Инструменты ТРИЗ и их характеристика

Введение
Хотя инновации со стороны системного инженера желательны на каждом этапе на всех этапах системного проектирования, должна существовать методология для оценки альтернатив. Формальная методология, дополненная проверкой и валидацией результатов, была разработана в 1946 году советским инженером Генрихом Сауловичем Альтшуллером и известна как “теория решения изобретательских задач”, или ТРИЗ. Этот подход улучшает то, как мышление системного инженера прогрессирует относительно решения проблемы от “того, что есть” к “тому, что будет” в инновационном развитии решения. Оригинальные отличительные особенности систем, используемых в ТРИЗ, были получены из инноваций, касающихся физических, механических систем, и лишь немногие из них применимы к цифровым системам. В данной статье представлены дополнительные характеристики, которые следует учитывать на этапе редукции при применении ТРИЗ к инновациям в области проектирования цифровых систем и переопределении принципов. С добавлением этих отличительных особенностей для цифровых систем, TRIZ станет бесценным инструментом для инженера цифровых систем.
Ключевые слова:
 цифровые системы; инновации; системотехника; ТРИЗ
Инновации в цифровых системах
Сегодня цифровые инновации лежат в основе каждой организации. Вам нужно оцифровать внутренние операции, чтобы делать все лучше, быстрее и дешевле; найти новые способы привлечения пользователей; и вывести на рынок новые продукты и услуги. Но управлять цифровыми инновациями-это тяжелая работа. Изменяющиеся рыночные условия означают, что вы планируете вокруг движущейся цели, и с появлением разрушительных стартапов повсюду растет конкуренция. Вам нужен более быстрый путь, чтобы превратить ваши инновационные новые идеи в выигрышные приложения. Вот где появляются цифровые инновационные платформы.
Все больше и больше организаций создают инновационные лаборатории или команды быстрого реагирования, которые действуют в качестве инкубаторов на своих предприятиях. Эти группы обеспечивают быстрый путь через бизнес, чтобы ускорить Обсуждение и доставку приложений, которые связаны с цифровыми инновационными инициативами. Но для быстрого достижения конечных результатов требуются правильные люди, процесс и платформа. Вот несколько советов,чтобы вы начали.
С правильными людьми, процессом и платформой на месте — вы готовы управлять цифровыми инновациями с молниеносной скоростью. Узнайте больше о платформе цифровых инноваций Mendix, а также о нашем подходе к привлечению нужных людей с помощью правильного процесса.
Расширение процессов глобализации, формирование информационного пространства и возросшая интенсивность информационных потоков способствовали развитию цифровой экономики в разных странах мира, которая структурируется под влиянием ускоряющихся волн инноваций. Развитие цифровых технологий является одним из важнейших факторов экономического роста, который становится возможным благодаря автоматизации существующих процессов, внедрению принципиально новых, прорывных бизнес-моделей и технологий, таких как цифровые платформы, цифровые экосистемы, углубленная аналитика больших массивов данных.
Цифровые технологии служат механизмом социальных лифтов, способствуя повышению доступности, качества и удобства получения услуг в таких областях, как медицина, образование, государственные и муниципальные услуги, культура. Цифровые преобразования позволяют создавать комфортные и безопасные условия для жизни города на основе «умных» технологий, а цифровые платформы создают новые возможности для трудоустройства человека, помогают развивать дополнительные навыки и повышать квалификацию, в особенности людям, которые раньше не имели таких возможностей в силу социальных или географических ограничений, способствуют появлению новых, связанных с цифровизацией, профессий и высокооплачиваемых рабочих мест.
Сегодня задача обеспечения безопасности людей, компаний, государства становится возможной благодаря высокому
уровню развития цифровых технологий и наличия высококвалифицированных специалистов в области использования искусственного интеллекта, машинного обучения и криптографии.
В настоящее время Российская Федерация занимает 41-е место по готовности к цифровой экономике, отставая, в том числе, от таких стран-лидеров, как Сингапур, Финляндия, Швеция, Норвегия, Соединенные Штаты Америки, Нидерланды, Швейцария, Великобритания, Люксембург и Япония. С точки зрения экономических и инновационных результатов использования цифровых технологий, Россия занимает 38-е место.
