задач принятия решений, методы оптимизации Важным этапом развития проблемы явились системы диалоговой оптимизации с широким использованием ЭВМ и устройств отображения данных.

Нейросетевые технологии.

Наш мир все активнее наполняется развивающимися интеллектуальными системами, нейрокомпьютерами, нейроподобными системами. Успешно развивается нейроинформатика и ее различные приложения от неироинформатики до различных применений неиросетей в технике и технологиях, в финансовых и медицинских проблемах, в распознавании образов, диагностике, прогнозиро­вании и многих других их задачах.

Привлекают новые большие возможности распараллеливания процессов, увеличения быстродействия, прямой связи между входными и выходными параметрами, умение нейросетей обучаться и доучиваться в процессе функционирования, реально отражать меняющиеся свойства обслуживаемого нейросетью объекта в течение его эксплуатации и др.

Эвристика как наука о творческом мышлении.

Эвристический метод часто рассматривается как то, что сокращает перебор различных вариантов решений в «лабиринте» поиска, т.е. несет как бы сокращающую функцию. Вместо последо­вательного систематического перебора вариантов, используемого для решения типичных задач, в нестандартных ситуациях исполь­зуют эвристические нешаблонные оригинальные процедуры. Среди них имеются так называемые догадки - «ага-решения», когда решение еще не сформулировано, но способ его схвачен. Это и есть эвристика. Над проблемой можно работать годы, но идея может возникнуть мгновенно как результат озарения. Постепенно с накоп­лением такого опыта решений складывается у изобретателя свой собственный набор эвристических приемов. Их обобщение может сложиться в методику решения некоторых задач.

Инверсология как способ интенсификации мыслительного процесса.

Инверсология [19] (от латинского слова inverso , что означает переворачивание перестановка) - прямое продолжение диалектического мышления и, прежде всего такой его категории, как «отрицание отрицания». Рассматривая инверсию как относительно простой, но весьма мощный метод возникновения новых взглядов на решаемые в науке и технике задачи, Дж.Джонсон [18] характеризует его следующим образом: «Если некоторый объект обычно рассматривают снаружи, то применение метода инверсии означает, что теперь он будет исследован изнутри. Если в рассматриваемом устройстве некоторая деталь всегда распечаталась вертикально, то инверсия означает, что ее переворачивают вверх дном, ставят в горизонтальное положение или помещают под некоторым углом. Если одна часть системы движется, а другая неподвижная, то инверсия означает, что эти части меняются местами».

Мозговой штурм

Этот наиболее известный и широко применяемый метод генерирования новых идей появился в США в 1957 г. Идея его состоит в творческом сотрудничестве группы специалистов которые, являясь как бы единым мозгом, пытаются штурмом овладеть проблемой. В процессе такого штурма участники выдвигают и развивают собственные идеи, идеи своих коллег, используя одни идеи для развития других, комбинируя их.

Существует несколько модификаций мозгового штурма индиви­дуальный, массовый, письменный, двойной и обратный.

Конференция идей

Конференция идей - одна из разновидностей коллективного творчества. От мозгового штурма она отличается прежде всего темпом проведения и проводится в виде совещания по выдвижению идей с допущением доброжелательной критики в форме реплик, комментариев и т.п. Считается, что критика может даже повысить ценность выдвинутых идей. Все выдвинутые идеи фиксируются в протоколе без указания авторов. Здесь заключается тот существенный смысл, что результаты конференции идей являются как бы коллективным трудом.

Деловые игры

Деловые игры представляют собой метод имитации принятия управленческих и других решении в различных ситуациях (производственных и непроизводственных) путем игры по заданным правилам группы людей или человека с ЭВМ. Проигрывается множество ситуаций как бы произвольных. В действительности же в силу специфически дискуссионных приемов, плодотворность кото­рых отмечали еще древние («истина рождается в споре») возникает ряд альтернативных решении.

Методы экспертных оценок

Сущность этих методов состоит в использовании опыта работы эрудиции и интуиции высококвалифицированных специалистов способных находить решения в условиях трудно формализуемых ситуаций и недостаточной информации. Методы экспертных оценок позволяют квалифицировать (количественно выразить) качественные характеристики изучаемого объекта. При этом реализуются возможности системного подхода, поскольку интегрально использу­ется информация, которой владеет группа экспертов.

Методы направленного поиска решения инженерных задач

Теория и алгоритм решения изобретательских задач (ТРИЗ и ЛРИЗ) Г.С. Альтшуллера.

