Главная    Инструменты    Функционально ориентированный информационный поиск

Функционально ориентированный информационный поиск

Химюк А.Я.

Функционально ориентированный информационный поиск (ФОП) продолжает разрабатывать предложенную Г.С. Альтшуллером идею об использовании известных решений для близких задач из ведущих отраслей техники (АРИЗ-56). Прототип процедуры ФОПа описан в АРИЗ-68; на втором шаге алгоритма (Уточнение условий задачи) предлагается:

2.1 Уточнить задачу, используя патентную литературу
Как (по патентным данным) решаются задачи, близкие к данной?
Как решаются задачи, похожие на данную, в ведущей отрасли техники?
Как решаются задачи, обратные данной?

Несмотря на явную непроработанность инструментальной составляющей предложенной процедуры, она без изменений переносилась в последующие версии АРИЗов вплоть до АРИЗ-82.

Дальнейшие разработки метода ФОП начались в 80-х годах в рамках консалтинговой деятельности фирмы GEN3 Partners. В современном виде ФОП был разработан С.С. Литвиным (Innovative Technology of Design™ Методический справочник 1998 г.).

Определение и цели метода

Функционально ориентированный информационный поиск - это метод поиска информации, при котором область поиска выбирается на основе сходства функций улучшаемой системы и систем в других областях.

Целью поиска является выявление наиболее эффективных существующих технических решений реализации данной функции, которые могут быть использованы для устранения ключевых недостатков технической системы.

Алгоритм функционально ориентированного информационного поиска в рамках методологии GEN3:ID

  • От конкретной формулировки функции, эффективность выполнения которой необходимо повысить, переходят к обобщенной формулировке (если необходимо, указывают дополнительные требования к выполнению функции, также в обобщенном виде).

  • Производят поиск научно-технических областей, в которых выполнение подобных функций хорошо отработано. Т.е. определяют лидирующие области. Обычно для этого используют научно-техническую литературу обзорного характера и помощь широко образованных экспертов.

  • В найденных областях производят поиск конкретных технических решений, направленных на выполнение похожих функций.

  • Найденные решения сортируют по степени применимости в данном проекте.

    Ключевым моментом метода, позволяющим охватить большое количество вариантов решений, является переход от конкретной формулировки функции к обобщенной. Вообще, можно предложить два варианта обобщения функции: по безобъектному действию, например, "нагревать" или по объективированному действию, например, "нагревать жидкость" (данная классификация предложена Б.М. Аксельродом для функционально ориентированного поиска по патентной литературе). Глубина (степень) обобщения имеет важное значение для последующего поиска. Чем более обобщенную формулировку функции мы выберем, тем большое количество научно-технических областей мы сможем охватить. Однако, при этом значительно увеличатся временные затраты. Кроме того, не всегда обобщение функции сможет обеспечить полноту поиска. Часто в различных областях используют различные специализированные термины, поэтому стоит использовать для поиска возможные синонимы исходной функции. Например, в случае поиска решений для предотвращения намокания веществ, поверхностей и т.п. обобщенной функцией будет "гидрофобизация", однако эта формулировка остается специализированной и для обеспечения полноты поиска необходимо использовать синонимы, такие как "водонепроницаемый" и "водоотталкивающий".

    Немаловажным фактором является "неожиданность" найденного решения, т.е. в идеале предложенное решение должно быть неожиданным для заказчика, а не для исполнителя или привлеченных экспертов. Еще одним фактором является возможность переноса найденного технического решения в улучшаемую техническую систему, т.е. необходимо учитывать, решение каких вторичных задач потребуется.

    Приведем некоторые примеры функционально ориентированного поиска.

  • В результате усовершенствования процесса конвекционной сушки горячим воздухом нанесенного на подложку полимера были предложены различные альтернативные варианты: ИК-сушка (см. рис.), СВЧ-сушка и индукционный нагрев.

  • Для повышения вязкости жидкого пищевого продукта было предложено использовать белок, выделяемый миксинами (см. рис., миксины - это рыбы, которые обитают преимущественно на морском дне, в случае опасности выделяет слизь, которая образует вокруг них кокон; если поместить миксина в ведро и напугать, то выделенной им слизи будет достаточно, чтобы вода в ведре стала гелем).

    В первом примере найденные для функции "нагревать" решения могут оказаться неожиданными для заказчика только в случае его сверх узкой специализации в своей области. При этом возможность переноса этих решений в изучаемую техническую систему высока. Во втором же случае (поиск по функции "загущать") предложенное решение является неожиданным, но использовать его не представляется возможным, поскольку белок, выделяемый миксинами, который способен в очень маленьких количествах сильно загущать растворы, мало изучен, а значит, точно не разрешен для использования в качестве добавок в пищевых продуктах.

