Конспект лекций
Методы исследования операций и принятия решений при проектировании
ракетного и ствольного оружия

2. CПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ТЕОРИИ В ИССЛЕДОВАНИИ ОПЕРАЦИЙ
2.8. ЭКСПЕРТНЫЕ И ЭВРИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
Основные вопросы:
1. Основные понятия и пути реализации метода экспертных оценок.
2. Методы обработки экспертной информации.
3. Психологические факторы и результаты творческой деятельности.
4. Эвристические методы.
5. Методы конструирования.
При решении задач исследования операций и, в особенности, задач выработки решений очень сложно
избавиться от субъективизма, произвола. Задаваясь целью свести произвол к минимуму, тем не менее,
исследователь не сможет освободиться от ряда явно неформальных этапов процесса выработки решения.
Изучению методов получения по возможности достоверных результатов на основе изучения субъективных
мнений посвящена данная лекция.
1. Основные понятия и пути реализации метода экспертных оценок
При проведении любого исследования приходится заполнять образующиеся «пробелы» в информации об
объекте исследования. Это вынуждает исследователя использовать в своей работе данные, достоверность
которых вызывает сомнения. К таким данным можно отнести:

сведения о цели исследования

перечень возможных способов достижения цели

возможный диапазон значений параметров и условий выбора

множество показателей эффективности и др.
Для повышения достоверности перечисленных данных используются, так называемые, экспертные
оценки. Под экспертными оценками понимают комплекс логических и математических процедур, направленных
на получение от специалистов (экспертов) информации, ее анализ и обобщение с целью подготовки и выработки
рациональных решений. Экспертом принято считать специалиста, компетентного в конкретной предметной
области.
Обращаясь к использованию экспертных методов, следует понимать, что сведениям, получаемым от
экспертов, присущи случайные и систематические ошибки. Случайные ошибки обусловлены субъективностью
мнений экспертов о рассматриваемом вопросе. Влияние таких ошибок уменьшается путем усреднения
достаточно большого количества индивидуальных оценок. Систематические ошибки присущи всему коллективу
экспертов, который в целом может выражать ошибочную точку зрения. Такая систематическая ошибка не
устранима обработкой получаемых оценок (мнений). Поэтому к результатам экспертного опроса необходимо
подходить осторожно.
Процесс экспертных оценок, как правило, содержит следующие этапы:
1. Обоснование целесообразности экспертных оценок. Экспертные оценки применяются тогда, когда нет
других формальных путей получения достоверной информации. При этом формулируется цель экспертизы,
определяются пути и сроки получения экспертной информации, назначается руководитель экспертизы.
2. Разработка или выбор метода сбора и обработки экспертной информации (метода экспертных оценок).
Осуществляется в соответствии со спецификой решаемой задачи, наличием достаточного количества экспертов
и сроками получения экспертных оценок.
3. Формирование экспертной группы. Осуществляется количественным и качественным подбором
экспертов. К качественным признакам можно отнести:

компетентность в исследуемой области

эрудированность в смежных отраслях

объективность

заинтересованность

деловитость

способность к выделению главного

умение творчески решать задачи, метод решения которых неизвестен

При определении количества экспертов необходимо учитывать, что при малом числе экспертов
проявляется излишнее влияние оценки каждого эксперта на общее мнение, а при большом – трудно выработать
единое мнение.
4. Сбор экспертной информации. Способ сбора зависит от выбора метода экспертных оценок.
5. Обработка и анализ полученной информации. Обычно осуществляется с помощью методов
математической статистики.
Среди большого числа разработанных к настоящему времени методов получения экспертной информации
можно выделить две основные их группы:

методы коллективной работы экспертной группы

методы получения индивидуального мнения членов экспертной группы
Методы коллективной работы экспертной группы предполагают получение общего мнения в ходе
совместного обсуждения решаемой проблемы. К ним относятся:

метод «мозговой атаки»

