АРИЗ - комплексная программа алгоритмического типа, основанная на законах развития технических систем и предназначенная для анализа и решения изобретательских задач, может решать стандартные и нестандартные задачи.

АРИЗ включает три основные компоненты (см. рис.1):

программу;

информационное обеспечение;

методы управления психологическими факторами.

1. Программа АРИЗ представляет собой последовательность операций по выявлению и разрешению противоречий, анализу исходной ситуации и выбору задачи для решения, синтезу решения, анализу полученных решений и выбору наилучшего из них, развитию полученных решений, накоплению наилучших решений и обобщению этих материалов для улучшения способа решения других задач. Структура программы и правила ее выполнения базируются на законах и закономерностях развития техники.

2. Информационное обеспечение питается из информационного фонда, который включает:

систему стандартов на решение изобретательских задач;

технологические эффекты (физические, химические, биологические, математические, в частности, наиболее разработанных из них в настоящее время - геометрические);

приемы устранения противоречий; способы применения ресурсов природы и техники.

3. Методы управления психологическими факторами необходимы вследствие того, что программа АРИЗ предназначена не для компьютера, а задачи решаются человеком. При решении изобретательских задач у решателя возникает психологическая инерция, которой необходимо управлять. Кроме того, эти методы позволяют развить творческое воображение, необходимое для решения сложных изобретательских задач.

К основным понятиям АРИЗ относятся: противоречия и идеальный конечный результат (ИКР).

Проектирование новых объектов чаще всего подразумевает улучшение тех или иных технических параметров системы.

Сложные изобретательские задачи (неизвестных типов) требуют нетривиального подхода, так как улучшение одних параметров системы приводит к недопустимому ухудшению других параметров. Возникают противоречия [1].

Решение задач по АРИЗ представляет собой последовательность по выявлению и разрешению противоречий, причин, породивших данные противоречия и устранению их использованием информационного фонда.

В АРИЗ рассматриваются три вида противоречий:

поверхностное противоречие (ПП);

углубленное противоречие (УП);

обостренное противоречие (ОП).

Г. Альтшуллер их назвал соответственно:

поверхностное - административным противоречием (АП);

углубленное - техническим противоречием (ТП);

обостренное - физическим противоречием (ФП).

Поверхностное противоречие - противоречие между потребностью и возможностью ее удовлетворения. Его достаточно легко выявить. Оно часто задается администрацией или заказчиком и формулируется в виде: "Надо выполнить то-то, а как неизвестно".

Таким образом, ПП выражается в виде нежелательного эффекта - что-то плохо, или необходимо создать что-то новое неизвестно каким образом.

Углубленное противоречие - это противоречие между определенными частями, качествами или параметрами системы. УП возникает при улучшении одних частей (качеств или параметров) системы за счет недопустимого ухудшения других, т.е. полезное действие, вызывает одновременно и вредное. УП можно рассматривать и как введение или усиление полезного действия, либо устранение или ослабление вредного действия вызывает ухудшение (в частности, недопустимое усложнение) одной из частей системы или всей системы в целом [1].

УП представляет собой причину возникновения поверхностного противоречия, углубляя его. В глубине одного ПП, чаще всего, лежит несколько УП.

Как правило, улучшая одни характеристики объекта, мы резко ухудшаем другие, приходится искать компромисс.

При решении технических задач, изменяют технические характеристики объекта, поэтому Г. Альтшуллер углубленное противоречие назвал техническим противоречием.

Техническое (углубленное) противоречие возникает в результате диспропорции развития различных частей (параметров) системы. При значительных количественных изменениях одной из частей системы и резком "отставании" других ее частей возникает ситуации, когда количественные изменения одной из сторон системы вступают в противоречие с другими. Разрешение такого противоречия часто требует качественного изменения этой технической системы. В этом и проявляется закон перехода количественных изменений в качественные [2].