    Эти примеры демонстрируют корреляцию между степенью обобщения функции, а, следовательно, удаленностью области поиска и возможностью переноса решения. В первом случае уровень обобщения функции не позволил найти неожиданные решения, но при этом обеспечил реализуемость найденных решений, а во втором случае уровень обобщения функции оказался избыточен - при всей неожиданности решения его перенос неосуществим. Выбор "правильного" уровня обобщения - отдельная задача, которую приходится решать каждый раз заново при проведении поиска.

    Вообще метод ФОП, при всей его внешней простоте, оказывается весьма сложен в выполнении, что связано с большим количеством различных областей деятельности человека. Кроме того, в описанном методе можно выделить ряд недостатков, а именно:

  • Не определено понятие лидирующих областей. В случае экспертного определения лидирующих областей успешность процедуры определяется квалификацией и разносторонностью эксперта.

  • Процедура поиска не алгоритмизирована; поиск имеет неопределенную степень полноты.

    В результате успешность процедуры ФОП зависит от ряда плохо контролируемых факторов.

    Существует вариант процедуры ФОП для проведения поиска по патентной литературе (Б.М. Аксельрод), в котором вышеназванные недостатки устранены. Суть предложения сводится к использованию статистических подходов анализа патентной активности в рамках условий поиска, а именно, распределение по подклассам и подгруппам и анализ динамики подачи заявок по годам внутри подгрупп. В этом случае лидирующие области определяют как области, в которых в течение длительного времени перманентно происходит процесс поиска и развитие путей решения соответствующих проблем (причем, количество найденных решений обычно приобретает статистическую значимость). Соответственно, отдаленные области выявляются по малой, но заметной заявительской активности. Последующий анализ информации проводится в следующем порядке: лидирующие области → отдаленные области → промежуточные области.

    Стоит отметить, что данный подход применим только при наличии специализированных патентных баз данных, например, Delphion. Кроме того, использование статистических подходов приводит к подмене понятия "лидирующих областей" понятием "областей с наибольшей патентной активностью", что не совсем корректно.

    В случае отсутствия специализированных баз данных для ФОПа используют открытые ресурсы (Интернет, научно-техническая литература), тогда внесенные предложения не позволяют устранить существующие недостатки метода. Значительное затруднение возникает при выявлении лидирующих областей. Без привлечения экспертов широкого профиля определить лидирующие области без уточнения способов реализации в них искомой функции практически не представляется возможным. Т.е. этот шаг процедуры приобретает исключительно формальный характер и его можно пропустить.

    Однако, при таком представлении метода могут значительного увеличиться временные затраты, поскольку для выявления лидеров необходимо просмотреть все найденные варианты реализации функции. Поэтому необходимо четко понимать уровень обобщения функции и, соответственно, области, которые могут быть охвачены. Например, в простейшем случае можно выделить следующие уровни обобщения функции: техническое решение (ТР) → обобщенное техническое решение (ОТР) → функциональное решение (ФР).

    ТР - это средства, которыми решается конкретная задача, например, для придания тканям водоотталкивающих свойств их поверхность покрывают наночастицами оксида кремния (см. рис.). ОТР - объединяет различные задачи, которые решаются одними и теми же средствами, например, для придания водоотталкивающих свойств различные поверхности (ткани, металлы, стекло и т.д.) покрывают наночастицами оксида кремния, т.е. фактически показывает, в каких областях присутствует одно и то же ТР. ФР - объединяет различные средства, которые решают различные задачи, при реализации одной и той же функции, например для функции "гидрофобизация" можно помимо наночастиц оксида кремния использовать наночастицы оксида титана, пленки из молекулярного фтора и смолы, различные лаки, краски и т.д.

    На начальном этапе имеет смысл осуществлять поиск на уровне ОТР. Если искомая функция реализуется в неожиданной области, то в этой области можно найти нюансы существующего решения, которые могут позволить значительно улучшить изучаемую техническую систему или найти суперэффект. Например, использование наночастиц оксида титана вместо оксида кремния позволяет не только придать поверхности водоотталкивающие свойства, но и сделать поверхность самоочищающейся от загрязнений, т.е. достигнут суперэффект (оксид титана является фотокатализатором, под действием света он катализирует окислительные реакции, которые очищают поверхность от загрязнений; см. рис.). При поиске решений на уровне ФР, в первую очередь стоит рассматривать области, перспективные с точки зрения возможного переноса решений. Т.е. рассматривая возможную реализацию функции, необходимо помнить о вторичных задачах, которые нужно будет решить. Вообще, процесс поиска стоит рассматривать динамически, проводя по его ходу уточнения, сужения или расширения областей поиска, используя соответствующие обобщенные формулировки функции или ее синонимы.

    Дальнейшая структуризация и уточнение уровней обобщения функции позволит как контролировать полноту поиска, так и регулировать степень удаления области поиска от исходной области реализации функции. В результате это позволит соблюсти баланс между неожиданностью и, в то же время, реализуемостью найденных решений.


  • Главная    Инструменты    Функционально ориентированный информационный поиск