Иерархическая структура

 

Поиск новой технической идеи (ТР) решения задачи состоит в последовательном выявлении внутренних противоречий и их решении.

Если вспомните критерии изобретения: ²новизна² и ²существенные отличия², то можно сказать, что они являются составляющими более общей характеристики – существенной новизны изобретения, которое появляется при разрешении технических противоречий.

Эта характеристика количественно описывается,–

–числом существенных отличительных признаков и качественно,–

–уровнем изменений объекта– прототипа, новизной использованного знания и изменением параметров объекта.

В результате изменения параметров объекта изменяются две обобщённые противоречивые характеристики: полезность объекта и плата за эту полезность.

Если техническая задача решена–создано изобретение, то изменения параметров должны соответствовать требуемым внутренним и внешним положительным эффектам.

Т.о., поиск готовой технической идеи решения задачи - является наиболее ответственным этапом создания изобретений. Этот процесс можно разделить на три основные этапа: (смотреть структурную схему)

 

 

I этап- наиболее сложный и ответственный, т.к. при этом мы имеем наибольшее значение неопределённости,

-сколько изменений требуется внести в протокол ?

-какие знания потребуются для решения задачи ?

-какова в итоге будет полезность нового технического решения и плата за эту полезность ?

Полученные ответы на эти вопросы определяют:

-затраты времени и ресурсов на создание и внедрение нового технического решения;

-и его жизненный цикл(период морального старения).

Также на I этапе при выборе направления решения проблемы необходимо выявить скрытые резервы развития объекта. Для чего используется:

-закономерности развития технических объектов(минимальное знание и опыт в своей отрасли !?);

-методы активизации творческой деятельности.

Знание + Умение можно достичь реализацией принципа 3-С: самопознание«самосовершенствование«самообразование.

Второе - предмет нашего сегодняшнего разговора.

Почему важно владеть методами активизации…?

Цитата Д. И. Менделеева

Ответ - знание и умение пользоваться - это “фонарь”

-Активизация инженерного творчества.

Актуальность овладения методами технического творчества(активизации творческой деятельности)

 При рыночной экономике степень развитости и благополучия любой страны в основном зависит от min exporta и max exporta - готового продукта, изделия и технологии.

Продавать готовый продукт в другие развитые страны можно лишь при условии, что он выдержит конкуренцию.

А это возможно только тогда, когда продукт изготовляется по изобретению с достаточно высоким творческим уровнем.

Творческий уровень изобретения.

-Все изобретения делятся на пионерные(…самого высокого уровня) и остальные.

Изобретения разделяются на пять уровней в зависимости от степени новизны:

– 1^-й уровень - мельчайшие изобретения, незначительно изменяющие объект-прототип.

Задача и средства её решения лежат в пределах одной профессии, поэтому решение таких задач по силам каждому специалисту;

– 2^-й уровень - мелкие изобретения, полученные способами, известными в данной отрасли. При этом чаще всего меняется один элемент системы - частично;

– 3^-й уровень - средние изобретения, полученные способами, известными в пределах науки. Полностью меняется один из элементов системы;

– 4^-й уровень - крупные изобретения. Синтезируется новая техническая система. Создаются средствами, далеко выходящими за пределы науки, в которой решается задача;

– 5^-й уровень - самые крупные изобретения. Они образуют принципиально новую систему, при этом нередко создаётся новая отрасль техники или производства (например самолёт, телефон, киносъёмка, лазер, шариковая ручка и т.п. - впервые изобретённые...)

Я думаю, всем известен афоризм Козьмы Пруткова: “ Специалист подобен флюсу – он односторонен “

Это часто трактуют так: специалист – человек, хорошо знающий своё дело, но отличающийся стереотипностью мышления…

Страшное слово – “ стереотип “ / кстати потребность в “ образцах “ – порождает стереотипность мышления /

Побороть стереотипность мышления, активизировать инженерное творчество – главная задача методик технического творчества.

В курсе “ Основы конструирования “ не ставится задача – научить Вас изобретать. Но, при наличии желания, способностей, опыта работы, знание методик технического творчества (теории изобретательства) помогает инженеру с максимальной отдачей использовать имеющиеся у него знания и опыт в поиске новых ТР, (и, может быть, стать изобретателем).

1 C давних времён известен метод проб и ошибок, который был, можно сказать, основным методом изобретателей до конца 60-х годов нашего века.