Начало развития Интернета вещей связано с необходимостью оптимизации системы логистики и управления системой снабжения предприятий. Вторая волна инноваций обусловлена необходимостью сокращения затрат в системах наблюдения, безопасности, транспорта. Третья — вызвана потребностью в геолокационных сервисах. Четвертая волна обусловлена необходимостью дистанционного присутствия человека на месте совершения требующего его внимания события, которое становится возможным благодаря миниатюрным встроенным процессорам. Следующим шагом развития Интернета вещей станет создание будущих сетей с ячеистой топологией, включающих в себя интеллектуальные метки, датчики, средства измерения и управляющие устройства.
Исследование Стратегических Альянсов
Большинство исследований было посвящено двусторонним альянсам в области развития или альянсам между двумя организациями. Через анализ различных затрат и выгод, в следующем разделе обсуждается, когда компания должна выбрать для развития с партнером, а не идти его в одиночку. Помимо учета реальных факторов, необходимо взвешивать затраты на заключение контрактов и координацию с учетом преимуществ обучения и гибкости. В третьем разделе рассматривается структура двустороннего альянса в области развития, в том числе вопрос о том, должны ли партнеры создать компанию, которой они будут совместно владеть, соответствующий объем деятельности альянса и использование опыта альянса. В этом разделе также рассматривается участие поставщиков в разработке с точки зрения степени участия и качества отношений между клиентом и поставщиком. В четвертом разделе, который охватывает развитие, когда более двух компаний работают вместе, рассматриваются особые проблемы, возможности и организация этого сложного механизма. В разделе также рассматривается, как сеть альянсов компании влияет—и, в свою очередь, находится под влиянием-альянсов развития компании. Наконец, в этом разделе рассматривается взаимосвязь между альянсами развития компании и ее положением в отраслевой сети альянсов.
Исследовательские проекты, которые здесь не рассматриваются, направлены на общее развитие знаний путем открытия новых технологий, в то время как проекты развития, являющиеся предметом настоящего исследования, используют конкретные технологии для разработки новых продуктов или услуг. Например, фармацевтическая биотехнология, манипулируя генетической структурой клеток, чтобы заставить их создавать специфические терапевтические белки, является технологией, используемой для разработки конкретного нового продукта, такого как инсулин. Однако на практике разграничение между научными исследованиями и разработками не всегда является простым, что, возможно, является причиной того, что эти два термина иногда используются взаимозаменяемо.
Развитие-это процесс, который обычно начинается со знания технологических или рыночных возможностей. Стратегические решения, определяющие то, что должно быть разработано, принимаются на начальной стадии процесса, в то время как последующая фаза, которая поглощает основную часть выделенных ресурсов, включает детальное проектирование и тестирование. Процесс заканчивается новым продуктом, услугой или некоторой комбинацией, готовой к полномасштабным операциям и маркетингу. Он может быть использован как часть системы более высокого уровня, такой как самолет, он может быть продан клиентам, или он может служить обеим целям.
Не забывая о важности таких ресурсов, как навыки, финансы и оборудование, процесс развития существенно трансформирует существующие ресурсы знаний в новые знания. Некоторые из этих знаний осязаемы, например проектные документы, но другие аспекты являются молчаливыми, что означает, что их трудно сформулировать и записать. На каждом этапе процесса участники получают информацию от предыдущих этапов и, используя свои собственные и организационные знания (последние основаны на информационных технологиях и стандартных оперативных процедурах), создают новую информацию, которая передается на последующие этапы. Создание знаний также происходит, когда шаги должны быть изменены. В конечном счете, новые ресурсы знаний находятся в продукте или услуге, участниках и организации.
Альянс в области развития - это совместные усилия, основанные на юридически обязательном соглашении, заключенном между двумя или более независимыми организациями, которые предоставляют ресурсы с целью коммерциализации продукта или услуги. Большинство исследований сосредоточено на двусторонних отношениях между коммерческими фирмами. Эти две компании могут решить разделить прибыль и принятие решений. С другой стороны, одна компания может пожинать всю прибыль и иметь решающее слово, в то время как компания-партнер получает плату за свои взносы и имеет некоторое влияние на принятие решений. Для продукта партнеры обычно используют свои проектные, производственные и маркетинговые отделы, в то время как для услуги соответствующие отделы могут быть технологиями, операциями и маркетингом.
