Публикации по триз. Методы эвристической аналогии
До сих пор не изжито представление, будто изо-бретательство — это наитие «свыше», нисходящее на вас вдохновение, что-то вроде «по-этического угара» в технике. К великому сожалению, умал-чивается вся правда о сущно-сти тяжелого, но и радостного изобретательского труда.
А. Минц, академик
ЕжегодноГосударствен-ный комитет по делам изо-бретений и открытий СССР по-лучает пятьдесят — шестьдесят тысяч заявок и выдает десять — двенадцать тысяч авторских свидетельств.
Много это или мало?
Лет десять назад количество поступающих заявок и выдавае-мых авторских свидетельств бы-ло значительно меньше. С этой точки зрения десять — двена-дцать тысяч изобретений в год немало. Ну, а если срав-нить с изобретательскими «ре-сурсами» страны?
В какой степени используют-ся эти ресурсы?
Патентная классификация разграничивает всю современ-ную технику на двадцать тысяч разделов. Это довольно большие группы. Каждая из них вклю-чает много различных уст-ройств, способов и т. п. И вот на двадцать тысяч такого рода групп выдастся десять — двенадцать тысяч авторских свидетельств. Иначе говоря, каждая группа продвигается в среднем только на пол-изобрете-ния в год!
Откроем наугад патентный классификатор. «Вагранки с пе-редним горном, шахтные печи с горном». Типичный раздел — не слишком большой и не слиш-ком малый. Даже неспециали-сту ясно: нельзя ожидать бур-ного прогресса вагранок с передним горном и шахтных пе-чей с горном, если на все их конструкции приходится лишь 0,5-0,6 изобретения в год.
Разумеется, пол-изобретения в год — средняя цифра. Прак-тически какие-то группы полу-чают ежегодно десятки изобре-тений и бурно развиваются. За-то другие группы годами не ощущают притока новых техни-ческих идей.
Следовательно, десять — двенадцать тысяч авторских свидетельств в год — это мало. Слишком мало!
У заслуженного изобретателя Украинской ССР Николая Ни-колаевича Рахманова тридцать во-семь изобретений. Первое он сде-лал еще в детстве, когда ему было одиннадцать лет.
В начале войны изобретатель ушел в армию. Фашистские пол-чища рвались к Москве, на Кав-каз, к Волге. Толстая стальная броня «пантер» и «тигров» плохо поддавалась обычным снарядам. Чем остановить немецкие танки? Молодой лейтенант-танкист снова начал изобретать. Результат бес-сонных ночей — знаменитый бро-небойный подкалиберный снаряд.
Немало изобретений сделано Рахмановым и после войны. Сре-ди них очень нужное сварщикам и металлургам устройство для за-хвата и переноски пакетов пиломатериалов, труб, шпал и других длинномерных грузов.
Народное хозяйство нашей страны требует все больше тех-нических новшеств. Ежегодно по каждому патентному разделу должно быть не менее десяти — пятнадцати изобретений, то есть «производство» изобрете-ний надо увеличить по крайней мере до двухсот — трехсот ты-сяч в год.
Это вполне реальная задача.
Всесоюзное общество изобре-тателей и рационализаторов объединяет свыше трех миллио-нов новаторов.
Огромная сила! А в условиях нашего социалистического об-щества, где любому проявлению таланта созданы безграничные возможности, эта армия роман-тиков, дерзновенных искателей может и должна творить чуде-са. И тем обиднее, что лишь незначительная часть талантли-вых рабочих, техников, инжене-ров творят на изобретательском уровне. Между тем большин-ство «воировцев» обладает зна-ниями и опытом, необходимыми для изобретательской работы.
Происходит все это потому, что научно-технические знания и производственный опыт — ус-ловия, необходимые, но недоста-точные: нужно еще уметь де-лать изобретения.
Решение изобретательских задач требует особых методов, особых приемов. До недавнего времени нелегкая «наука изо-бретать» постигалась на ошиб-ках, творческое мастерство приходило после многолетней рабо-ты на ощупь. Но и этот накап-ливаемый с таким трудом опыт не обобщался и не передавался. Каждый начинающий изобрета-тель заново проходил весь путь, самостоятельно нащупывая за-кономерности творческого про-цесса. Не удивительно, что очень многие изобретатели до сих пор чаще всего работают примитивным методом «проб и ошибок», наугад перебирая мно-жество всевозможных вариан-тов. Метод этот малоэффекти-вен, отсюда огромные непроизводительные затраты времени и энергии на решение даже не-сложных изобретательских за-дач.
Безусловно, для развития изобретательства большое зна-чение имеет распространение патентной культуры, улучшение качества экспертизы заявок, со-вершенствование правовой охра-ны изобретательства. Но на пер-вый план постепенно выдвигает-ся новый фактор — необходи-мость обучения изобретатель-скому мастерству.
Для существенного увеличе-ния «производства» изобрете-ний нужно организовать систе-матическую подготовку изобре-тателей и повысить к.п.д. твор-ческого процесса.
Мы расскажем о рациональ-ной методике решения изобрета-тельских задач. Но это не «ре-цепт» для автоматической штамповки изобретений. Речь идет о правильной организации творческого труда. Методика не подменяет знания и опыт, она лишь помогает их правильно ис-пользовать, дает планомерную систему анализа и решения изо-бретательских задач. Такая си-стема намного эффективнее, чем поиски решения вслепую, на ощупь, путем «проб и ошибок».
Практика показывает, что изучение методики изобретательства может быть организовано на производстве. Здесь открываются широкие возможности для проявления инициативы бризов, общественных конструкторских бюро, первичных организаций ВОИР и НТО. Внедрение методики изобретательства — мощное средство стимулирования технического прогресса. Чем больше людей овладеет методикой, тем больше будет сделано изобретений, тем быстрее будут решаться актуальные технические задачи.
С 1 июля 1965 года Совет-ский Союз присоединился к Па-рижской конвенции по охране промышленной собственности. Вступление в конвенцию, несом-ненно, вызовет приток иностран-ных патентов в нашу страну. В ближайшее время отечественная научно-техническая мысль во всех отраслях техники столкнет-ся с необходимостью конкурировать с лучшими зарубежными достижениями.
Изобретения становятся ценнейшим товаром. Уже сейчас внедрение одного изобретения дает в среднем годовую эконо-мию порядка пятидесяти — ше-стидесяти тысяч рублей. С вступлением в Парижскую кон-венцию ценность изобретений резко возрастет. Поэтому вне-дрение методики изобретатель-ства имеет важное народнохозяйственное значение.
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РЕШЕНИЯ НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
Никогдане останавливайся перед чем-нибудь только из-за того, что другие за это брались и среди них были лю-ди, может быть, и способней тебя. Это неверно! Твой кончик счастья виден только для тебя, и за него потянуть мож-но только тебе одному.
М. Пришвин
«Секреты» изобретательского мастерства издавна привлекали внимание исследователей. Однако раскрыть эти «секреты» было нелегко, и по-этому из сложного творческого процесса обычно выделялась ка-кая-то одна сторона. Иногда утверждали, что изобретателю необходима прирожденная ин-туиция. В других случаях все сводили к «концентрации внима-ния», «счастливым находкам» и т. п. Одним из первых исследователей, увидевшим необходи-мость перейти от рассуждений «вообще» к изучению внутрен-них закономерностей изобрета-тельства, был А. Гастев, в свое время директор известного Центрального института труда. В статье «Как изобретать» он наметил контуры научной орга-низации творческого труда изобретателя. К сожалению, с се-редины тридцатых годов работы в этом направлении были пре-кращены. Прошло свыше чет-верти века. Развитие науки, в особенности таких ее отраслей, как кибернетика, психология, логика, создало условия для появления практически приемлемой методики изобретатель-ства.
Современная наука может вскрыть закономерности техни-ческого прогресса и вооружить изобретателей специальными знаниями, позволяющими уве-ренно решать технические за-дачи.
Несколько лет назад эпидемии полиомиелита наводили ужас на жителей США, Франции, Англии, Японии. Паралич на всю жизнь превращал детей в инва-лидов. Когда удалось получить за-щитную вакцину, возникла новая проблема: как провести вакцинацию миллионов детей?