метод сценариев

метод деловых игр

метод совещаний

метод «суда»
Метод «мозговой атаки» основан на свободном выдвижении идей, направленных на решение
поставленной проблемы. Затем из этих идей отбираются наиболее ценные. Одним из возможных вариантов его
организации является следующий. Создаются две группы: «генераторов идей» и «аналитиков». В состав группы
«генераторов идей» включаются люди с богатым воображением. Организуется собрание группы, которым
руководит ведущий. Все выдвинутые, и даже абсурдные, идеи фиксируются и передаются «аналитикам».
«Аналитики» изучают предложенные идеи и выбирают из них наиболее ценное. Достоинство метода – высокая
оперативность. Основной недостаток – сложность организации (трудно собрать требуемых специалистов,
создать творческую атмосферу).
Метод сценариев представляет собой совокупность правил по изложению в письменном виде
предложений специалистов о решаемой проблеме. Сценарий представляет собой документ, содержащий анализ
проблемы и предложения по ее реализации. Предложения вначале пишут эксперты индивидуально, а затем они
согласуются и излагаются в форме единого документа. Сценарий является как бы описательной моделью, с
которой начинается любое исследование. Достоинство метода – комплексный охват решаемой проблемы в
доступной для восприятия форме. Недостаток метода – возможная неоднозначность, нечеткость, недостаточная
обоснованность отдельных решений.
Деловые игры основаны на моделировании функционирования организационной системы при
выполнении операции, направленной на решение поставленной проблемы. За каждым экспертом закрепляется
определенная обязанность в соответствии с заранее составленными правилами и программой. Деловые игры
широко используются, например, для принятия решений по управлению войсками (командно -штабные игры).
Достоинство метода – возможность выработки решения в динамике с учетом всех этапов исследуемого процесса
при взаимодействии элементов организационной системы. Недостаток метода – сложность организации деловой
игры в условиях, приближенных к реальной проблемной ситуации.
Метод совещаний или комиссий – самый простой и традиционный. Он предполагает проведение
совещания или дискуссии с целью выработки единого коллективного мнения по решаемой проблеме. В отличие
от метода «мозговой атаки», каждый эксперт может не только высказать свое мнение, но и критиковать
предложения других. В результате такого тщательного обсуждения уменьшается возможность ошибок при
выработке решения. Достоинства метода – простота реализации. Недостаток метода – сильное влияние
авторитета отдельных участников при выработке общего мнения.
Метод «суда» является разновидностью метода совещаний и реализуется по аналогии с ведением
судебного процесса. В роли «подсудимых» выступают выбираемые варианты решений, в роли «судей» – лица,
принимающие решения, в роли «прокуроров» и «защитников» – члены экспертной группы. Роль «свидетелей»
выполняют различные условия выбора и доводы экспертов. При ведении такого «судебного процесса»
отклоняются или принимаются те или иные решения. Метод «суда» целесообразно использовать при наличии
нескольких групп экспертов, придерживающихся различных вариантов решений.
Успех применения большинства методов коллективной работы экспертов, исключая, разве что метод
сценариев, существенно зависит от личности и квалификации человека, ведущего соответствующие совещания.
Задача ведущего в том, чтобы эффективно организовать групповое обсуждение, найти верный метод, который

позволит группе работать созидательно и результативно. В последнее время сформировалось отдельное
направление в области организации коллективной деятельности, получившее название «фасилитация».
Фасилитация 1 – это процесс, в ходе которого один или несколько человек (фасилитаторы) организуют
условия и процесс групповой дискуссии с помощью специальных методов и инструментов для обмена
информацией, выявления проблем, поиска и принятия решений, тем самым повышая результативность встречи.
Фасилитация групповых дискуссий (совещаний), по мнению специалистов в этой области, среди прочих
эффектов, способствует:

совершенствованию процесса обсуждения

поиску оптимального решения

достижению высокого уровня согласования конечного решения

экономии времени при проведении совещаний.
Инструменты (техники), используемые фасилитаторами, а в настоящее время роль ведущего на
совещаниях становится уже профессией, достаточно многообразны. Но все они в основе своей опираются на
интуитивно понятные и, в большинстве своем, психологически приемлемые правила. Примерами таких правил,
которыми руководствуются опытные фасилитаторы, могут быть:

потратьте время на подготовку («проиграйте» совещание, если требуется)

перед глазами участников должны быть правила и цели, возвращайтесь к ним время от времени

«вводная» часть должна быть не «лекционной», а визуализированной

выпишите вопрос – люди склонны забывать и отвлекаться

молчите (забудьте, что есть «я думаю/полагаю/считаю» – возвращайте вопросы в группу),
никогда не спорьте с участниками

слушайте каждого и будьте готовы помочь донести чужую мысль до всех участников

контролируйте время

добейтесь понятных формулировок от участников («через месяц формулировка все еще
понятна»)

согласуйте результат (итоги) с группой
Несмотря на простоту и известную «очевидность» таких правил, последовательное и систематическое их
применение дает столь существенный синергетический эффект, что в крупных современных корпорациях
внедряются корпоративные стандарты по проведению «фасилитированных» совещаний, а должность
«фасилитатор» появляется в штатном расписании.
Методы получения индивидуального мнения членов экспертной группы основаны на предварительном
сборе информации от экспертов, представляемой ими независимо друг от друга, с последующей обработкой
полученных данных. К этим методам можно отнести:

метод анкетного опроса

метод интервью

метод Дельфи
Метод анкетного опроса предлагает разработку специальных анкет, содержащих перечень вопросов по
решаемой задаче. Анкеты размножаются по количеству экспертов и направляются по соответствующим адресам.
В процессе заполнения анкет необходимо выполнить следующие требования:

обеспечить взаимную независимость суждений экспертов

при необходимости проверить однозначное понимание экспертами вопросов анкеты

не допускать заполнения одной анкеты несколькими экспертами одновременно

анкету заполнять и отправлять в заданные сроки
Анкеты собирает руководитель экспертизы, после чего они обрабатываются с использованием
статистических методов. Достоинства метода:

возможность сбора большого объема информации за достаточно короткий срок
1 «Facilitate» (от англ.) – помогать, облегчать


независимость суждений экспертов (с учетом оговорок, что они отвечают независимо друг от
друга)
Недостаток метода – сложность разработки анкеты, содержащей адекватный (обоснованный и
«всеохватный») перечень вопросов.
Метод интервью предполагает беседу руководителя экспертизы с экспертом, в ходе которой перед
экспертом по заранее разработанной программе ставятся четко сформулированные вопросы. Особенностью
метода интервью является то, что руководитель экспертизы и эксперт находятся в непосредственном контакте.
Это позволяет уточнить все детали рассматриваемых вопросов. Можно выделить три формы интервью:

свободная беседа

беседа по типу «вопрос-ответ»

перекрестный опрос, когда эксперта опрашивают несколько исследователей в ходе одной
встречи
Достоинство метода – возможность получения сведений, малодоступных при анкетном опросе.
Недостаток метода – сильное влияние личности руководителя экспертизы, его способности к контакту.
Метод Дельфи или метод дельфийского оракула, представляет собой итеративную процедуру анкетного
опроса, проводимого в несколько этапов. При этом соблюдаются следующие требования:

отсутствие личных контактов между экспертами

обеспечение всех экспертов полной информацией по всем результатам оценок после каждого
этапа опроса с сохранением анонимности оценок
На первом этапе производится индивидуальный опрос экспертов, обычно в форме анкет. Эксперты дают
ответы, не аргументируя их. Затем результаты опроса обрабатываются, и формируется коллективное мнение
группы экспертов, выявляются (обобщаются) аргументы в пользу различных суждений. На втором этапе вся
информация сообщается экспертам, и им предлагается пересмотреть свои оценки или объяснить причины своего
несогласия с коллективным суждением. Новые оценки вновь обрабатываются и осуществляют переход к
очередной итерации (обновленные оценки вновь доводятся до экспертов). Практика показывает, что после
нескольких (трех-четырех) итераций ответы экспертов «стабилизируются» и необходимо прекращать
процедуру. Достоинство метода – использование обратной связи в ходе опроса, повышающей объективность
экспертных оценок. Недостаток метода – значительные затраты времени на реализацию всей многоэтапной
процедуры.
2. Методы обработки экспертной информации
Информация, получаемая от экспертов, либо носит количественный характер, либо имеет форму
элементарных суждений, которые необходимо обработать и интерпретировать для выработки решения. Обычно
используются следующие формы представления экспертной информации о количественных оценках и
элементарных суждениях:
1. Числовые оценки. Они выражаются в физических единицах измерения оцениваемых величин или в
форме отношений и представляют собой суждение эксперта о предполагаемом абсолютном или относительном
значении величин. Подобные оценки имеют большой разброс и поэтому используются довольно редко.
2. Бальные оценки. Они предполагают присвоение предлагаемым решениям определенных баллов в
соответствии с предпочтениями экспертов.
3. Попарные сравнения. Они осуществляются путем указания предпочтительного объекта в каждой паре
объектов, при этом допускается отмечать равноценность и несравнимость объектов. Результаты в этом случае
удобно представлять в виде матриц, где наименование строк и столбцов соответствуют оцениваемым объектам,
а на пересечении строки и столбца ставится отметка эксперта.
4. Группировка (сортировка). Она заключается в том, что эксперт относит решение к тому или иному
заранее установленному классу решений.
5. Ранжирование. Оно представляет собой расположение объектов в виде определенной
последовательности в соответствии с убыванием их предпочтительности.
Получаемые от экспертов количественные данные или элементарные суждения, обычно обрабатываются
с целью решения следующих задач:

оценка коллективного мнения

оценка согласованности мнений экспертов


оценка компетентности экспертов
Оценка коллективного мнения экспертной группы обычно базируется на статистических методах
точечного и интервального оценивания. Пусть членам экспертной группы, состоящей из m экспертов, было
предложено оценить n возможных решений. В результате опроса экспертной группы получена совокупность
чисел {xij } – оценок, данных j -ым экспертом i -му решению. Тогда средняя коллективная оценка i -го решения
может быть получена по точечной статистике, используемой для оценивания математического ожидания:
xi=
1
m
∙ ∑xij
m
j=1
Несмещенная точечная статистика дисперсии оценки i -го решения
σxi
2=
1
m−1
∙ ∑(xij − xi)
2
m
j=1
По известным из математической статистики формулам 2 могут быть получены и значения интервальных
оценок (при предположении о нормальном законе распределения случайных оценок экспертов). Например,
двухсторонний доверительный интервал (Ixi
) определятся соотношением:
Ixi
=(xi−
tγσxi
√m
, xi+
tγσxi
√m ),
где tγ – γ -квантиль распределения Стьюдента.
При группировке (сортировке) и ранжировании решений оценка может быть получена в соответствии со
следующим простым правилом: решения следует располагать согласно суммам их рангов (номеров, классов),
полученных в результате индивидуальных оценок каждым j -ым экспертом. На первое место ставится решение,
сумма рангов которого будет минимальной, на второе – решение, сумма рангов которого занимает следующее
по величине место и так далее.
Оценка согласованности мнений экспертов производится с целью выявления групп экспертов с близкими
мнениями. При высокой степени согласованности всей группы коллективная оценка будет единственной.
При представлении экспертной информации в числовых оценках, бальных оценках, попарных сравнениях
согласованность мнений экспертов оценивается с помощью коэффициента вариации  , который рассчитывается
по формуле:
=
σxi
xi
и определяет величину разброса оценок экспертов по отношению к среднему значению коллективной оценки.
При полной согласованности экспертов, когда σxi
= 0 , и  = 0 . Принято считать, что согласованность
экспертов удовлетворительная, если  < 0,3 , и хорошая, если  < 0,2 .
При группировке (сортировке) и ранжировании объектов согласованность мнений экспертов
определяется с помощью коэффициента конкордации (согласованности) W , иначе именуемый коэффициентом
множественной корреляции, который характеризует степень согласованности мнений группы экспертов по всем
оцениваемым решениям. Коэффициент конкордации может принимать значения от нуля до единицы. При
полной согласованности мнений экспертов W = 1 . Изменение конкордации от единицы до нуля соответствует
уменьшению согласованности. Принято считать, что при W < 0,5 согласованность экспертов низкая, а при W >
0,5 – удовлетворительная. Определяется коэффициент конкордации по формуле:
W=
12∙∑ Di
2
n
i=1
m2(n3 − n)
где:
2 См. ГОСТ Р 50779.21-2004 «Статистические методы. Правила определения и методы расчета статистических характеристик по
выборочным данным. Часть 1. Нормальное распределение»


Di=di−d
–
отклонение суммы рангов i -го решения (di ) от средней суммы рангов (Rij ) всех
решений (d):
o
di=∑ Rij
m
j=1
o
d=
1
n
∑di
n
i=1
(для проверки корректности ранжирования используется
формула d =
1
2
m(n+1))
При наличии одинаковых рангов у одного эксперта расчетная формула для коэффициента конкордации
приобретает вид:
W=
12∙∑ Di
2
n
i=1
m2(n3−n)−m∑ Tj
m
j=1
где:

Tj=∑ (tk
3
−
tk)
l
k=1
–
корректирующий член, в котором для j -го эксперта через tk обозначено
число одинаковых значений в k -ой группе одинаковых рангов, а через l – количество таких
групп
В случае «пограничных» значений коэффициента конкордации (W ≈ 0,5), при условии, что n ≥ 7 для
принятия решения о согласованности (или несогласованности) ранговых экспертных оценок экспертов
используют аппарат статистической проверки гипотез по критерию Пирсона χ
2
:

выдвигают гипотезу о несогласованности экспертных оценок (W = 0)

рассчитывают эмпирическое значение χоп
2 =m(n−1)∙W

для уровней значимости гипотезы αн = 0,05 и αв = 0,01 по таблицам распределения χ2 при
числе степеней свободы (n − 1) определяют соответствующие критические значения χн
2
иχв
2

сравнивают χоп
2
с критическими значениями:
o
если χоп
2
>χв
2
, то гипотезу о несогласованности оценок экспертов отвергают, и считают
оценку согласованной
o
если χоп
2
<χн
2
, то гипотезу о несогласованности оценок экспертов не отвергают – она
считается рабочей до тех пор, пока уточненные «эмпирические» данные не позволят ее
отвергнуть
o
при χн
2
< χоп
2
<χв
2
чаще всего предлагают экспертам пересмотреть свои оценки,
например, используя метод Дельфи
При оценке компетентности экспертов учитываются, например, следующие факторы:

специализация экспертов

стаж работы

опыт работы в данной области

научная квалификация

широта кругозора
Оценка компетентности экспертов чаще всего производится по двум коэффициентам: «объективному»
коэффициенту компетентности и коэффициенту относительной самооценки эксперта. Данные коэффициенты
можно использовать отдельно и комплексно. Так называемый, объективный коэффициент определяется путем
заполнения специально разрабатываемой анкеты-таблицы, содержащей вопросы по всем факторам, влияющим
на компетентность эксперта. В таблице должны быть представлены также варианты ответов, каждый из которых
имеет определенный балл. Сумма этих баллов определяет компетентность эксперта. Коэффициент
относительной самооценки эксперта получается путем оценки самим экспертом своих знаний по конкретному
вопросу в пределах предлагаемой ему шкалы. Например, в пределах от нуля до единицы. Коэффициенты
компетентности позволяют:
1. Пересмотреть состав экспертной группы и исключить экспертов, имеющую низкую компетентность.
2. Скорректировать оценки коллективного мнения экспертной группы, используя относительную
самооценку экспертов. Например, средняя коллективная оценка решения будет равняться:
xi=
1
m
∙ ∑ λj∙xij
m
j=1
,

где λj – коэффициент относительной самооценки j -го эксперта.
Рассмотренные выше экспертные методы, зачастую являются единственным инструментом для уточнения
условий и параметров выбора при анализе проблемной ситуации. Зачастую экспертную группу рассматривают
как «коллективное ЛПР», возлагая на нее не формулирование исходных данных, а собственно принятие решения
в проблемной ситуации. Но, прибегая к методу экспертных оценок, всегда надо помнить о том, что «вся рота
может идти не в ногу», т.е. о риске систематической ошибки даже при полной согласованности экспертных
оценок.
3. Психологические факторы и результаты творческой деятельности
Творчество – процесс деятельности, создающий качественно новые материальные и духовные ценности
или итог создания объективно нового. Творчество направлено на решение любых проблем или удовлетворение
потребностей. Основной критерий, отличающий творчество от изготовления (производства) – уникальность его
результата. Результат творчества невозможно прямо вывести из начальных условий. Никто, кроме,
возможно, автора, не может получить в точности такой же результат, если создать для него ту же исходную
ситуацию. Таким образом, в процессе творчества автор вкладывает в материал, кроме труда, некие несводимые
к трудовым операциям или логическому выводу возможности, выражает в конечном результате какие-то аспекты
своей личности. Именно этот факт придаёт продуктам творчества дополнительную ценность в срав нении с
продуктами производства.
Долгое время в основе творчества лежали методы проб и ошибок, перебора возможных вариантов,
ожидание озарения и работа по аналогии. Историю об изобретении резины Чарльзом Гудиером (Goodyear),
который смешивал каучук со всем, что попадалось на глаза и под руку знают все – им двигала мысль, что рано
или поздно он, перепробовав все, что есть на земле, наткнется на решение. Но со временем такие методы пришли
в противоречие с темпами создания и масштабами современных объектов и систем. Начиная со второй половины
XX века, активно прорабатываются новые методы проектирования, как вида творческой деятельности, причем
не только на основе изучения приемов и последовательности действий инженеров, но и на основе достижений
психологии и физиологии мозга. Сейчас практически везде поиск новых идей и решений ведется с помощью тех
или иных эвристических методов. Апологеты подхода к проектированию с позиций творчества
небезосновательно полагают, что для современного инженера знание этих методов становится столь же
необходимым, как и умение читать и писать.
На творческие способности влияют наследственность, среда, научно-техническая подготовка, степень
развития воображения, способность мыслить образно и другие факторы. Образность мышления развивают
практический опыт и искусства, прежде всего пластические – живопись, графика, скульптура.
Психологи рекомендуют внимательно относиться и к тем аспектам их видения проблем проектирования,
которые трактуются как неэффективные стратегии и барьеры для творчества. При европейском менталитете
неэффективными считаются:

стратегия осла Буридана – предпочтение существующего положения любым изменениям

стратегия Одиссея – ожидание случайного осенения гениальной творческой идеей

стратегия Обломова – равнодушие к общественно значимым целям

стратегия Антисфена – не изменять окружающий мир, а внутренне приспосабливаться к нему
Перечень синдромов (сочетаний признаков с общим механизмом возникновения), служащих барьером к
проявлению и развитию творчества, в первом приближении включает:

ситуативные барьеры – географические, ведомственные, режимные, бюрократические,
недополучение и недопонимание информации, разобщение творческого коллектива в
пространстве, экологические и социальные проблемы

контрсуггестативные барьеры – предубеждение, неверие в свои силы, недоверие к коллегам,
эгоцентризм, нигилизм, замкнутый образ жизни, отсутствие чувства юмора, апатия

тезаурусные барьеры – низкий уровень интеллектуального развития, отсутствие навыков
общественной и творческой деятельности, неясное осознание собственных целей, отсутствие
"личного" набора эвристических методов

барьеры коммуникабельности – неумение планировать и организовывать коллективные
действия, творческое взаимодействие, неиспользование возможностей обмена опытом и
консультаций специалистов

Преодолеть барьеры не так просто, но обычно имеется возможность уменьшить их воздействие. Это
достигается следующими мерами:

преодоление психологической инерции, обусловленной привычным образом мышления и
типовыми методами решения задач определенного класса. Считается, что до 80% нововведений
первоначально специалистами отрицается, как нереальные. Инерцию усугубляют:
o
«рецептурное» обучение и проектирование по аналогии
o
подсознательная вера в то, что каждая вещь имеет свое уникальное предназначение
o
техническая терминология

мобилизация подсознания – человек осознает только процессы, протекающие в коре его
головного мозга. Но кора – это лишь 10% нервных клеток. Остальная часть клеток "отвечает" за
подсознание. В связи обеих частей мозга кроется огромный резерв. Но вместе с ним и опасность
для целостности личности (активно-принудительное задействование подсознания приводит к
психическим отклонениям)

расширение перспектив видения, чему препятствует чрезмерная специализация образования и
узкопрактический подход. Необходимо расширение области поиска новых идей, увеличение их
количества
Последовательное преодоление барьеров в творчестве, отход от неэффективных стратегий позволяют
надеяться на получение желаемых результатов. В науке и технике принято выделять следующие результаты
творческой деятельности:

открытие, т.е . установление ранее неизвестных объективных закономерностей, свойств и
явлений объективного мира с обязательным экспериментальным подтверждением. Открытие, в
основном, продукт научной деятельности, но решающим и революционным образом определяет
развитие техники. На открытие существует приоритет, но нет права собственности на
использование

изобретение – новое и обладающее существенными отличиями техническое решение задачи,
которое не является очевидным следствием известных решений. Изобретение является объектом
интеллектуальной собственности и на него распространяется авторское право (монопольное
право на использование). Содержание изобретения публикуется. Изобретателю выдается патент,
свидетельствующий о его праве и приоритете на изобретение (ранее вместо патента выдавали
авторское свидетельство). Авторское право может быть продано (уступлено). В коммерч еских
целях изобретение можно использовать только с разрешения патентообладателя, на основе
лицензионного договора

рационализаторское предложение, т.е. предложения по улучшению конструкции реального
изделия или процесса его изготовления, не содержащее существенно новых решений (с
недостаточно существенными отличиями) и с незначительной эффективностью. Зачастую в
качестве рационализаторского предложения оформляют применение решения, неизвестного на
данном предприятии, но известного в других местах (при этом надо следить за соблюдением
авторских прав). Понятие рационализаторское предложение существует лишь в нескольких
странах как способ поощрения изобретательства

ноу-хау - под этим термином обычно понимают техническую, организационную или
коммерческую информацию, составляющую секрет производства и имеющую коммерческую
ценность. В отличие от патента на изобретение, на ноу-хау существует только право на защиту
имущественных интересов в случае незаконного получения и использования.
Шансы на получение перечисленных результатов существенно возрастают при использовании
соответствующих решаемым творческим задачам эвристических методов и их сочетаний.
4. Эвристические методы
Приведем краткое описание и дадим краткую характеристику основным эвристическим методам, знание
которых минимально необходимо как в собственной деятельности, так и для понимания принципов построения
интеллектуальных программных комплексов.
Метод итераций. Проектирование сопровождается информационным дефицитом, который выражается
следующим:


невозможно заранее указать условия работы проектируемого объекта, не зная его конкретного
вида и устройства – исходные данные зависят от конечного результата

выявление противоречивости исходных данных уже в процессе проектирования –
невозможность получения решения на основе первоначально предложенных данных

выявление в процессе проектирования дополнительных условий и ограничений, которые ранее
представлялись несущественными