Эти приемы разработаны известным изобретателем Г.С. Альтщуллером [12-14]. В основе ТРИЗ лежит представление о законо­мерном развитии технических систем , а также патентный фонд, содержащий описание многих миллионов изобретений, справочный фонд физических эффектов и явлений. На базе ТРИЗ создан ряд алгоритмов решения изобретательских задач АРИЗ 77 и ТРИЗ-85 как альтернатива малоэффективному и неперспективному старому способу «проб и ошибок» и другим методам.

ТРИЗ (теория решения изобретательских задач) является в насто­ящее время единственной методологией поиска новых решений, дающей стабильные положительные результаты, доступной для массового изучения и использования в производственных условиях. Так считают многие сторонники и последователи Г С Альтшул­лера разработавшие «изобретающую машину».

Теоретическим фундаментом ТРИЗ, наряду с законами развития технических систем, является анализ и обработка больших массивов патентной информации. В качестве ключевых понятий в ТРИЗ выступают:

- изобретательская ситуация (описание технической системы с указанием на тот либо иной недостаток);

- техническое противоречие. Это понятие основывается на том, что поскольку техническая система представляет собой целостный «организм» (систему), то попытки улучшения одной ее части (функ­ции, свойства) приводят к неминуемому ухудшению других частей.

Решить изобретательскую задачу - значит выявить и устранить техническое противоречие.

Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) - пример применения материалистической диалектики и системного подхода к процессу технического творчества. Методика основана на учении о технических противоречиях (ТРИЗ). «Процесс решения - это последовательность операций по выявлению, уточнению и преодо­лению технического противоречия. Последовательность, направлен­ность и активизация мышления достигаются при этом ориентиров­кой на идеальный конечный результат (ИКР), т.е. идеальное решение, способ, устройство» [24].

Синектика

В основу синектики (синектика – греч. совмещение разнородных элементов) положен мозговой штурм, отличающийся от обычного тем, что здесь используются постоянные группы, составленные из специалистов разных профессий. Рекомендуется, чтобы члены синектической группы (кроме руководителя) перед началом работы не знали сути рассматриваемой проблемы, что по­зволяет им абстрагироваться от привычного стереотипа мышления, успешнее преодолевать психологическую инерцию мышления. Ибо, как считают авторы метода, умственная деятельность человека более продуктивна в новой, незнакомой ему обстановке.

Метод контрольных вопросов

Метод контрольных вопросов [20, 31] позволяет с помощью наводящих вопросов подвести к решению задачи. В практике изобретательства применяются специально разработанные вопрос­ники, например «Контрольные вопросы для рационализации узлов», «Контрольные вопросы для рационализации деталей» и др.

Метод контрольных вопросов

Каждый участник получает блокнот, в который в общих чертах ежедневно заносит возникающие в рассматриваемой проблеме идеи. Одновременно формулируются наиболее целесообразные нап­равления исследования на последующие этапы работы. Кроме того, в блокноте фиксируются идеи, хотя и находящиеся несколько в стороне от основной проблемы, но развитие которых может оказаться полезным для нахождения конечного решения.

Участники в конце работы сдают свои блокноты руководителю группы для систематизации материалов. Затем следует творческое обсуждение систематизированного материала всеми членами группы. Для выбора окончательного решения используется «мозговой штурм» или иной аналогичный метод.

Метод морфологического анализа

Метод основан на комбинаторике те на систематическом исследовании всех возможных вариантов, вытекающих из законо­мерностей строения (морфологии) анализируемого объекта.

Путем комбинирования получают большое число различных решений (известных и новых), ряд которых представляет практи­ческий интерес.

Метод «матриц открытия»

Здесь, как и в морфологическом методе исследуются все мысли­мые варианты, вытекающие из закономерностей морфологии совершенствуемого объекта. Суть метода в построении таблицы, в которой пересекаются два ряда характеристик вертикальный и горизонтальный.

Стратегия семикратного поиска

Стратегия семикратного поиска представляет собой системное многократное применение матрицы 7х7 («семь в квадрате») таблиц и некоторых приемов.

Метод функционального изобретательства

Метод функционального изобретательства предназначен для ситуаций, в которых существующие конструкции достигли предела своего развития.

Метод функционального изобретательства включает следующие основные этапы [20].

1. Определение функции каждого конкретного элемента сущест­вующего решения.

2. Определение основной функции по отношению к которой другие выступают в качестве вспомогательных.

3. Определение изменении основной функции которые могут привести к совершенствованию данной конструкции.

4. Объединение результатов второго и третьего этапов для нахождения новой (измененной) основной функции.

5. Поиск альтернативных решений деления новой основной функции на вспомогательные и закрепление каждой из них за конкретным элементом конструкции.