Задачу успешно решил химик-изобретатель Алексей Дмитриевич Беззубов. Он изобрел… конфеты, приятные на вкус и содержащие в себе живую вакцину. Несмотря на простоту идеи, ее осуществле-ние было делом чрезвычайно сложным — вакцина необычайно чувствительна, и чтобы сохранить ее живой, пришлось разработать виртуозную технологию.
Как известно, больным диабе-том нельзя есть сладкое — кровь их и так перенасыщена сахаром. А сахарин в больших количест-вах тоже вреден. И Беззубов предложил заменить его сорби-том — шестиатомным спиртом, получающимся при синтезе аскорбиновой кислоты. За решение промышленного синтеза этой ки-слоты Алексею Дмитриевичу бы-ла присуждена Государственная премия. Сорбит полностью усваивается организмом, не повышает содержания сахара в крови и об-ладает приятным вкусом.
В кабинете Беззубова хранит-ся спортивная грамота с бегуном, рвущим стартовую ленточку. Грамота дана Алексею Дмитрие-вичу за «активное участие в ра-боте по подготовке советских спортсменов к XVII олимпийским играм».
Изобретатель неплохо помог нашим физкультурникам, снаб-див их поистине волшебным пе-ченьем, обогащенным витаминами группы «В». Это печенье почти мгновенно «стирает» усталость, возникающую при большой физи-ческой нагрузке, восстанавливает силы спортсмена.
Никого не удивляет, что писа-телей, поэтов, художников, ком-позиторов учат творчеству. Но сочетание слов «метод» и «изо-бретательство» непривычно. До сих пор распространено мнение, будто изобретатель творит в со-стоянии какого-то вдохновенного порыва.
Действительно, чтобы сделать очень крупное или великое изо-бретение, необходимы и соответ-ствующие исторические обстоя-тельства, и благоприятные усло-вия творческой работы, и вы-дающиеся человеческие каче-ства: настойчивость, огромная энергия, смелость и т. д. Однако в развитии современной техники все большую роль играют коллективные усилия участников массового изобретательского движения .
Если полистать «Бюллетень изобретений», нетрудно заме-тить: подавляющее большинство авторских свидетельств выдает-ся, так сказать, на «средние» изобретения — в совокупности они и обеспечивают технический прогресс.
«Способ защиты металлов или сплавов от газовой корро-зии, например, при термиче-ской обработке, отличающий-ся тем, что защиту осуществ-ляют подведением отрица-тельного или положительного потенциала от источника по-стоянного электрического то-ка».
Это вполне патентоспособное изобретение; его новизна и зна-чение, пожалуй, даже выше среднего уровня. Давайте, одна-ко, разберемся, что же приду-мал изобретатель. Защита ме-таллов с помощью электрическо-го тока давно известна. Металл при этом находится в ненагретом состоянии. Никому не приходи-ло в голову, что электрическим током можно защищать и ме-талл, находящийся внутри на-гретой печи. В этой идее и состоит сущность изобретения.
Что ж, идея новая и интересная. Но обязательно ли требовалось некое не поддающееся анализу «озарение», чтобы применить уже известный способ электро-химической защиты в новых (пусть необычных) условиях? Вряд ли…
Так почему же подобные изо-бретения создаются ценой боль-ших усилий? Почему «счастли-вая» идея появляется лишь по-сле множества неудачных попы-ток?
Дело тут, прежде всего, в низ-ком к.п.д. творческого процесса, в очень непродуктивных мето-дах решения изобретательских задач. Заявка на способ защиты металлов при термической об-работке была подана в 1962 го-ду. Между тем потребность в этом изобретении и возможность его появления возникли по край-ней мере два десятка лет назад.
Каждой отрасли производства требуется большое число изо-бретений, которые можно и нужно сделать (при современном развитии науки и техники), но которые «запаздывают» из-за плохой организации творческого труда изобретателей.
Рассмотрим, например, автор-ское свидетельство № 162593 на автономный подводный све-тильник. Водолазу, чтобы избе-жать непроизвольного всплытия, навешивают тяжелый, свинцо-вый груз. И вот изобретатели предлагают «оживить» этот мертвый груз: пусть вместо не-го подвешивается аккумулятор-ная батарея для светильника.
Простая и остроумная идея. Конструируя подводные све-тильники, боролись за каждый грамм — ведь это дополнитель-ный и потому ненужный вес. Но никто не обращал внимания, что в самом водолазном снаряжении есть пассивный груз.
Использование пассивного груза давно применено в авиастроении. Еще в сороковых годах на самолетах С. Ильюши-на броня выполняла «по совме-стительству» функции конструк-тивных элементов — шпангоу-тов, лонжеронов и т. п.
Подавляющее большинство изобретений основано на идеях, уже применявшихся при реше-нии аналогичных задач в других отраслях техники.
Сравните два изобретения:
Изобретение № 112684 1958 г.
«Устройство для очистки поверхности свай, нахо-дящихся в воде, отличающееся тем, что оно вы-полнено в виде надеваемого на сваю кольцевого поплавка, снабженного подпружиненными рифле-ными валиками, очищающими поверхность сваи в процессе вертикального перемещения поплавка при волнении».
Изобретение № 163892 1964 г.
«Устройство для очистки всасывающего патрубка насоса от морских водорослей и ракушек, отли-чающееся тем, что оно выполнено в виде смон-тированных подвижно на патрубке хомутов с но-жами, причем очистка патрубка производится при вертикальном движении поплавка на волнах».
Изобретения относятся к разным патентным разделам, а идея у них общая: цилиндрическая конструкция (свая, труба), находящаяся в воде, может «самоочищаться» кольцевым поплавком, перемещающимся при волнении. Но второе изобрете-ние сделано только через шесть лет после первого. Пройдут го-ды, и кто-то вновь использует эту идею применительно к дру-гой конструкции (не обязатель-но даже цилиндрической).
Здесь отчетливо проявляется низкий уровень организации изобретательского творчества. Есть общий принцип, общий ключ к целой группе изобрете-ний, но после однократного ис-пользования этот ключ выбра-сывается, и в следующий раз надо заново искать решение путем долгих «проб и ошибок». Анализ изобретений (при раз-работке методики изобретатель-ства были проанализированы тысячи авторских свидетельств и патентов) показывает, что существует несколько десятков общих принципов, лежащих в основе большинства современ-ных изобретательских идей.
|
Рис.1 |
|
|
Вот пример. Чтобы шахтная крепь лучше про-тиводействовала давлению вышележащих горных по-род, перешли от прямых балок к арочным (рис.1). Некоторое время спустя этот прием был использо-ван и в гидростроении: на смену прямым плотинам пришли арочные. В горной технике следующим шагом был переход от жесткой арочной крепи к податливой шарнирной. Точ-но так же вслед за арочными плотина-ми были созданы податливые шарнир-ные плотины.
На рис.2 показа-но развитие конст-рукций экскаватор-ных ковшей. Это со-всем другая область техники, однако, и здесь та же логика развития. Сначала передняя кромка ковша была прямой и зубчатой (она да-же внешне походила на прямую плотину). Затем появился об-легченный арочный ковш. Надо пола-гать, следующим — пока еще не сделан-ным — шагом будет создание податли-вых шарнирных ков-шей.
Продолжая анализ изобретений, можно обнаружить общий для разных отраслей техники принцип сфероидальности: от-четливую тенденцию перехода от прямолинейных объектов к криволинейным, от плоских по-верхностей — к сферическим, от кубических конструкций — к шаровым.
Существуют и другие общие принципы, каждый из которых дает «куст» изобретений. На рис.3 показано несколько изо-бретений, сделанных на основе принципа дробления . Один по-плавок разделен (что дает но-вый эффект) на множество мел-ких поплавков. В одном случае эти поплавки препятствуют ис-парению нефти, в другом — ис-парению паров электролита, в третьем — позволяют «дозиро-вать» подъемную силу понто-нов при спасательных работах.
Все это вполне патентоспо-собные и разные изобретения, но в основе их лежит общий принцип . Зная такие принципы и умея ими пользоваться, можно существенно повысить к.п.д. творческой работы. Это одна из предпосылок для создания рациональной системы решения изобретательских задач.