Обостренное противоречие - предъявление диаметрально противоположных свойств, например, физических, к определенной части технической системы. Оно необходимо для определения причин, породивших углубленное противоречие, то есть является дальнейшим его углублением. Углубление противоречий может продолжаться и дальше для выявления первопричины.

Изучение причин, породивших углубленное техническое противоречие, в технических системах, как правило, приводит к необходимости выявления противоречивых физических свойств системы, поэтому Г. Альтшуллер назвал это физическим противоречием.

Следует обратить внимание, что в отличие от углубленного технического противоречия, принадлежащего всей системе, обостренное физическое - относится только к определенной ее части.

Таким образом, рассмотренные три вида противоречий образуют цепочку (рисунок 1): поверхностное противоречие (ПП) - углубленное противоречие (УП) - обостренное противоречие (ОП), которая определяет причинно-следственные связи в исследуемой технической системе.

Рисунок 1 - Цепочка противоречий

ПП - поверхностное противоречие; УП - углубленное противоречие; ОП - обостренное противоречие

Рассмотрим цепочку противоречий в следующей задаче:

ПП - пустые чемоданы занимают много места (нежелательный эффект). УП - чемодан необходим для перевозки вещей, но занимает много места дома, когда его не используют. ОП - чемодан должен быть большой, чтобы в него помещалось много вещей, и меленький, чтобы он не занимал много места, когда он не используется. То есть чемодан должен быть большой и маленький.

Решение: чемодан должен быть складным или использовать чемоданы в виде матрешки: меньший чемодан вкладывается в больший.

Рассмотрев противоречия, следует отметить, что решить сложную техническую задачу - значит улучшить необходимые показатели системы, не ухудшая другие. Осуществить это возможно путем выявления углубленного технического противоречия, определения причин, породивших его, или даже причины причин, то есть выявление обостренного противоречия, и устранения этих причин, разрешая обостренное физическое противоречие.

Этап выявления обостренного противоречия представляет собой точную постановку задачи. Выявление обостренного противоречия при решении технических задач требует определенной направленности поиска, что возможно только при знании ответа. Но на практике ответ, безусловно, не известен. Направленность в решении может быть достигнута ориентировкой на законы развития технических систем и, прежде всего, на закон увеличения степени идеальности технической системы: техническая система в своём развитии приближается к идеальности, достигнув идеала, система должна исчезнуть, а её функция продолжать выполняться [1].

Основные пути приближения к идеалу:

повышение количества выполняемых функций,

"свертывание" в рабочий орган,

переход в надсистему.

При приближении к идеалу техническая система вначале борется с силами природы, затем приспосабливается к ним и, наконец, использует их для своих целей.

Закон увеличения идеальности технической системы наиболее эффективно применяется к тому элементу, который непосредственно расположен в зоне возникновения конфликта или сам порождает нежелательные явления. При этом повышение степени идеальности, как правило, осуществляется применением незадействованных ранее ресурсов, имеющихся в зоне возникновения задачи. Чем дальше от зоны возникновения конфликта будут взяты ресурсы, тем в меньшей степени удастся продвинуться к идеалу. Другие законы технических систем рассмотрены в работе [3].

Идеальная техническая система - это система, которой нет, а ее функции выполняются, то есть цели достигаются без средств. ИКР - маяк, к которому следует стремиться при решении задачи. ИКР - решение, которое мы хотели бы видеть в своих мечтах, выполняемое фантастическими существами или средствами. В некоторых случаях можно говорить и об идеальной форме. Идеальная форма - обеспечивает максимум полезного эффекта, например, прочность, при минимуме используемого материала. Идеальный процесс - получение результатов без процесса, то есть мгновенно. Сокращение процесса изготовления изделий - цель любой прогрессивной технологии. Например так, постоянная борьба за повышение скорости транспортировки груза также характеризует тенденцию стремления к идеальному процессу. Увеличение скорости транспортировки груза добиваются неуклонным ростом скорости транспортных средств и сокращением времени на погрузочно-разгрузочные операции [1].

3. Логика АРИЗ