Суть этого метода можно сформулировать как “поиск иголки в стоге сена“. Схематично это можно изобразить так:

 

Разумеется, количество “проб“ намного больше, чем изображено на схеме. Требуются иногда тысячи (10-ки тысяч) “ а если “, чтобы нащупать удачное техническое решение.

Другая особенность, что на схеме стрелки расположены гуще в направлении, противоположном “Решению“, – это не случайно

Дело в том, что “пробы“ не так хаотичны, как кажется на первый взгляд.

Приступая к поискам, изобретатель опирается на свой предшествующий опыт. Эта первоначальная тенденциозность на схеме показана “В.И.” выходящим из точки “Задача” и направленным в противоположную сторону от “Решения”.

Изобретательство – древнейшее занятие человека. Собственно, с изобретений первых орудий труда и начался этот процесс. С тех пор сделаны миллионы изобретений. Но при усложнении задач, методы их решения почти не совершенствовались; изобретатели, как правило, шли к цели путём “проб и ошибок” (да и, многие, – идут в наше время).

1.1 Рассмотрев суть метода “проб и ошибок”, можно сказать, что творческий процесс носит неупорядоченный – “бестолковый”, характер.

Для упорядочения этого процесса пытались найти правила, которые легли в основу эвристики – науки о решении творческих задач.

Слово “эвристика” впервые было использовано греческим математиком Паппом (труды “математическое собрание”) в III в. н.э.

В последствии многие учёные, в т.ч. Лейбниц, Декарт и др., занимались изучением творческого мышления, формулировали эвристические правила – схемы процесса творчества, которые сводились к следующему:

— I – акт интуиции и желания. Происхождение замысла.

— II – акт знания и рассуждения. Выработка схемы или плана.

— III – акт умения. Конструктивная реализация идеи.

Тем не менее, за 17 веков своего существования эвристика не создала эффективных методов решения творческих (в т.ч. технических) задач.

Главная причина – постановка слишком общей цели: найти универсальные правила позволяющие решать любые творческие задачи во всех отраслях человеческой деятельности.

То есть “ … не совсем чётко очерченная область исследования, относимая то к логике, то к философии, то к психологии. Она часто описывалась в общих чертах, редко излагалась детально, и по-существу предана забвению в настоящее время “ – американский математик Д.Пойта, 1944 г.

К сожалению; объём курса не позволяет нам совершить исторический экскурс в развитие методов творчества.

Далее мы рассмотрим основные методы, которые существуют и Вы можете их использовать при решении технических задач.

2 Практические методы активизации творческой деятельности стали появляться в начале ХХ века в связи с интенсивным развитием промышленного производства и техники.

Один из первых методов – мозговой штурм (Brainstorming) – это попытка американца А. Осборна (1939 г.) усовершенствовать метод “проб и ошибок”.

За прототип этого метода можно принять “ техническое совещание “.

Логика этого метода следующая: однородная группа участников совещания делится на две группы. В первую группу включены люди, склонные к выдвижению идей – “ генераторы“, разных специальностей, и не связанные иерархическими служебными отношениями.

Во вторую группу – специалисты с критическим складом ума – “критики”, способные отобрать и развить рациональные, конструктивные предложения.

Поиск идей в решении поставленной задачи проводится под руководством ведущего – “ лидера “ – наиболее эрудированного в проблеме специалиста, пресекающего беспредметную критику: “ Это слишком сложно “, “ Так уже делается “, “ Это невозможно реализовать технически “ и т.п.; и поощряющего развитие выдвигаемых идей.

Всё это создаёт условия для разрешения содержащихся в задаче противоречий на интуитивном уровне.

Таким образом главная задача штурмующей группы – “единым мозгом “ преодолевать преграды на пути решения поставленной задачи.

Этот метод не устранил беспорядочность поисков, органически присущую методу “ проб и ошибок “, а сделал поиски “ещё более беспорядочными”.

Проиллюстрируем это схемой:

 

 

В ещё большей беспорядочности и заключается прогресс: на схеме видно, что преодолевается направление “ В.И.“ и увеличивается “ степень ветвистости “ направлений поисков. То есть прогресс достигается за счёт сокращения малоперспективных попыток в направлении “ В.И.“.