Творчество вполне совмести-мо с системой, с планомерно-стью. Творчество характеризуется прежде всего результа-том работы . Если создано нечто новое, прогрессивное, суще-ственно изменяющее сложив-шееся до этого положение, зна-чит, работа творческая.
|
|
Никто не сомневается, напри-мер, что получение нового хими-ческого вещества — творчество. Однако бесчисленные химиче-ские вещества «построены» из одних и тех же «типовых дета-лей» — из химических элемен-тов. Можно создавать новые хи-мические вещества, наугад под-бирая разные «типовые детали». Когда-то так и делали. Но мож-но изучить «типовые детали» (химические элементы), законы их соединения, взаимодействия и т. д. Этим и занимается совре-менная химия. Новые вещества, созданные химиками, намного сложнее серной кислоты, «твор-чески» открытой алхимиками. Но кто скажет, например, что синтетические пластмассы — это не результат творчества?
Весь смысл методики изобре-тательства, в сущности, состоит в том, что задачи, сегодня по праву числящиеся творческими, она позволяет решать на том уровне организации умственно-го труда, который будет завтра.
ИЗОБРЕСТИ — ЗНАЧИТ НАЙТИ И УСТРАНИТЬ ПРОТИВОРЕЧИЕ
Поставить перед собой цель, разгадывать непонят-ное, экспериментировать, рассчитывать и, наконец, торже-ствовать победу —в этом вели-кое удовлетворение. Испыты-вает его каждый, кто создает новое.
А. Яковлев, авиаконструктор
Развитиетехники, как и всякое развитие, происхо-дит по законам диалектики. По-этому методика изобретатель-ства основывается на приложе-нии диалектической логики к творческому решению техниче-ских задач.
Но логики еще недостаточно для создания работоспособной методики. Нужно учесть и осо-бенности мозга — «инструмен-та», с помощью которого рабо-тает изобретатель. Это весьма своеобразный «инструмент». При правильной организации творческой работы максимально используются сильные стороны человеческого мышления, на-пример интуиция, воображение, и учитываются — во избежание ошибок — слабые стороны мыш-ления, например его инерция.
Наконец, методика изобрета-тельства многое черпает из опы-та, из практики. У квалифициро-ванных изобретателей постепен-но вырабатываются свои приемы решения технических задач. Как правило, эти приемы ограниче-ны и относятся к какой-либо одной стадии творческого процес-са. Методика изобретательства критически отбирает наиболее ценные приемы и обобщает их .
Таким образом, методика изо-бретательства представляет со-бой «сплав» диалектической логики, психологии и изобрета-тельского опыта.
Чем же отличается «методи-ческое» решение от поисков пу-тем проб и ошибок?
Возьмем для примера кон-кретную изобретательскую за-дачу.
«Существующие дождеваль-ные машины имеют низкую производительность. Если же попытаться достичь нужной интенсивности дождевания, увеличивая ширину захвата крыльев машин, резко возрас-тет их металлоемкость.
Выход? Облегчить конструк-цию, применяя пластмассы. И подумать над тем, чем заме-нить… лейку. Ведь в дожде-вальных машинах использует-ся принцип именно этого про-стейшего садового инструмен-та. Веера трубок, многоэтаж-ный душ, пульверизаторы и разбрызгивающие турбины — все что угодно, лишь бы при экономии каждого квадрат-ного сантиметра площади крыльев машины дождь «мо-росил» над наибольшей по-верхностью участка.
Дождевальная машина — это трактор, оборудованный насо-сом и металлической фермой (крыльями). На ферме укрепле-ны разбрызгиватели (лейки). Двухконсольный агрегат
«ДД-100М» подает ежесекундно девяносто — сто литров воды. Рабочий напор — 23 метра, в начале крыла -30 метров, ра-бочая ширина захвата-120 метров. Машина передвигается вдоль оросительных каналов, нарезанных через каждые 120 метров.
Инженер бюро технической информации Московского станко-строительного завода имени С. Орджоникидзе Михаил Ивано-вич Логин не раз наблюдал, как уборщицы, а иногда и сами ста-ночники кропотливо собирают с пола стальную стружку, грузят ее в тележки и вывозят из цеха. До-статочно надежных автоматиче-ских систем транспортировки стружки пока что не существует.
Устройство, изобретенное Логиным вместе с его товарищем Широкинским,- это железный лоток, опирающийся на резиновые про-кладки и вибрирующий с часто-той полторы тысячи колебаний в минуту. Попавшие в лоток струж-ки под действием вибрации по-слушно ползут в требуемом на-правлении. Впоследствии была со-здана еще одна конструкция транспортера, использующего инерцию груза.
Логину так не терпелось испы-тать свое изобретение, что он со-орудил действующую модель но-вого механизма из рейсшины, пружины и пары технических справочников…
Пройдет немного времени, и инерционные транспортеры на-всегда избавят от ручной уборки стружки.
* * *
Дождеватели — металлоем-кие, громоздкие сооружения. Вес фермы пропорционален кубу ее размеров. Если, напри-мер, увеличить длину фермы только наполовину, то вес ее возрастет в три с половиной ра-за. Поэтому и приходится огра-ничиваться крыльями размахом в сто метров.
Статья, из которой взята эта задача, помещена в журнале «Изобретатель и рационализа-тор» № 6 за 1964 год под руб-рикой «Требуются изобрете-ния». Это новая задача, удач-ное ее решение будет изобрете-нием.
Какие-либо узкоспециальные, знания для решения этой зада-чи не нужны. И все-таки найти решение путем «проб и ошибок» трудно даже для опытного изо-бретателя. Многочисленные «на-скоки» («а что если попробо-вать так…») не приводят к ус-пеху. И не могут привести. Ра-ботая без методики, на ощупь, изобретатель вынужден перебирать множество вариантов.
Допустим, изобретатель не менее талантлив, чем Эдисон. Но ведь и Эдисону, по его соб-ственному признанию, приходи-лось работать над одним изобре-тением в среднем семь лет. По крайней мере треть этого време-ни уходила на поиски идеи . Вот что говорил изобретатель Нико-лай Тесла, работавший одно время в лаборатории Эдисона:
«Ес-ли бы Эдисону понадобилось найти иголку в стоге сена, он не стал бы терять времени на то, чтобы определить наиболее ве-роятное место ее нахождения. Он немедленно с лихорадочным прилежанием пчелы начал бы осматривать соломинку за соло-минкой, пока не нашел бы пред-мета своих поисков. Его методы крайне неэффективны: он может затратить огромное количество времени и энергии и не достиг-нуть ничего, если только ему не поможет счастливая случайность. Вначале я с печалью наблюдал за его деятельностью, понимая, что небольшие творческие зна-ния и вычисления сэкономили бы ему тридцать процентов тру-да. Но он питал неподдельное презрение к книжному образо-ванию и математическим знани-ям, доверяясь всецело своему чутью изобретателя и здравому смыслу американца».
Внимательно вчитываясь в условия задачи, можно заметить важную особенность, присущую вообще всем изобретательским задачам. Если увеличить длину крыльев машины, говорится в задаче, производительность ма-шины возрастет, но недопусти-мо увеличится вес конструкции. Выигрыш в производительности означает проигрыш в весе. И на-оборот: выигрыш в весе приводит к проигрышу в производительности.
Это общая закономерность — между характеристиками любой машины существует определен-ная зависимость . Конструктор выбирает наиболее благоприят-ное (для конкретных условий) соотношение характеристик. Изобретатель стремится изме-нить это соотношение, сделать так, чтобы выигрыш был по-больше, а проигрыш поменьше. Не случайно А. Эйнштейн, бывший одно время патентным экспертом, писал:
«Сделать изобретение — значит увеличить числи-тель или уменьшить знаме-натель в дроби: произведенные товары/затраченный труд»
Пытаясь обычными способами (в нашем примере изменением длины крыльев) выиграть в чем-то одном, мы проигрываем в другом. В каждой изобретательской задаче есть такое техническое противоречие. Сделать изобретение — значит устран-ить техническое противоречие.
Изобретательских задач очень много, а число присущих им технических противоречий сравнительно невелико. Разные изобретательские задачи, содер-жащие одинаковые технические противоречия, имеют однотип-ные решения.