перераспределение степени важности показателей качества (эффективности) проектируемой
системы
Для постепенного нивелирования указанных неопределенностей используются процедуры
последовательного приближения (череда итераций). В «первом приближении» задача решается при
предположительных исходных данных и с учетом ограниченного числа факторов. Затем проектировщики
возвращаются в начало задачи и повторяют решение, но уже с уточненными значениями исходных данных и
перечнем факторов (второй цикл итераций – «второе приближение»). И т.д., пока не будет получен результат с
требуемой точностью. В ходе итераций возможно не только уточнение, но и отказ от ранее высказанных
предположений. Бояться итераций в работе не стоит. Практически ни одна техническая система не была создана
«с первой попытки». В условиях «полной неопределенности», когда неизвестно, ч то и как делать, метод
итераций формулируется в следующем виде: следует использовать в качестве исходного любое известное
решение, и, проанализировав его на соответствие условиям задачи, поняв, что в нем не устраивает, получить
представление в каком направлении следует его улучшать.
Метод декомпозиции. Сложную систему рассматривают, как состоящую из отдельных, но
взаимосвязанных подсистем. Те, в свою очередь, разделяются на свои составляющие и т.д. Такой процесс и
называют декомпозицией. Каждая из подсистем нижележащих уровней очевидно проще вышележащей. В этом
и заключается смысл декомпозиции: дойти до уровня, на котором располагаются подсистемы, доступные для
понимания и описания исполнителю проектных работ (группе проектировщиков или отдельному конструкто ру).
Иерархическая структура подсистем всегда субъективно ориентирована: для более квалифицированного
специалиста она менее подробна.
Эвристический характер декомпозиции проявляется в выборе числа уровней иерархии и перечня
подсистем, находящихся на одном уровне. Люди по-разному разрешают очевидное противоречие декомпозиции:
больше уровней – легче работать на «самом нижнем», но система перестает восприниматься, как единое целое,
меньше уровней – больше подсистем на каждом из них и сложно отследить их связи (проектировать подсистему).
В процессе проектирования декомпозиция неразрывно связана с последующей композицией, которая
соответствует восходящему проектированию. В процессе «сборки» спроектированных подсистем может быть
выявлена потребность в уточняющей декомпозиции. Так что методы декомпозиции и итераций оказываются
взаимно увязанными, что придает им повышенную эффективность.
Метод контрольных вопросов – суть его в ответах на специально подобранные вопросы и следовании
особого рода советам. Метод позаимствован из процесса обучения, где он применяется для развития мышления.
Идея его в том, что, вдумчиво и полно отвечая на вопросы, человек порой сам узнает (понимает) что -то новое в
известной для него области. В таких случаях говорят: - «Объяснял, объяснял – даже сам уже понял». Примеры
такого рода вопросов:

кто еще решал эту проблему, и чего он добился?

кто придумал это первый, и каковы были ложные пути?

определите идеал решения

постоянно и везде думайте о проблеме

что об этом думают неосведомленные люди – спросите у них

попробуйте представить «национальные решения»: сложное китайское, всеобъемлющее
немецкое, всеодолимое русское (если нельзя, но очень хочется, то можно)
Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ). Ее автор Г.С. Альтшуллер на основе собственного опыта
изобретательства предложил метод для выявления истинных причин (противоречий), мешающих
совершенствованию технической системы и выбора эффективного средства для их преодоления. Предлагаются,
например, такие способы устранения противоречий:

ИКР – идеальный конечный результат (переход к объекту с идеальными характеристиками). В
этом случае отсеиваются второстепенные факторы, проясняются необходимые свойства. ИКР
можно формировать по следующим направлениям:

o
масса, размеры и время функционирования стремятся к нулю – для устройства нагрева
воды можно предложить греть воду прямо в чайной чашке, или мгновенно закипающий
чайник (и далее смотрим, что этому мешает)
o
система с идеальными характеристиками (часы без подзавода или классная доска, с
которой сами исчезают надписи через заданное время)
o
в системе отсутствуют недостатки (устройство для нагрева воды без потерь)

замена одного противоречия другим, для преодоления которого решение известно или легче
достижимо (нагрев воды без потерь – греем только воду)

применение вепольных преобразований (Вещество-Поле – отсюда и термин «веполь»)