Стратегия системного поиска резервов

Стратегия системного поиска резервов выражает методику, обеспечивающую выявление резервов в местах их наибольшей концентрации [20]. Основана она на специально разработанных принципах принципы совместной работы технических служб принципы оптимальной детализации принципы последователь ности С1адии принцип предпочтения (приоритета) и др.

Другие методы

В обзорах современных методов принятия решении [31, 24, 18, 8] отмечается что в настоящее время имеется уже несколько сотен методов, что они ориентированы на различные классы задач, и их авторы не имеют общих позиции на природу инженерного творчества. Отсутствует установившаяся классификация этих методов. Например автор [31] выделяет четыре группы методов.

1 Методы случайного поиска (мозгового штурма, записной книжки Хефеле, фокальных объектов, гирлянд Крика, правила Тринга и Лейтуэйта, контрольные вопросы Осборна, рекомендации и вопросы Эйлоарта, советы и вопросы Пойа, постановка новых целей, синектика, интегральный метод «Метра»).

2 Методы функционально структурного исследования (морфологический ящик, матриц открытия, десятичные матрицы поиска, комбинаторики, ступенчатого подхода, функционального изобретательства, проектирования Фанге, конструирование по Байтцу, алгоритмический избирательный метод конструирования по каталогам, системное конструирование по Ханзену, методическое конструирование по Роденакеру, синтез изделии по Тьялве, конструирование по Келлеру, вепольныи анализ)

3 Методы логического поиска (метод Баргини, АРИЗ, обобщенный эвристический алгоритм, комплексный метод поиска).

4 Проблемно-ориентировочные методы (фундаментальный ме­тод проектирования Матчетта, индуцирование психоинтеллектуальной деятельности систематической эвристики).

Что общего между различным.

У многих зрелых инженеров ученых, педагогов на основе большого личного опыта вырабатывается «своя» система принятия решении. Существуют многие приемы активизации творческой деятельности, иногда коллективные в виде мозгового штурма и др. Есть ли что то общее между этими многообразными приемами? Нельзя ли выделить общие принципиальные положения среди этих вроде бы разных подходов?

Если бы удалось, то была бы выделена теоретическая основа для методов принятия решении.

Есть ли общее между алгоритмами изобретательской деятель­ности Альтшуллера и Балашова, принципами Ощепкова и методами Акоффа, логикой, инверсологиеи, синектикой, эвристическим поиском и многими другими формами творческого подхода и активизации мышления в проблеме принятия решения?

Ответ на эти сложные вопросы может содержаться в том, что общим здесь является диалектическая материалистическая позиция, системным подход как мировоззрение, как методология. Многообразие формы, структуры зависит от конкретизации условий, места и времени поставленных функции (целей), специа­лизации деятельности. Отсюда практический вывод: овладев систем­ным подходом к принятию решений, можно быстрее постигнуть и выбрать для своей деятельности наиболее приемлемые методы принятия решений.

Главное здесь учиться не только правилам и приемам мышления (что бесспорно важно), но и диалектике, т.е. умению в развитии (движении) находить и преодолевать противоречия на научно материалистической основе.

Системный подход к принятию решений состоит в следующем:

1. Принятие решения является не начальным, а завершающим этапом творческого цикла, который начинается с выделения системы, определяющей проблемную ситуацию, затем продолжается в выявлении тех закономерностей, по которым развивается и функционирует данная система, и только потом наступает этап выбора метода принятия решения.

2. Возможность выбора из многообразия методов принятия решений обеспечивается использованием функционально-структурного подхода.

О "человеческом факторе " в принятии решений

Процесс принятия решения даже в технических вопросах нельзя отделить от "человеческого фактора " - от психологических и социально-экономических факторов, от особенностей личности, в частности смелости и умения ввести (включить) в решение некоторую степень риска. Под риском понимается не поведение игрока, а умение качественно учесть интуитивно некоторые факторы.

По мнению профессора В. Абчукa, ученого в области исследования операций:

«Выработка верных решений - это не только наука. Наряду с исследованием операций для обоснованного выбора сегодня, как и в прошлом, большое значение имеют знание конкретного дела, а также интуиция, опыт, чутье все то, что называется словом “искусство”. Но ведь между наукой и искусством нет непроходимой пропасти. Наука, говорит, прежде всего мера. А искусство – чувство меры. В их единстве и рождается высшая мудрость.

Исследование операции - важнейший инструмент для выработки концентрированной мудрости - верных решений во всех областях целенаправленной деятельности человека могучее средство повышения эффективности и качества общественного производств.

Сегодня предмет исследование операции включен в программы ряда вузов. Дело явно


10-09-2015, 22:23