И в море и в науке самые простые пути — наиболее изведанные. Но в противоположность морю в науке чем путь новее, тем больше он спо-собен дать мореходу.
А. Несмеянов, академик
Отдавая должное терпению, присущему великим изобретателям прошлого, надо ясно видеть, что современный изобретатель может и должен работать иначе. В наше время долгие поиски идеи решения не только свидетельствуют о на-стойчивости изобретателя, они говорят и о плохой организации творческой работы.
Здесь мы сталкиваемся еще с одним распространенным за-блуждением: высокая оценка са-мого изобретения зачастую оши-бочно переносится на методы «делания» этого изобретения. Изобретатель нередко заслужи-вает «пятерку с плюсом» за итог решения и «двойку с минусом» за ход этого решения. Не слу-чайно выдающийся изобретатель Г. Бабат, сравнивая решение изобретательской задачи с вос-хождением на крутую гору, писал так:
«Бредешь, отыскивая во-ображаемую тропинку, по-падаешь в тупик, прихо-дишь к обрыву, снова воз-вращаешься. И когда, на-конец, после стольких му-чений доберешься до вер-шины и посмотришь вниз, то видишь, что шел глупо, бестолково, в то время как ровная широкая дорога бы-ла так близка и по ней лег-ко было взойти, если бы раньше ее знал».
Когда человек ищет решение без системы, мысли «разбегают-ся» под влиянием множества причин. «Каждый из нас,- пи-шет прогрессивный американ-ский психолог Эдвард Торндайк,- при решении интеллек-туальной задачи осаждается буквально со всех сторон раз-личными тенденциями. Каждый отдельный элемент как бы стре-мится захватить сферу влияния на нашу нервную систему, вы-звать свои ассоциации, не счи-таясь с другими элементами и общим их настроением».
Привычные схемы осаждают изобретателя, «блокируют» пу-ти, ведущие к принципиально новым решениям. В этих условиях , как отмечал И. П. Павлов, в особенности горько дают себя знать обычные слабо-сти мысли: стереотипность и предвзятость .
Планомерный поиск, наоборот, упорядочивает мышление, повышает его продуктивность. Мысли как бы концентрируются на одном (главном для данной задачи) направлении. При этом: посторонние идеи оттесняются, уходят, а идеи, непосредственно относящиеся к задаче, сбли-жаются. В результате резко по-вышается вероятность «встре-чи» таких мыслей, соединение которых и даст нам то, чего мы добивались.
Таким образом, поиски решения, ведущиеся по рациональ-ной системе, отнюдь не исключа-ют интуицию (догадку). Напро-тив, упорядочение мышления создает «настройку», благопри-ятную для проявления интуи-ции.
Как мы уже видели, главное в решении изобретательской за-дачи — устранение техническо-го противоречия.
Для методики изобретатель-ства понятие о «технических противоречиях» имеет фундаментальное значение. Вся рацио-нальная тактика решения строится на обнаружении и устранении содержащегося в зада-че технического противоречия. «Охотиться» за противоречия-ми можно, перебирая различные «а если». Это и есть метод «проб и ошибок». Рационально организованный творческий процесс ведется иначе — по опреде-ленной системе.
Методика изобретательства дает алгоритм, разбивающий процесс решения задачи на во-семнадцать последовательных шагов.
ВЫБОР ЗАДАЧИ
Первый шаг: определить, какова конечная цель ре-шения задачи.
Второй шаг: проверить, можно ли достичь ту же цель решением «обходной» задачи.
Третий шаг: определить, решение какой задачи — первоначальной или «об-ходной» — может дать больший эффект.
Четвертый шаг: опреде-лить требуемые количест-венные показатели (ско-рость, производительность, точность, габариты и т. п.) и внести «поправку на вре-мя».
Пятый шаг: уточнить требования, вызванные конкретными условиями, в которых предполагается реализация изобретения.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ СТАДИЯ
Первый шаг: определить идеальный конечный ре-зультат (ответить на во-прос: «Что желательно по-лучить в самом идеальном случае?»).
Второй шаг: определить, что мешает получению идеального результата (от-ветить на вопрос: «В чем состоит « помеха»?»).
Третий шаг: определить, почему мешает (ответить на вопрос: «В чем непосредственная причина «по-мехи»?»).
Четвертый шаг: опреде-лить, при каких условиях ничто не мешало бы полу-чить идеальный результат (ответить на вопрос: «При каких условиях исчезнет «помеха»?»).
ОПЕРАТИВНАЯ СТАДИЯ
Первый шаг: проверить возможность устранения технического противоречия с помощью таблицы типо-вых приемов.
Второй шаг: проверить возможные изменения в среде, окружающей объ-ект, и в других объектах, работающих совместно с данным.
Третий шаг: перенести решение из других отрас-лей техники (ответить на вопрос: «Как решаются в других отраслях техники задачи, подобные дан-ной?»).
Четвертый шаг: приме-нить «обратные» решения (ответить на вопрос: «Как решаются в технике зада-чи, обратные данной, и не-льзя ли использовать эти решения, взяв их, так ска-зать, со знаком минус?»).
Пятый шаг: использо-вать «прообразы» природы (ответить на вопрос: «Как решаются в природе более или менее сходные зада-чи?»).
СИНТЕТИЧЕСКАЯ СТАДИЯ
Первый шаг: определить, как должны быть изменены после изменения одной ча-сти объекта другие его ча-сти.
Второй шаг: определить, как должны быть измене-ны другие объекты, рабо-тающие совместно с дан-ным.
Третий шаг: проверить, может ли измененный объ-ект применяться по-новому.
Четвертый шаг : исполь-зовать найденную техниче-скую идею (или идею, об-ратную найденной) при ре-шении других технических задач.
Процессрешения изобретательской задачи начинает-ся с ее выбора. В большинстве случаев изобретатель получает уже сформулированное задание. Казалось бы, первые пять ша-гов алгоритма не могут дать ничего нового. Однако это не так. Нельзя принимать на веру зада-чи, сформулированные другими. Если бы они были правильно сформулированы, их скорее все-го решили бы те, кто впервые их встретил.
В условиях задачи есть два указания: какова цель (чего на-до достичь) и каковы пути до-стижения этой цели (что надо создать, улучшить, изменить). Цель почти всегда выбирается правильно. А пути к этой цели почти всегда указываются не-верно. Та же цель может быть достигнута и другими путями.
Пожалуй, это самая распрост-раненная ошибка при постанов-ке задачи. Изобретателя ориен-тируют на достижение какого-то результата при создании но-вой машины (процесса, механиз-ма, прибора и т. д.). Внешне это выглядит логично. Есть маши-на, скажем, М 1, дающая резуль-тат P 1. Теперь нужно получить результат Р 2 , и, следовательно, нужна машина М 2 . Обычно Р 2 больше P 1 , поэтому кажется очевидным, что М 2 должно быть больше М 1 .
С точки зрения формальной логики здесь все верно. Но ло-гика развития техники — это логика диалектическая. Она дол-жна учитывать многие факто-ры — общий уровень техниче-ского развития, его перспек-тивные направления, матери-альные возможности и т. д. и т. п. И естественно, чтобы по-лучить двойной результат, во-все не обязательно использовать удвоенные средства.
Вспомним, например, задачу об увеличении производительно-сти дождевальных машин. Ста-тья, из которой взята эта зада-ча, написана высококвалифици-рованным специалистом. Но с точки зрения методики изобре-тательства задача дана в невер-ной, -«тупиковой» формулиров-ке. Чтобыповысить производи-тельность дождевальной машины, надо увеличить размах крыльев. При этом неизбежно увеличится их вес. Следователь-но, говорится в задаче, надо как-то облегчить крылья, повы-сить их удельную прочность. Задача сформулирована так, что подталкивает мысль изобретателя в определенном направлении: нужно использовать пластмас-сы, увеличить эффективность распылителей.
Крылья дождевальной маши-ны рассчитаны на определенную нагрузку. Надо полагать, кон-структоры знают свое дело и не преследовали цель специально создать крылья потяжелее... Ко-нечно, можно повысить удель-ную прочность крыльев. Но то-гда возрастет стоимость агрега-та. Это не изобретательский путь. Пластмассы? Что ж, уже
известны дождевальные машины с надувными крыльями. Такие машины хороши, когда нужен сравнительно небольшой размах крыльев. С увеличением длины надувных крыльев резко возра-стает их объем, «парусность». В нашей же задаче речь идет именно о «длиннокрылых» ма-шинах.