Некоторые альянсы в области развития также могут включать другие задачи, такие как полномасштабные операции и маркетинг. В одном подходе партнеры разделяют каждую из задач, в то время как в другом подходе одна компания отвечает за развитие, а другая-за операции и маркетинг. При последнем подходе развитие по-прежнему является совместным усилием до тех пор, пока фирма, отвечающая за развитие, нуждается во взаимодействии с партнером для выполнения своей задачи.
Существует два основных типа альянсов развития. Контрактные соглашения зависят исключительно от письменных соглашений и устных договоренностей. Долевые отношения включают в себя, а также контракты, операционный субъект, в котором партнеры имеют контрольные инвестиции в акции. Операционным органом может быть новая организация совместного предприятия, созданная партнерами, или одна из партнерских организаций, в которой другой партнер имеет миноритарный интерес. Лицензионное соглашение, которое предполагает передачу ранее разработанных продуктов или услуг от одной фирмы к другой, не является союзом развития.
Еще один способ классификации альянсов развития-это деловые отношения. Иногда партнеры находятся в вертикальном союзе между клиентом и поставщиком. Банк и поставщик телекоммуникационных сетей могут сотрудничать в предоставлении финансовых услуг через Интернет для клиентов банка. В других случаях партнеры находятся в горизонтальном союзе между конкурентами. Два производителя телекоммуникационного оборудования могут совместно разработать новый коммутатор.
Ключевой задачей системного инжиниринга является эффективная оценка альтернатив на протяжении всего процесса системного инжиниринга. Системный инженер отвечает за разработку проектных идей, сравнение вариантов, разрешение конфликтов и оптимизацию производительности системы. Системные инженеры уже давно используют свои разнообразные знания и навыки для использования инноваций, основанных на соединениях

. Существует несколько способов систематически исследовать эти ментальные связи, в которых обычно обнаруживаются инновации, и это отсутствие систематизации делает инновационные идеи похожими на результат случайности или вдохновения. Хотя инновации от системного инженера желательны на каждом этапе на всех этапах системного инжиниринга, должна существовать методология и способ оценки инновационных альтернатив.
Формальная методика, дополненная методом верификации и валидации инновации, была разработана в 1946 году советским инженером Генрихом Сауловичем Альтшуллером. Эта методология,” Теория решения изобретательских задач “(teoria resheniya izobretatelskikh zadatch), или” Теория решения изобретательских задач", обычно называется ее аббревиатурой Triz. Теория предлагает руководства к мышлению, которые выявляют, изолируют и разрешают проблемы (противоречия), препятствующие оптимальному решению. Altshuller refined the application of his theory dveloping ARIZ (Алгоритм решения изобретательских задач—АРИЗ), an “Algorithm of Inventive Problem Solving”. Этот подход представляет собой перечень примерно из 85 пошаговых процедур для решения сложных задач изобретения. Разработанный для формирования мышления, ARIZ перемещается по различным аспектам пространства проблем, перемещается по желаемому пространству решений и фокусируется на преобразованиях между ними.
Альтшуллер описывает ТРИЗ как " методологию, которая дисциплинирует мышление, чтобы стимулировать вдохновение, которое приводит к смелым решениям проблем” .Мышление о решении проблемы должно начинаться с “того, что есть” пространства проблемы и двигаться в направлении “того, что будет” пространства решения . Применение методологии ТРИЗ обеспечивает мост между этими двумя понятиями; именно проблемное пространство характеризуется и решается. ТРИЗ имеет репутацию единственного доступного системного инструментария для решения проблем и внедрения инноваций .