Но этот прогресс обеспечивается количественным путём – задачу решают “ оравой “, что, с учётом подготовки к “ штурму “, требует несколько сотен человеко-дней. И если задача решена в течении одного рабочего дня – это эквивалентно затратам изобретателя-одиночки в течение 100 дней.

Поэтому технические задачи этим методом решаются редко.

Лучшие результаты получают при решении задач (менеджмента) организационных (реклама, управление, планирование).А также, т.н., “обратных изобретательских задач” на новое применение оригинальной технической идеи, нового вещества или эффекта.

2.1 Следующий метод – синектика – усовершенствованный Брейнсторминг (предложен У. Гордоном в 1950 г.).

Главное его отличие: не случайная, а постоянная группа специалистов, участвующих в “штурме” которые владеют применением аналогий.

Число аналогий постоянно, – их четыре:

– прямая аналогия (основной источник – биологические объекты)

– личная аналогия (эмпатия)

– символическая аналогия (ассоциации)

– фантастическая аналогия (идеализация).

Процесс “штурма” ведётся с целью выявления образного, в неявной форме сформулированного противоречия, содержащегося в поставленной задаче.

Примеры реализации этого метода, –

– застёжка текстильная “велкро”, “репейник” или “липучка”;

– искусственные аналоги мышц для устройств автоматики и робототехники на основе пневматического принципа действия и применения спиралеобразных коллагеновых волокон, скручивающихся при химическом воздействии.

3 Методы “контрольных вопросов” (А. Осборн, Т. Эйлоарт и др.) основаны на упорядовачивании перебора вариантов изменения свойств, функций или структуры объектов с помощью списка групп вопросов.

Список можно составить самому, или использовать готовые списки. И здесь возникает противоречие: список должен быть длинным, чтобы не пропустить нужную “подсказку” для решения, но он должен быть коротким, чтобы быстрее решить задачу.

Вопросы, например, такие, –

– какое новое применение объекта можно предложить ?

– можно ли приспособить, упростить, сократить объект ?

– что можно в объекте увеличить, уменьшить, заменить, преобразовать, инвертировать ?

– какие возможны новые комбинации элементов ?

Дополнительно, для расширения поиска, предлагается дать

— фантастические, биологические и др. аналогии

— применить другие материалы

— узнать мнение дилетантов

— не расставаться с проблемой

— изучить историю вопроса

определить идеальное решение

4 Метод морфологического анализа (Ф.Ц. Викки 1944 г.) – относится к табличным или матричным способам представления информации.

Этот метод позволяет охватить почти все предполагаемые или возможные задачи.

Под “морфологией” понимается различная структура и различные внешние формы объекта.

Для реализации метода объект (устройство) расчленяют по существенным признакам:

блокам (модулям, секциям, агрегатам), узлам, элементам (деталям). Когда объектом является процесс,например, технологический – его делят на этапы (операции).

Затем для каждого признака указывают возможные варианты его исполнения (чем больше – тем лучше). Каждое решение ТЗ должно иметь по одному варианту для каждого признака.

1ч Систематизация возможных вариантов (анализ) производится в виде морфологической таблицы.

2ч Выбор приемлемого решения ТЗ (синтез) производится рассмотрением всех сочетаний решений. Поэтому выбор и оценка решений очень трудоёмки.

Пример. Давайте изобретём “вертолёт” – летательный аппарат тяжелее воздуха с вертикальным взлётом и посадкой. Подъёмная сила и горизонтальная тяга создаются одним или несколькими несущими винтами, приводимыми во вращение двигателем.

Существенные признаки:

Ограничимся этими

А – схема несущей системы;

Б – вид энергии;

В – средства управления;

Г – посадочные устройства;

Д – назначение и т.п.

Варианты для признаков –

–А: 1– одновинтовая (классическая схема); 2– двух-винтовая соосная; 3– продольная; 4– поперечная; 5– с перекрещивающимися винтами; 6– много-винтовая.

–Б: 1– мускульная; 2– двигатель внутреннего сгорания (ДВС); 3– газотурбинный двигатель (ГТД); 4– ПВРД; 5– электродвигатель (ЭД); 6– гравитационный; 7– ядерный (атомный).

–В: 1– автомат перекоса; 2– рулевой винт; 3– рулевые поверхности; 4– механизация несущих поверхностей; 5– газоструйное управление и т.п.