Резервы традиционной кон-струкции дождевальной машины уже исчерпаны. Но задача «на-целивает» на усовершенствова-ние именно этой традиционной конструкции.
Вулканизаторщик Днепропетровского автомобильного парка Халит Рамазанович Юнисов когда-то работал поваром в мос-ковском ресторане «Метрополь», был шахтером, золотоискателем в Бодайбо. Профессии менялись, но неизменным оставалось стремле-ние внести в свое Дело что-то но-вое. Внушительный список новшеств, предложенных Юнисовым, начинается рецептами супов и кончается оригинальным способом использования старых автомо-бильных покрышек.
Кстати сказать, эта проблема в широком масштабе не решена до сих пор, хотя над ней работали крупные научно-исследовательские организации.
В самом деле, резина — боль-шой дефицит, а тысячи тонн ста-рых покрышек, изготовленных из высококачественного сырья, ист-левают на свалках без всякой пользы. По методу, предложенно-му изобретателем, в пресс-фор-му накладывают куски старой по-крышки, обматывают их лентой сырой резины и помещают в печь. Полученные детали отли-чаются высокой прочностью и из-носоустойчивостью. Например, ре-зиновые втулки для блюминга, сделанные Халитом Рамазановичем по просьбе металлургов за-вода имени Петровского, простоя-ли почти в двадцать раз дольше обычных. Метод днепропетров-ского изобретателя получил под-держку Научно-исследовательско-го института резиновой промыш-ленности.
Первый этап творческого про-цесса имеет целью корректиров-ку исходной задачи. Методика изобретательства вводит поня-тие идеальной машины, это об-легчает правильный выбор за-дачи.
Конструктор каждой машины стремится к определенному иде-алу и развивает эту идею по своей линии. Но в конечном счете эти линии сходятся в одну точку — подобно тому, как схо-дятся у полюса меридианы. «По-люсом» для всех линий развития является «идеальная маши-на».
Идеальная машина — это условный эталон, обладаю-щий следующими особенно-стями:
1. Вес и габариты ма-шины должны быть пре-дельно малы.
2. Все части идеальной машины все время выпол-няют полезную работу в полную меру своих расчет-ных возможностей.
Изобретателю надо твердо помнить: многие так называе-мые трудные задачи только по-тому и трудные, что в них со-держатся требования, противо-речащие главной тенденции в развитии машин — стремлению машин «быть повоздушнее». По-чти все темники пестрят слова-ми: «Создать устройство, кото-рое…» Но зачастую никакого устройства как раз и не нужно создавать: вся «соль» задачи состоит в том, чтобы обеспечить требуемый результат «без ничего» или «почти без ничего».
Первый этап алгоритма по-зволяет последовательно откор-ректировать задачу, «нацелив» ее на возможно большее при-ближение совершенствуемого объекта к идеальной машине.
Для достижения конечной це-ли есть по меньшей мере два пу-ти — прямой и «обходной». Прямой, как правило, указан в условиях задачи. «Обходной» нетрудно выявить, отчетливо представив себе конечную цель. Предпочтение, конечно, должно быть отдано той задаче, решение которой больше приблизит со-вершенствуемый объект к иде-альной машине.
Четвертый шаг вносит «по-правку на время»: решение за-дачи, разработка конструкции и ее вещественное воплощение требуют времени. За это время другие изобретатели улучшат другие машины, «конкурирую-щие» с данной. Поэтому надо по-высить желательные сегодня по-казатели на десять — пятна-дцать процентов.
Пятый шаг начинается с уточ-нения масштаба задачи, которая может иметь различные реше-ния в зависимости от того, от-носится ли она ко многим объ-ектам или только к одному. Важно также учесть и конкрет-ные условия, например, наличие тех или иных материалов, ква-лификацию обслуживающего персонала и т. д.
После проверки и уточнения задачи следует перейти к анали-тической стадии.
Мышлениеизобретающего человека имеет характер-ную особенность: изобретатель как бы строит ряд мысленных моделей и экспериментирует с ними. При этом исходной моделью чаще всего служит та или иная уже существующая маши-на. Такая исходная модель имеет ограниченные возможно-сти развития, сковывающие во-ображение. В этих условиях трудно прийти к принципиально новому решению.
Иначе обстоит дело, если изо-бретатель начинает с определе-ния идеального конечного ре-зультата (первый шаг аналитической стадии). И тут в качестве исходной модели принимается идеальная схема — предельно упрощенная и улучшенная. Дальнейшие мысленные экспе-рименты не отягощаются гру-зом привычных конструктивных форм и сразу же получают наи-более перспективное направле-ние: изобретатель стремится до-стичь наибольшего результата наименьшими средствами.
Что же мешает достижению этого результата?
При попытке получить желае-мое (используя уже известные способы) возникает «помеха»: приходится расплачиваться до-полнительным весом или увели-чением объема, усложнением эксплуатации или увеличением стоимости машины, уменьшени-ем производительности или не-допустимым снижением надеж-ности. Это и есть техническое противоречие, присущее данной задаче.
Каждая «помеха» обусловле-на определенными причинами. Третий шаг аналитической ста-дии — нахождение этих причин. Когда причина «помехи» найде-на, можно сделать еще один шаг и определить, при каких условиях исчезнет «помеха».
При анализе очень важно не предрешать заранее, возможен или невозможен тот или иной путь. Это не так просто. Изобре-татель невольно выбирает путь, кажущийся ему более реаль-ным. А это, как правило, приво-дит к малоэффективным реше-ниям.
Анализ позволяет шаг за ша-гом перейти от общей и весьма неопределенной задачи к дру-гой, значительно более простой. Но бывает и так, что причина технического противоречия яс-на, а как устранить ее, неиз-вестно. В этих случаях надо пе-реходить к следующей — опера-тивной стадии работы над изо-бретением.
Как мы уже говорили, суще-ствует сравнительно небольшое число типовых противоречий. (На стр. 12-13-14-15 мы приводим список, включающий тридцать пять наиболее распро-страненных приемов устранения технических противоречий.)
Частота применения приемов различна. В результате изуче-ния примерно пяти тысяч изо-бретений была составлена таб-лица, показывающая, какими приемами чаще всего устраня-ются те или иные типовые тех-нические противоречия. Зная, что желательно изменить (вес, длину, скорость и т. д.) и что этому мешает, можно, пользуясь таблицей, указать наиболее ве-роятные решения. Разумеется, таблица дает решения в общем виде. Применительно к требова-ниям каждой задачи нужно кон-кретизировать эти решения. Ма-стерство изобретателя на этом этапе работы заключается в умении пользоваться идеями, выраженными в общих форму-лах приемов.
Если таблица не дает удовле-творительного решения, следует продолжить оперативную ста-дию.
Прогресс в разных отраслях техники идет неравномерно: это обуславливает массовое «пересе-ление» технических идей. Ха-рактерная особенность современ-ной техники состоит в том, что «разрывы» между уровнями, достигнутыми в отдельных ее отраслях, быстро меняются: ино-гда увеличиваются, иногда уменьшаются. Каждый день приносит нечто новое в той или иной отрасли техники. Это но-вое имеет общетехническое зна-чение.
Ныне нельзя быть только «отраслевым» изобретателем. Даже отличное знание «своей» отрасли техники уже недоста-точно для эффективного реше-ния современных изобретатель-ских задач. Изобретателю необ-ходимо систематически следить за успехами науки и техники, переносить новые приемы и идеи в «свою» отрасль.
После того как найдена тех-ническая идея, решающая по-ставленную задачу, изобретатель приступает к синтетиче-ской стадии творческого про-цесса.
Обычно найденная идея отно-сится к какой-то одной части исходного объекта. Но эта «ча-стичная» идея нередко создает возможность (а порой и необхо-димость) соответственно изме-нить другие части объекта, ра-ботающие совместно с изменен-ной частью. Более того, появ-ляется возможность изменить и методы использования всего объекта. Происходит нечто вро-де цепной реакции: первоначаль-ное «частичное» изменение вы-зывает цепочку других измене-ний. В результате слабая вна-чале идея крепнет, становится более сильной.