Набор инструментов TRIZ состоит из нескольких инструментов. Каждый из них наиболее эффективен при применении против конкретного типа задачи , но все они могут быть использованы в сочетании друг с другом. Инструменты, которые составляют эту методологию, включают изобретательские принципы, законы эволюции, умные маленькие люди, идеальность, анализ поля вещества, анализ потока, перенос признаков, стандартные решения, принципы разделения, многоэкранность (9-windows), обрезка и противоречия. Данная работа посвящена наиболее часто используемому инструменту: противоречиям. Этот процесс является очень мощным для прорыва из существующих парадигм проектирования и вступления в новые и захватывающие.
ТРИЗ можно рассматривать как совокупность всех методов, необходимых для решения изобретательской задачи от начала до конца, и многие подходы были разработаны объединение ТРИЗ с другими методами: дизайн для шести сигм (dfss) ; в философии нехило и технология развертывания функций качества . ТРИЗ стал мощным инструментом в промышленном мире, помогая компаниям внедрять инновационные решения, которые их клиенты еще не определили. В Samsung Samsung, например, “TRIZ теперь является обязательным набором навыков, если вы хотите продвинуться в Samsung” .
Общие триггеры решения, возникающие в результате ТРИЗ помогают структурировать проблемы и предлагать направления для конкретных решений. Важно отметить, что существует значительный разрыв между общими триггерами решения, которые были разработаны с помощью TRIZ, и желаемым конкретным решением . Модели TRIZ являются отличными моделями для рассуждений о проблеме и ее решении, но они не могут заменить специальные знания в любой данной области. Это улучшение в рассуждении о системе, однако, является тем, что усиливает способность любого системного инженера, который включает TRIZ в свой инструментарий.
Поскольку последние улучшения в области разработки цифровых систем были постепенными и все, что угодно, но не смелыми, TRIZ предоставляет привлекательный путь для инноваций в этой области. Поскольку ТРИЗ был первоначально построен для описания механических, физических систем, возникает вопрос, Могут ли “универсальные” принципы ТРИЗ быть применены к цифровым системам. Он явно применим к физической природе цифровой системы (аппаратного обеспечения), но его применение к неосязаемому миру битов и байтов (программного обеспечения и данных) не столь очевидно. Были предложены аналогии этих принципов с миром программного обеспечения и были предприняты попытки интегрировать понятия ТРИЗ в системотехнические средства и процессы. Вывод о том, что” 39 ограничений не были применимы " в их использовании ТРИЗ для инноваций ИТ-решений поставил под сомнение матрицу противоречий. В результате Kasravi призывает к оценке полезности ТРИЗ в области цифровых информационных систем.
В настоящей работе такая оценка представлена с кратким введением в ТРИЗ и его наиболее популярным инструментом-матрицей противоречий, которая связывает системные характеристики с системными принципами. Затем в статье определяются 22 дополнительные характеристики систем, которые применяются к цифровым системам и поэтому не были частью первоначальной методологии, которая была получена из физико-механических систем. Соответствующие исследования по расширению матрицы противоречий для увязки дополнительных характеристик с принципами систем продолжаются.
2. Инструменты ТРИЗ и их характеристика.
TRIZ-это циклический процесс, состоящий из двух фаз: анализа и синтеза. Инженер приводит идеальную функциональную модель, разработанную на этапе анализа, в фазу синтеза, чтобы разработать инновационное решение, которое решает проблему или конфликт. Решения от синтеза возвращаются к анализу, чтобы переформулировать любые оставшиеся проблемы. Повторение цикла с решением может обеспечить дальнейшее улучшение или даже инициировать дополнительные инновации.
2.1ДиагностикаЭтап диагностики-это та часть этапа анализа, на которой определяется цель и определяется полезная первичная функция системы. Анализ цели “что будет“, в сравнении с” что есть", приводит к описанию проблемы в терминах технического или физического противоречия.
Пристальное и тщательное рассмотрение этого противоречия позволяет определить рабочую зону (ОЗ). Если ОЗ неверно определена, то решение не будет оптимальным. Правильное определение ОЗ также может помочь инженеру быстро распознать реальные возможности или ограничения при создании решения. При рассмотрении ОЗ важно применять системное мышление и считать, что в каждой системе все части связаны прямо или косвенно. Эта перспектива помогает обеспечить правильное разрешение противоречия. Противоречия должны быть уточнены некоторым методом, таким как анализ первопричин, чтобы убедиться, что причина противоречия реальна, а не просто воспринимается.