применение систем операторов РВС, ММЧ и т.д. Оператор РВС (размер, время, стоимость) – это
серия мысленных экспериментов по исследованию поведения системы при изменении
составляющих оператора: замедление/ускорение времени, увеличение/уменьшение размеров и
т.п. ММЧ
–
метод маленьких человечков, которые как бы населяют техническую систему,
связывают отдельные элементы, выполняют функции системы. Изучают поведение этих
человечков и пытаются понять их проблемы и решить их.
ТРИЗ – далеко небесспорный подход к проектированию, у которого есть как апологеты, так и ярые
критики-противники.
Функционально-стоимостной анализ (ФСА). Цель ФСА – добиться максимального снижения стоимости
изделия за счет совершенствования конструкции и технологии изготовления. Применяется этот метод для уже
известных (спроектированных) объектов при определении путей их модернизации. Основывается ФСА на
выявлении всех функций объекта (технической системы), соотнесении их с отдельными элементами, узлами,
агрегатами системы и расчете общей стоимости системы, как суммы стоимостей выполнения отдельных
функций.
При таком подходе эффективной может оказаться замена нескольких узлов одним, пусть даже
дорогостоящим, но выполняющим сразу нескольких функций. Т .е. лучше найти «лишнюю» деталь (узел), чем
искать варианты снижения затрат на ее изготовление. Как отдельный метод ФСА всегда предельно конкретен
(индивидуален), т.к. снижение стоимости выпускаемой продукции определяется массой факторов, присущих и
КБ и серийному заводу. Обычно для ФСА создается специальная функциональная модель системы, которая в
процессе ФСА может и меняться (уточняться).
ФСА используют для «вылизывания конструкции». Например, в Японии 100% идущих на экспорт
изделий подвергают ФСА, чтобы обеспечить им конкурентные преимущества на внешних рынках.
Приведенный выше перечень эвристических методов не полон (существуют и другие), но все эти методы
направлены на получение «прорывных» решений. В практике проектирования сложных систем такие задачи
занимают не более 10% общего объема работ. Гораздо чаще необходимо улучшить уже известное инженерное
решение, добиться, чтобы оно было технологичным, экономичным и не требовало больших затрат времени на
«воплощение в металл» в процессе производства. Новое решение зачастую получают путем внесения малых
изменений в существующую конструкцию. Для этой деятельности выделяют отдельную группу методов,
называемых методами конструирования.
5. Методы конструирования
К методам конструирования относятся методы, основанные на преемственности, унификации,
агрегирования, модификации, стандартизации, инверсии и др. По сути своей все эти методы тоже являются
эвристическими.
Конструктивная преемственность – это постепенное совершенствование конструкции путем введения в
нее отдельных новых или измененных деталей (узлов, агрегатов) взамен морально устаревших, не отвечающих
современным требованиям, либо с целью изменения прежних характеристик изделия. Совершенствование
конструкции по этому методу предполагает:

составление списка новых требований к конструкции и его анализ

выявление в конструкции элементов, препятствующих выполнению этих требований

поиск вариантов совершенствования выявленных элементов или их замены
При реализации метода преемственности используют другие эвристические методы. Например,
эффективным может оказаться иерархическая декомпозиция, которая поможет «сузить» задачу до достаточно
простого элемента, для которого задача его усовершенствования будет решаться проще.
Метод базового агрегата – выпуск разных изделий, объединенных наличием у них общей, базовой части
(агрегата). Таким агрегатом обычно является достаточно сложная часть будущего изделия. Разработка базового

агрегата ведется с учетом того, чтобы к нему было «удобно» присоединять остальные части будущей системы.
Метод основывается на унификации форм и параметров состыковки (поверхностей, размеров, мощности и т.п.) .
Метод агрегирования – создание изделия путем сочленения унифицированных агрегатов,
устанавливаемых в различных сочетаниях на общем основании. Примерами такого подхода являются и детский
конструктор LEGO и линейка образцов бронетанковой техники на единой платформе «Армата».
Метод модификации – переделка изделия с целью его приспособления к новым требованиям, условиям
работы, технологическому процессу без изменения в нем наиболее сложных и ответственных частей. Часто
основывается на замене материалов, их механических или химических свойств.
Метод стандартизации – создание конструкции и ее последующее совершенствование на основе
применения стандартных деталей, узлов и элементов со стандартными параметрами. Метод позволяет,
независимо от уровня сложности стандартных элементов, использовать готовую техническую документацию,
покупные изделия, применять типовые технологические процессы, облегчает обслуживание и ремонт.
Метод инверсии – создание новой конструкции на основе изменения функций, форм и положения частей
существующего изделия (например, пружину растяжения заменить пружиной сжатия, поменять в
автоматическом стрелковом оружии местами спусковой крючок и магазин с патронами – схема «буллпап»).
Все рассмотренные эвристические методы обладают одним общим недостатком – они не гарантируют
получение желаемого результата при их применении. Эти методы лишь повы шают шансы на получение такого
результата. Но мысль человека не стоит на месте. Эвристические методы совершенствуются и развиваются: от
общих рекомендаций – к последовательности действий, далее к алгоритмизированным методам, и, наконец, к
искусственному интеллекту.
Литература:
1. Хорошев А.Н . Основы системного проектирования технических объектов – М .: 2011 (сетевое издание),
с. 19÷32