НЕТ, ЛОГИКА НЕ ЦЕПИ ТВОРЧЕСТВА
И. Кнунянц, академик .
Проследимза ходом решения приведенной выше за-дачи о дождевальной машине.
В данном случае мы начнем прямо с аналитической стадии и не будем рассматривать «обход-ных» задач, связанных с воз-можностью усовершенствования других типов дождевальных ма-шин. Это несколько осложнит решение, но зато сделает его более показательным: решение будет относиться к той машине, о которой говорится в задаче. Итак, анализ (рис.4).
ПЕРВЫЙ ШАГ
Вопрос: что желательно получить в самом идеаль-ном случае?
Ответ: крылья дождева-теля должны при той же металлоемкости стать вдвое длиннее.
ВТОРОЙ ШАГ
Вопрос: в чем состоит «помеха»?
Ответ: увеличить длину консольного крыла, не ме-няя его веса,- значит сде-лать крыло менее проч-ным. Оно не выдержит подвешенного к нему гру-за-шлангов и разбрызгивателей. При очень боль-шой длине крыло прогнет-ся даже под действием собственного веса.
ТРЕТИЙ ШАГ
Вопрос: в чем состоит непосредственная причина «помехи»?
Ответ: с увеличением длины крыла резко возра-стает изгибающий момент, создаваемый подвешен-ным к крылу грузом.
ЧЕТВЕРТЫЙ ШАГ
Вопрос: при каких усло-виях исчезнет «помеха»?
Ответ: если «длина вы-носа» груза увеличится, а изгибающий момент оста-нется прежним. Изгибаю-щий момент зависит от «длины выноса» и веса груза. «Длину выноса» мы хотим увеличить. Следова-тельно, для сохранения прежнего изгибающего мо-мента надо уменьшить вес груза — шлангов, распыли-телей.
 |
Анализ задачи
ЧЕТВЕРТЫЙ ШАГ
При каких условиях исчезает «помеха»?
Если «длина выноса» груза увеличится, а изги-бающий момент останет-ся прежним. Иными сло-вами, надо уменьшить вес груза — шлангов и распылителей.
ТРЕТИЙ ШАГ
В чем непосредствен-ная причина этой «по-мехи»?
С увеличением длины крыла растет изгибаю-щий момент, создавае-мый грузом.
ВТОРОЙ ШАГ
В чем состоит «поме-ха»?
Длинное и легкое кры-ло не выдержит груза — шлангов и разбрызгива-телей.
ПЕРВЫЙ ШАГ
Что желательно полу-чить в самом идеальном случае?
Чтобы крылья дожде-вателя — при той же ме-таллоемкости — стали вдвое длиннее.
Анализ привел к несколько неожиданному выводу: надо уменьшать не вес крыла, а вес гидросистемы, которая подвеше-на к крылу. Вес этот очень не-велик по сравнению с весом са-мого крыла. Поэтому до сих пор думали только над уменьшением веса крыла… Здесь вряд ли пока можно придумать что-нибудь более эффективное, чем уже известные надувные крылья. Но, как мы говорили, для ши-рокозахватных дождевателей пневматические крылья мало-пригодны.
Логика анализа шаг за шагом выводит на правильный путь. В самом деле, крылья сущест-вуют только для того, чтобы поддерживать груз. Не будет груза — не будет и крыльев. Представьте себе, что надо поддерживать над землей гирю ве-сом в три килограмма, находя-щуюся на расстоянии двухсот метров от трактора. Груз неве-лик, на месте его можно под-нять одним пальцем. Но чтобы поднять его на двухсотметровом расстоянии, потребуется гро-моздкое крыло-консоль. Это крыло будет весить несколько тонн — ведь ему приходится нести и собственный вес.
Если крыло правильно рас-считано, в нем нет лишнего ве-са. Такое крыло почти невозможно облегчить. Другое де-ло — поднимаемый груз. Умень-шить его вдвое — значит вы-играть не полтора килограмма, а тонны, ибо уменьшится и вес крыла. А если уменьшить вес груза на три килограмма (толь-ко на три килограмма!), вы-игрыш будет равен весу всего крыла.
В сущности, задача трудна лишь потому, что внимание при-ковывается к «большому» гру-зу — весу крыльев. При бесси-стемных поисках не так просто сообразить, что этот «большой» груз — следствие «малого» гру-за, и решать задачу надо с дру-гого конца.
Итак, нам нужно уменьшить вес шлангов и разбрызгивате-лей. Очевидно, что «лишнего» веса в них нет (или его немно-го). Для опытного изобретателя уже ясно, что можно сделать. Однако методика позволяет про-должить планомерное решение.
Первый шаг оперативной ста-дии — использование типовых приемов устранения техническо-го противоречия. В данном слу-чае мы столкнулись с противо-речием «длина — вес». Обра-тимся к таблице. Она даёт че-тыре способа (№№ 8, 14, 15, 29): принцип антивеса, принцип сфероидальности, принцип ди-намичности, использование пневмо- и гидроконструкций.
Аналитическая стадия суще-ственно сузила задачу. Мы те-перь не думаем о снижении ве-са крыльев. Нас интересует только уменьшение веса гидро-системы — этого пассивного груза, подвешенного к крыльям дождевателя. Надо проверить применимость четырех типовых способов, «рекомендуемых» таб-лицей. Принцип антивеса озна-чает в данном случае соедине-ние груза с объектами, обладаю-щими подъемной силой, или самоподдерживание груза. Кста-ти сказать, в свое время было запатентовано несколько изоб-ретений, предлагающих исполь-зовать для поддержания раз-брызгивателей аэростаты. Это сложновато. Другое дело — самоподдерживание груза. Мо-жет ли груз (шланги, разбрыз-гиватели) «самостоятельно» ви-сеть в воздухе?
Не каждый решающий зада-чу ответит на этот вопрос (хотя ответ напрашивается сам собой). Но идея, начавшая возни-кать в ходе анализа, теперь становится более определенной. Конструкция дождевателя очень далека от идеальной машины. Громоздкие и тяжелые крылья постоянно несут нагрузку, а ведь груз должен быть поднят над землей только в момент по-лива. Планомерное решение шаг за шагом приводит к мысли, что крылья не нужны (или нужны только в тот момент, когда груз поднят). Разбрызгиватели должны сами висеть над землей. Эта мысль еще более укрепляется, когда «примериваешь» к задаче другие типовые приемы, «вы-данные» таблицей. Принцип сфероидальности, правда, в данном случае неприменим. Но принцип динамичности подтвер-ждает: жесткие крылья не нуж-ны. Наконец, последний из «выданных» таблицей принци-пов прямо подводит к решению: груз должен поддерживаться в воздухе за счет гидрореактив-ной силы.
Напор воды в гидросистеме (23 метра на конце крыльев) достаточен для самоподдержа-ния «леек». Вся громоздкая си-стема крыльев поддерживает «лейки», когда они не нужны, в нерабочем положении…
Расчет показывает, что лег-кая гидросистема может сама себя поддерживать и передвигать. Но даже если гидрореак-тивной силы было бы недостаточно, следовало хотя бы ча-стично облегчить крылья. Пусть в нерабочем положении эти легкие крылья будут опу-щены вниз. При поливе гидрореактивная сила поднимет кон-цы крыльев.
Выигрыш может быть разный (от нескольких процентов веса крыла до полного отказа от крыльев), но это чистый выиг-рыш! Есть явный смысл его использовать.
Мы рассказалио методике изобретательства лишь в общих чертах. Подроб-ное изложение читатель найдет в литературе. В книгах и бро-шюрах по методике изобретательства детально рассмотрена технология творческого про-цесса, приведены разборы учеб-ных задач, освещен опыт внед-рения методики.
Основная форма распростра-нения методики изобретатель-ства — семинары, рассчитанные на двадцать — тридцать часов занятий и тридцать — пятьде-сят часов самостоятельной про-работки изобретательских за-дач. За последние годы такие семинары проводились на ряде предприятий Москвы, Баку, Че-лябинска. Ставрополя, Донецка и других городов. Теоретиче-ские занятия на этих семинарах сопровождались решением но-вых изобретательских задач. Таким образом, методика испытывалась непосредственно на практике. С ее помощью уда-лось решить сотни сложных изобретательских задач.