В качестве примера рассмотрим современное выращивание винограда. Виноградные лозы достаточно гибкие и требуют поддержки, чтобы удержать урожай винограда от Земли и доступны для комбайнов. Эта поддержка обычно обеспечивается шпалерами, к которым крепятся виноградные лозы. После сбора урожая виноградные лозы подготавливают к зиме. Это включает в себя отсоединение виноградных лоз от шпалеры, чтобы они могли лежать на земле и покрыты, чтобы защитить их от холодной погоды. Весной покрытие снимают и виноградные лозы вновь прикрепляют к шпалерам. Диагностика предполагает, что ОЗ - это взаимодействие виноградных лоз со стационарной шпалерой и погодой. Время является самым большим ресурсом, который потребляется вместе с материалом для обеспечения безопасности виноградных лоз.
2.2 Сокращение
Редукция является следующим этапом этапа анализа, на котором строится идеальная функциональная модель. Страна ОЗ подробно описана, и определены доступные ресурсы. Дополнительные инструменты TRIZ могут быть использованы в этой фазе, включая анализ потока, умные маленькие люди и 9-windows. В результате возникает сужение, которое должно быть решено. Противоречие обычно характеризуется одним, двумя или небольшим количеством составляющих признаков. Каждая особенность может быть описана как имеющая плюс (или улучшающий) аспект и минус (или ухудшающий) аспект. Тридцать девять признаков были определены Альтшуллером для физико-механических систем. Большинство из этих функций также применимы к цифровым системам. После того, как системный инженер определил улучшающие и ухудшающие функции в ОЗ, выбираются наиболее подходящие принципы ТРИЗ.
Некоторые из этих признаков отличают движущийся объект от неподвижного или неподвижного объекта. Как и следовало ожидать, неподвижные объекты не изменяют своего положения в пространстве самостоятельно или в результате действия внешних сил, в то время как движущиеся объекты могут.
На примере виноградных лоз идеальным конечным результатом является система, в которой лозы поддерживаются шпалерой, лозы защищены зимой, а лозы не снимаются со шпалеры. Поддержка присуща за счет использования шпалеры, так что это не вносит противоречия. Не снимая лозы со шпалеры и не защищая их в холодную погоду-это противоречие: вертикальная шпалера, поддерживающая максимальный урожай, позволяет лозам повреждаться или погибать в холодную погоду. Если обратиться к перечню оригинальных признаков (ниже), то к этому противоречию, по-видимому, наиболее применимы следующие:
Внешние повреждающие факторы
Функциональное время стационарного объекта
Потеря времени
2.3 Преобразование
На этапе преобразования фазы синтеза выбираются принципы ТРИЗ, которые будут применяться для создания необходимых преобразований. Это достигается путем применения любого или всех исходных принципов ТРИЗ, которые могут быть применены к противоречию с целью его разрешения.
Даже если вдохновение может произойти во время предпочтительного метода систематической оценки принципов, может быть утомительно рассматривать все комбинации, когда только некоторые из них, вероятно, применимы. Альтернативный подход использует плюсовые и минусовые характеристики технических характеристик в противоречии для ссылки на ячейку в матрице.
2.4 Проверка
Проверка-это шаг, на котором решение оценивается с точки зрения его преимуществ и недостатков. Он фокусируется на идеальном конечном результате (IDF) и функциональной идеальной модели. Проблемное состояние системы игнорируется во всех правилах проверки, кроме одного. Для проверки инновации как решения используются следующие правила:
Правило разрешения противоречия: решение должно разрешить противоречие, иначе оно не является решением.
Правило о преимуществах сверхэффектов: положительные эффекты решения должны перевешивать отрицательные эффекты.
Правило долговечности: решение должно иметь возможность для дальнейшего совершенствования, разработки или повторного использования на основе потенциального изменения в рабочей зоне.
Правило фоновой проверки: инновационное решение должно быть действительно новым. Существующее решение является приемлемым решением этого противоречия, но его нельзя считать инновацией.
Правило проверки методов: методы, используемые в решении, должны быть новыми, чтобы быть инновацией.
