Дипломная работа: Предпроектный анализ

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире много внимания уделяется научным разработкам, которые позволят улучшить уже известные изобретения и алгоритмы, а так же, которые привнесут совершенно новые предложения. Такой высокий интерес обуславливается высокой конкуренцией среди производителей, стремящихся выпустить более успешный продукт по сравнению со своими соперниками. Поэтому новая идея дорого ценится. На одни только тренинги для своих коллег, американские компании тратят около 15 миллиардов долларов в год. В нашу «информационную эпоху» решающую роль играет новая идея и умение быстро находить нестандартные решения.

Для этого нужны исключительно гениальные люди, а, как известно, их крайне мало и рождаются они не часто. Задачей же Г.С. Альтшуллера было упростить метод поиска новой идеи, нового решения той или иной задачи. Исследовав более 40 тысяч патентов, Генрих Альтшуллер вывел определенные закономерности, на основании которых разработал теорию решения изобретательских задач, сокращенно ТРИЗ, знамением которой стал призыв превратить искусство изобретательства в точную науку [1]. Введя свои термины и обозначения, постоянно расширяя и дополняя свои теории, тем самым привлекая на свою сторону все больше и больше сторонников, Г.С. Альтшуллер сделал процесс разрешения технических противоречий для того или иного специалиста более понятным и точным, логичным, открыл доступ к созданию нового, не дожидаясь идей индивидуальных изобретателей. По факту, любой, способный к обучению и заинтересованный человек, мог бы придумывать новые методы и системы или же усовершенствовать уже имеющиеся. Данные труды получили широкую известность не только на территории бывших стран СССР, но и во многих других странах Европы и Азии, где они и по сей день успешно используются.

1. ПРЕДПРОЕКТНЫЙ АНАЛИЗ

1.1 Описание и анализ ТРИЗ

ТРИЗ -- теория решения изобретательских задач -- область знаний, исследующая механизмы развития технических систем с целью создания практических методов решения изобретательских задач. Цель ТРИЗ: выявление и использование законов, закономерностей и тенденций развития технических систем [2].

Автор ТРИЗ -- Генрих Саулович Альтшуллер.

Работа над ТРИЗ была начата Г. С. Альтшуллером и его коллегами в 1946 году. Первая публикация -- в 1956 году -- это технология творчества, основанная на идее о том, что «изобретательское творчество связано с изменением техники, развивающейся по определённым законам» и что «создание новых средств труда должно, независимо от субъективного к этому отношения, подчиняться объективным закономерностям». Появление ТРИЗ было вызвано потребностью ускорить изобретательский процесс, убрав все элементы случайности: внезапное и непредвиденное озарение, слепой перебор и отбрасывание вариантов, зависимость от настроения и т. п. Кроме того, целью ТРИЗ является улучшение качества и увеличение уровня изобретений за счёт снятия психологической инерции и усиления творческого воображения.

Основная идея заключается в том, что если мы хотим улучшить какой-либо параметр технической системы, то непременно пострадает какой-либо другой параметр. К примеру, рассмотрим реальную ситуацию: экспедиция на Марсе начала исследовать поверхность с помощью колесного вездехода, но за счет слишком рельефной местности на первом же подъеме, аппарат перевернулся. Астронавты приделали груз к днищу вездехода, для увеличения устойчивости, но это породило новую проблему - груз стал задевать поверхность планеты, тем самым сильно затрудняя его продвижение. В заданных условиях продемонстрировано яркое техническое противоречие, мы хотим улучшить устойчивость, но при этом теряем проходимость. В идеале необходимо переработать конструкцию вездехода, но что не представляется возможным в заданных условиях, астронавты не могут этого сделать в одиночку без требуемого инструмента. Поднять груз в кабину или же на крышу нельзя, потому что сместится центр тяжести, и аппарат точно так же будет переворачиваться, а спуск шин приведет к уменьшению скорости и увеличению тряски. Решение данного противоречия возможно при помощи приема «матрешка», для чего следует поместить груз в шины вездехода.

Перечислим основные функции ТРИЗ:

1. Решение творческих и изобретательских задач любой сложности и направленности без перебора вариантов.

2. Прогнозирование развития технических систем (ТС) и получение перспективных решений (в том числе и принципиально новых).

3. Развитие качеств творческой личности.

4. Решение научных и исследовательских задач.

5. Выявление проблем, трудностей и задач при работе с техническими системами и при их развитии.

6. Выявление причин брака и аварийных ситуаций.

7. Максимально эффективное использование ресурсов природы и техники для решения многих проблем.

8. Объективная оценка решений.

9. Систематизирование знаний любых областей деятельности, позволяющее значительно эффективнее использовать эти знания и на принципиально новой основе развивать конкретные науки.

10. Развитие творческого воображения и мышления.

11. Развитие творческих коллективов.

ТРИЗ не является строгой научной теорией. ТРИЗ представляет собой обобщённый опыт изобретательства и изучения законов развития науки и техники [3-4].

В результате своего расширения ТРИЗ вышла за рамки решения изобретательских задач в технической области, и сегодня используется также в нетехнических областях (бизнес, искусство, литература, педагогика, политика и др.).

Однако все новые разработки, так или иначе, остаются закрытыми для успешной их продажи третьим лицам, что делает более сложным совместное совершенствование данной теории. Не стоит забывать, что данная теория разрабатывалась достаточно давно и наука успела уже пройти несколько десятков шагов вперед, в то время как ТРИЗ осталась на том же месте, а новые разработки в этой области, как говорилось ранее, в основном остаются при их владельцах.