Сейчас наступило время перейти от проведения отдель-ных семинаров к широкому и систематическому обучению творческому мастерству. Неко-торые шаги в этом направлении уже сделаны. В Челябинске на курсах переподготовки инженер-но-технических работников ме-тодика изобретательства вклю-чена в число постоянных пред-метов. Лекции здесь читает заслуженный изобретатель РСФСР инженер А. Трусов. Аналогичную работу ведет в Совнархозе Узбекской ССР ин-женер Л. Левенсон. Системати-чески выступает с лекциями по методике изобретательства за-служенный рационализатор Ли-товской ССР инженер Ю. Чепеле.
Интересный опыт массового обучения изобретательскому ма-стерству был поставлен на став-ропольском заводе «Красный металлист». Впоследствии пред-седатель Ставропольского крайсовета ВОИР П. Свешников писал:
«Методика представляет громадную ценность для изо-бретателей и рационализато-ров. Она помогает решать за-дачи в сжатые сроки, не те-ряя времени на «прыжки » из стороны в сторону».
К таким же выводам пришли и другие участники «ставро-польского эксперимента»:
«Систематизация пути от правильной постановки задачи до ее решения необходима всем творческим работникам. В технических вузах должен быть специальный курс, обучающий творческому приме-нению полученных знаний.
Л. ИВАНОВ, главный инженер завода «Красный металлист».
«Считаю, что методика учит строгой последовательности и логичности мышления, учит правильно выбирать задачу и помогает ее решать. Семинары дают большую практическую пользу, необходимо проводить их в широких масштабах. Распространение методики изо-бретательства будет способ-ствовать росту массового дви-жения новаторов.
Н. ЦАПКО. председатель заводского Сове-та ВОИР.
«Многие задачи были бы давно решены, если бы поис-ки велись не наобум, а по стройной системе. Решать изобретательские задачи мо-жет каждый грамотный рабо-чий, техник и инженер.
Г. ПЕТ-РОВ, инженер.
1. Принцип дробления
Разделить объект на части, независимые друг от дру-га или соединенные гибкими связями.
Пример. Авторское свидетельство № 161247. Подводное транспортное судно, корпус которого имеет цилиндрическую форму, отличающееся тем, что с целью уменьшения осадки судна при полной его загрузке корпус судна выполнен из двух рас-крывающихся шарнирно сочлененных полуцилинд-ров.
2. Принцип вынесения
Отделить от объекта «мешающую» часть или, наобо-рот, выделить единственную нужную часть (или свой-ство).
Пример. Авторское свидетельство № 153533. Устройство для защиты от рентгеновских лучей, от-личающееся тем, что с целью защиты от ионизиру-ющего излучения головы, плечевого пояса, позво-ночника, спинного мозга и гонад пациента при флю-орографии, например, грудной клетки, оно снабже-но защитными барьерами и вертикальным, соответ-ствующим позвоночнику стержнем, изготовленными из материала, не пропускающего рентгеновские лучи.
Целесообразность этой идеи очевидна. Зачем, про-свечивая грудную клетку, «попутно» облучать самые чувствительные части человеческого тела?! Изобретение выделяет наиболее вредную часть потока и блокирует ее. Заявка, подана в 1962 году, между тем это простое и нужное изобретение могло быть сделано значительно раньше.
3. Принцип местного качества
Разделить объект на части так, чтобы каждая часть могла быть изготовлена из наиболее подходящего мате-риала и находилась в условиях, наиболее соответствую-щих ее работе.
Пример. Деревянные балки, армированные стек-ловолокном. Прочность таких балок вдвое больше, чем у обычных.
4. Принцип асимметрии
Машины рождаются симметричными. Это их тради-ционная форма. Поэтому многие задачи, трудные по от-ношению к симметричным объектам, легко решаются нарушением симметрии.
Пример. Тиски со смещенными губками. В отли-чие от обычных они позволяют зажимать в верти-кальном положении длинные заготовки.
5. Принцип объединения
Соединить однородные (или предназначенные для смежных операций) объекты.
Пример. Патент США № 3154790. Жилетка с при-стегивающимися (на молнии) рукавами.
6. Принцип совмещения
а) Один объект поочередно работает в нескольких ме-стах.
б) Один объект одновременно выполняет несколько функций, благодаря чему отпадает необходимость в дру-гих объектах.
7. Принцип «матрешки»
Один объект размещается внутри другого, который в свою очередь находится внутри третьего… и т. д.
Пример. Авторское свидетельство № 162321. Ван-на для плавки магния с электрическим обогревом, отличающаяся тем, что с целью сокращения време-ни для замены электродов последние выполнены в виде двух полых цилиндров, установленных один в другом.
8. Принцип «антивеса»
а) Компенсировать вес объекта соединением с други-ми объектами, обладающими подъемной силой.
б) Самоподдерживание объекта за счет аэродинами-ческих, гидродинамических и т. п. сил.
Пример. Использование аэродинамической подъ-емной силы для частичной компенсации веса тяжело-весного наземного транспорта.
9. Принцип предварительного напряжения
Заранее придать объекту изменения, противополож-ные недопустимым или нежелательным рабочим изме-нениям.
Пример. Авторское свидетельство № 84355. Заго-товку турбинного диска устанавливают на вращаю-щийся поддон. Нагретая заготовка по мере охлаж-дения сжимается. Но центробежные силы (пока за-готовка не потеряла пластичности) как бы отштам-повывают заготовку. Когда же деталь остынет, в ней появляются сжимающие усилия, как в предвари-тельно напряженном железобетоне.
10. Принцип предварительного исполнения
Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие без затрат времени на их доставку и с наиболее удобного места.
Пример. Авторское свидетельство № 162919. Способ снятия гипсовых повязок с помощью проволочной пилы, отличающийся тем, что с целью пре-дупреждения травм и облегчения снятия повязки пилу помещают в предварительно смазанную под-ходящей смазкой трубку, выполненную, например, из полиэтилена, и загипсовывают в повязку при ее наложении.
11. Принцип «заранее подложенной подуш-ки»
Компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными сред-ствами.
Пример. Аварийные металлические кольца, зара-нее надеваемые на обод колеса и позволяющие добраться до ремонтной базы на спущенной шине.
12. Принцип эквипотенциальности
Исторически многие производственные процессы складывались так, что перемещение обрабатываемого объекта в пространстве представляло собой прихотливо изогнутую кривую. Между тем «траекторию движения» почти всегда можно расположить только в одной плос-кости. В идеальном случае объект должен перемещать-ся по прямой линии или окружности. Всякий дополни-тельный изгиб затрудняет работу, осложняет автомати-зацию.
Пример. Авторское свидетельство № 110661. Кон-тейнеровоз, в котором контейнер не грузится в ку-зов, а чуть-чуть приподнимается с гидроприводом и устанавливается на опорную скобу. Такая машина не только работает без крана, но и перевозит значительно более высокие контейнеры.
13. Принцип «наоборот»
а) Сделать движущиеся части системы неподвижными, а неподвижные — движущимися.
б) Перевернуть объект «вверх ногами».
Пример. Авторское свидетельство № 66269. Осве-тительный снаряд, снабженный парашютом с пру-жинным каркасом и осветительной звездочкой, на-правляющей световые лучи вверх и помещенной над куполом парашюта. Последний отличается тем, что с целью использования парашюта в качестве рефлектора для направления световых лучей осве-тительной звездочки вверх и затенения земли в вер-шине помещен груз, предназначенный для опуска-ния парашюта вершиной вниз.
14. Принцип сфероидальности
Перейти от прямолинейных частей объекта к криво-линейным, от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба или параллелепипеда,- к шаровым конструкциям.
Пример. Жидкий металл в доменной печи, про-никая между огнеупорными кирпичами, вызывает быстрый износ футеровки. Износ уменьшается, ес-ли футеровка имеет сферическую форму. При та-кой форме футеровки кирпичи меньше нагрева-ются. Кроме того, чугуну труднее проникнуть в наиболее уязвимые (угловые) места.