В нашем примере наше решение разрешает противоречие, позволяя максимизировать время функционального времени стационарного объекта (виноградные лозы на шпалере) при одновременной минимизации внешнего повреждающего фактора (погода). Положительные эффекты от применения раствора снижают расход двух ресурсов: времени и закрепляющих материалов. Решение является долговечным в том, что есть возможность для улучшения используемых материалов и способа покрытия виноградных лоз. Фоновая проверка этого решения не проводилась, поскольку оно представляет собой описание существующего нововведения, представленное исключительно в качестве иллюстрации. Методы, используемые в решении, шарнирная шпалера, является (была) новым, поскольку шпалера ранее считалась твердым, неподвижным объектом. Эти проверки показывают, что в какой-то момент это решение было новаторским.
2.5 Применение ТРИЗ в системах обработки данных и информации
Создаваемые сегодня системы являются более крупными, сложными и гораздо менее целенаправленными, чем их предшественники. Эти системы обработки и анализа информации преднамеренно и тщательно разработаны системными инженерами и реализованы для удовлетворения известных и определенных потребностей в известной информации и средах. Современная системная инженерная практика требует предварительного знания о том, какую информацию система будет обрабатывать для построения моделей данных, которые затем станут основой системы. Все чаще требования к данным менее четко определены, и сами данные становятся все более сложными. Будущие системы обработки информации должны быть способны охватывать изменения, поскольку их сложность обусловлена как многодисциплинарным охватом, так и возрастающей сложностью информации, которую они обрабатывают. Это представляет собой существенное противоречие в системной инженерии: модель данных, которая является основой проектирования системы, является хрупкой.
Первоначальное применение ТРИЗ к проблеме хрупких моделей данных показало, что применение модуляризации, принципа гибкости, приводит к созданию модульной модели данных. Достаточно просто представить себе модель данных, сделанную из взаимозаменяемых компонентов, таких как Lego™ или даже монтажный комплект™. Необходимость стандартизации в строительных блоках была признана с конца 1970-х годов. Правильно построенные, строительные блоки становятся квантовыми единицами и могут быть повторно использованы в нескольких местах. В активной среде эти строительные блоки и модели могут быть подготовлены до их указанной потребности. В реактивной окружающей среде они портняжничаны и собраны как необходимы. Комбинации этих строительных блоков могут быть практически неограниченными—понаблюдайте за богатством компьютерного информационного обмена. Неспособность проверить решение по модульной модели данных показала, что это не было идеальным решением, поэтому использование процесса TRIZ было повторено для улучшения модульной модели данных.
Идеальным конечным результатом является адаптивная модель данных, которая создается, управляется, поддерживается и используется как агентами, так и пользователями. Он сочетает в себе понятия паттернов и метафор, чтобы обеспечить возможность построения представления цифровой экосистемы. В нем обсуждается развитие цифровой экологии, основы для взаимосвязанных, взаимосвязанных и взаимозависимых цифровых видов, которые управляют данными и информацией. Его проще всего представить как мультиагентную систему, где экологические виды являются агентами, которые посредничают с брокерами от имени пользователей для поиска любой желаемой информации. Популяции агентов в этой предполагаемой цифровой экологии будут сосуществовать с новыми данными, появляющимися в окружающей среде, а также новыми требованиями пользователей и возрастом в порядке, определяемом диктатом или отсутствием использования.
2.6 Особенности Цифровой Системы
При характеристике рабочей зоны стало очевидно, что некоторые системные характеристики, или особенности, которые были бы критически важны для проектирования, не могут быть выражены через исходные характеристики, данные Альтшуллером. Многие из оригинальных характеристик относятся к цифровым системам и привели к успешному применению ТРИЗ в современном машиностроении. Однако некоторые особенности, которые обычно рассматриваются в ходе системных инженерных исследований компромисса для цифровых систем,не являются частью оригинальной матрицы TRIZ. Нижеследующее предлагается в качестве части полезного и необходимого расширения характеристик или характеристик систем.
Можно выделить следующие типы инструментов ТРИЗ, с помощью которых изучаются системы, создаются модели задач и решений (рис