Это порождает очевидную проблему, когда исходные параметры противоречия могут все чаще не соответствовать требованиям современных инженеров, то же самое и с приемами. В дополнение к перечисленным недостаткам стоит отнести и отсутствие ПО для обучения ТРИЗ. Разработанная мною система будет отвечать сразу нескольким требованиям: будет находиться в свободном доступе, иметь возможность редактирования, добавления и удаления параметров технического противоречия, а так же приемов его устранения. В основном система направлена на обучение под руководством эксперта, который будет дополнять теорию Альтшуллера современными идеями на основе анализа новых патентов.

1.2 Обзор аналогов и прототипа TRIZ GB

TRIZ GB (рисунок 1) -- Это простая справочная программа для Android и iOS по системе изобретательских приемов. Пользователи могут дополнять систему своими примерами и обмениваться ими через электронную почту. Это приложение показало себя очень эффективным при освоении основ [5].

Рисунок 1 - Главное окно приложения TRIZ GB

Как описывается в инструкции к приложению, требуется изложить в сжатой форме свою задачу, а затем использовать изобретательские приёмы для выявления и использования имеющихся ресурсов системы. По очереди проходя каждую группу, начиная с ресурсов, использовать каждый изобретательский прием как подсказку для генерирования новой идеи. Определить, что может быть изменено в искомой системе, пользуясь предложенными подсказками, проработав с приемом 2-3 минуты, следует записать идею и перейти к следующему.

Явным удобством является реализация на телефоне, однако программа не хранит никаких результатов и на самом деле это простой справочник. Так же это платный продукт, который не обновлялся с 2013 года[6]

Новатор

Новатор (рисунок 2) -- Это многофункциональная программа, предлагающая помощь при постановке задачи, построении модели ситуации, описания концепций и эффектов, математические формулы и определения терминов [7].

Рисунок 2- Работа аналога «Новатор»

Это самодостаточный продукт с обширной базой данных, которую можно дополнять. Главным минусом данной системы является ее стоимость в 32000 рублей и доступ к ней только через цифровой ключ, т.е. для работы с ней обязательно должен присутствовать обладатель ключа. Данное ПО охватывает более обширную область, нежели поставленная передо мной задача. Отличительной особенностью разрабатываемой ИС генерирования новых идей является доступность использования и вспомогательные возможности для обучения базовым идеям ТРИЗ и поиску новых, инновационных решений на основе классической школы Альтшуллера и дополнений, внесенных экспертом.

Оптимизация работы с матрицей Альтшуллера

Это научная работа (рисунок 3), которая наиболее схожа с моей темой, нежели предыдущие два экземпляра. В результате была разработана программа для упрощения работы с матрицей за счет сокращения временных затрат на подбор приемов устранения технических противоречий [8].

Рисунок 3 - Работа аналога, выбор параметров противоречий

Это простое решение с ограниченным функционалом. Так же является простым справочником, но на основе классической школы Альтшуллера. Отсутствует возможность какого-либо изменения базы данных, что делает данный продукт ограниченным и позволяет лишь ознакомиться с ТРИЗ.

Таблица 1 - Сравнительная таблица аналогов

Многофункциональные аналоги по расширенной базе данных являются полноценным продуктом с высокой рыночной стоимостью, что делает их нерентабельными для использования в учебном заведении. В свою очередь простые программы являются просто справочниками, не ведущими никаких статистик, и не предполагают изменения содержимого и хранения истории решения. На основании этого можно сделать заключение в целесообразности разработки программы для поддержки генерирования новых идей.

1.3 Цели создания системы и решаемые задачи

Создание данной информационной системы необходимо в научно-исследовательских целях. Для того чтобы улучшить удобство использования матрицы Альтшуллера. При задействовании данной таблицы становится ясно, что одним противоречием обойтись невозможно, а тогда, ручное использование становится громоздким и неудобным.

Помимо всего прочего носить с собой распечатанный вариант матрицы 39 на 39 и набор приемов с примерами их использования, так же неудобно. Отсутствует возможность аккуратно добавить или изменить уже существующую распечатанную информацию.

Именно поэтому стоит цель - повысить эффективность использования ТРИЗа Альтшуллера за счет применения новых инфокоммуникационных технологий. Задача упростить использование самой матрицы. Для этого потребуется освоить ТРИЗ, АРИЗ, некоторые новые технологии программирования и используя все это вместе, составить новый программный продукт для изобретателей, как начинающих, так и опытных.

В системе присутствует эксперт, который имеет право редактировать исходную таблицу, дополняя ее и убирая ненужные элементы, что позволит базе данных постоянно обновляться. У изобретателей есть возможность ведения истории решения изобретательских задачи и выставления рейтинга приемам, основываясь на их пользе при использовании в тех или иных условиях, что в дальнейшем помогает в первую очередь применять прием с наибольшей эффективностью.

Разработанная система помогает искать и примеры решения задач при вводе исходных условий задачи, будь то ограничение по ресурсам ил же тип задачи. Все это создает реальную базу для помощи генерирования новой идеи.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ

2.1 Диаграмма вариантов использования

Диаграмма вариантов использования описывает функциональное назначение системы. Она является исходным концептуальным представлением системы и строится с целью:

- определить общие границы и контекст моделируемой предметной области;

- сформировать общие требования к функциональному поведению и интерфейсу системы;

- подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков и заказчиков - пользователей системы.

В диаграмму вариантов использования входят актанты (actors), варианты использования (use case) и ассоциации (association).

Диаграмма вариантов использования разработанной системы представлена на рисунке 4.

Система поддерживает авторизацию пользователя, а так же система содержит трех актантов: Изобретатель, Эксперт, Администратор.