15. Принцип динамичности
Характеристики объекта (вес, габариты, форма, аг-регатное состояние, температура, окраска и т. д.) долж-ны быть меняющимися и оптимальными на каждом эта-пе процесса.
16. Принцип частичного решения
Получить 99 процентов требуемого эффекта намно-го легче, чем получить все сто процентов. Задача пе-рестает быть трудной, если отказаться от одного про-цента требований (что нередко можно сделать).
Пример. Глобус, выполненный в виде двадцати-гранника (икосаэдра). Такой глобус, близкий по форме к сферическому, легко изготовить. Кроме того, он может быть превращен в плоскую геогра-фическую карту.
17. Принцип перехода в другое измерение
а) Трудности, связанные с движением (или размеще-нием) объекта по линии, устраняются, если объект при-обретает возможность перемещаться в двух измере-ниях (то есть по плоскости). Соответственно задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, упрощаются при переходе к про-странству трех измерений.
б) Многоэтажная компоновка объектов вместо одно-этажной.
Пример. Авторское свидетельство № 1S3073. Устройство для очистки и выравнивания поверхно-сти льда катков, устанавливаемое на автомашине, включающее нож и систему тяг, отличающееся тем, что с целью увеличения маневренности автома-шины устройство смонтировано под шасси автомо-биля.
18. Принцип изменения среды
Для интенсификации процессов (или устранения со-путствующих процессам вредных факторов) надо изме-нить среду, в которой протекают эти процессы.
Пример. Искусственное увеличение содержания углекислого газа в воздухе теплиц и парников. В результате овощные культуры созревают вдвое бы-стрее, а урожай увеличивается в три — шесть раз.
19. Принцип импульсного действия
При недостатке энергии или мощности надо перейти от непрерывного действия к импульсному.
Пример. Авторское свидетельство № 105017. Способ получения высоких и сверхвысоких дав-лений, отличающийся тем, что высокие и сверхвы-сокие давления воспроизводят в результате им-пульсного электрического разряда внутри объема любой проводящей или непроводящей жидкости, находящейся в открытом или закрытом сосуде.
20. Принцип непрерывности полезного дей-ствия
а) Работа должна вестись непрерывно — машина не должна стоять без дела.
б) Полезная работа должна осуществляться без хо-лостых и промежуточных (транспортных) ходов.
в) Переход от поступательно-возвратного движения к вращательному.
Пример. Авторское свидетельство № 126440. Спо-соб многоствольного бурения скважин двумя ком-плектами труб. При одновременном бурении двух-трех скважин применяется ротор с несколькими стволами, включаемыми в работу независимо друг от друга, и два комплекта бурильных труб, пооче-редно поднимаемых и опускаемых в скважины для смены сработанных долот. Операции по смене до-лот совмещаются во времени с автоматическим бурением в одной из скважин.
21. Принцип проскока
Вредные или опасные стадии процесса должны пре-одолеваться на большой скорости.
Пример. Патент ФРГ №1134821. Устройство для разрезания тонкостенных пластмассовых труб боль-шого диаметра. Особенность устройства — большая скорость движения ножа. Нож рассекает трубу так быстро, что та не успевает деформироваться.
22. Принцип «обратить вред в пользу»
Вредные факторы могут быть использованы для по-лучения положительного эффекта.
23. Принцип «клин — клином»
Вредный фактор устраняется за счет сложения с дру-гим вредным фактором.
Пример. Новый тип телефонных наушников, ко-торыми можно пользоваться и при сильном шуме. Специальный генератор воспроизводит внешние шумы с таким сдвигом по фазе, что оба шума взаим-но гасят друг друга.
24. Принцип «перегибания палки»
Усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.
Пример. Холодильные установки для сжижения гелия нуждаются в смазке, а смазка замерзает при сверхнизких температурах. Академик П. Капица в своей машине для сжижения гелия устроил зазор между поршнем и цилиндром, дав возможность газу свободно вытекать через этот зазор. При утеч-ке газ расширяется настолько быстро, что создает-ся противодавление, мешающее вытеканию новых порций газа.
25. Принцип самообслуживания
а) Машина должна сама себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции.
б) Использование отходов (энергии, вещества) для выполнения вспомогательных операций.
Пример. Авторское свидетельство № 153152. Устройство для охлаждения двигателя внутреннего сгорания, отличающееся тем, что с целью повыше-ния интенсивности охлаждения за вентилятором установлен эжектор, использующий кинетическую энергию выхлопных газов для подсоса дополнитель-ного количества охлаждающего воздуха.
26. Принцип копирования
Вместо сложного, дорогостоящего или хрупкого объ-екта используются его упрощенные, дешевые и проч-ные копии.
Пример. Система городских электрических часов.
27. Дешевая недолговечность взамен доро-гой долговечности
Пример. Резец, режущая пластинка которого име-ет пять граней. Если затупилась одна грань, мож-но быстро ввести в действие другую.
28. Замена механической схемы электриче-ской или оптической
Пример . Реостат, в котором нет трущихся частей. Пространство между контактом и переменным со-противлением заполнено полупроводниковым ма-териалом. Под действием бегающего светового зайчика полупроводник начинает проводить ток, замыкая цепь.
29. Использование пневмоконструкций и гидроконструкций
Вместо «твердых» конструкций используются конст-рукции, «сделанные из воздуха или воды». Сюда отно-сится, в частности, использование воздушной подушки и гидрореактивных устройств.
Пример. Авторское свидетельство № 161792. Уплотнительное устройство для электронных за-зоров в сводах дуговых печей. Чтобы создать в печи необходимую атмосферу, уплотнительное уст-ройство выполнено в виде кольца со стенками коробчатого, открытого в сторону электродов, сече-ния, внутрь которого тангенциально подают струю воздуха или азота, отжимающую дымовые газы обратно в печное пространство.
30. Использование гибких оболочек (вклю-чая использование тонких пленок)
Пример. Надувная колыбель, которая в сложен-ном виде легко помещается в дамской сумочке.
31. Использование магнитов и электромаг-нитов
32. Изменение прозрачности или окраски
Пример. Прозрачные бинты, позволяющие наблю-дать за состоянием раны, не снимая повязки.
33. Объекты, взаимодействующие с дан-ным объектом, должны быть сделаны из того же материала
Пример. Авторское свидетельство № 162215. Спо-соб изолировки мест соединений в лобовых ча-стях обмоток статоров электрических машин путем заливки компаунда в форму, устанавливаемую на месте соединения. Для увеличения электрической прочности изоляции головок форму выполняют из изоляционного материала и используют как эле-мент изоляции.
34. Принцип отброса ненужных частей
Выполнившая свое назначение часть объекта не долж-на оставаться мертвым грузом — ее следует отбросить (растворить, испарить и т. д.).
Пример. Патент США № 3160950. Чтобы не по-страдали чувствительные приборы при резком стар-те ракеты в космос, их погружают в пенопласт, ко-торый, сослужив свое дело, легко испаряется в кос-мосе.
35. Изменение агрегатного состояния объ-екта
Пример. Авторское свидетельство № 162580. Спо-соб изготовления полых кабелей с каналами, обра-зованными трубками, скрученными вместе с токоведущими жилами, с предварительным упрочнением трубок веществом, удаляемым из них после изготовления кабелей. Чтобы упростить технологию, в качестве указанного вещества применяют парафин, который заливают в трубки перед скруткой их с жи-лами, а после изготовления кабеля расплавляют и выливают из трубок.
|
Какие |
||||||
|
Вес |
Длина |
Площадь |
Объем |
Скорость |
Форма |
|
| Вес | IIIIIIIII | 1, 8, 29, 34 |
29, 30, 8, 34 |
29, 34, 6, 9 |
2, 8, 11, 12 |
9, 14, 24, 6 |
| Длина | 8, 14, 15, 29 |
IIIIIIIII | 4, 14, 15, 17 |
7, 17, 14 | 13, 14 | 1, 8, 9 |
| Площадь | 2, 14, 29, 30 |
14, 5 | IIIIIIIIII | 7, 14, 17 | 29, 30 | 8, 14 |
| Объем | 2, 14, 29, 8 |
1, 7 | 1, 7 | IIIIIIIII | 29 | 1, 15 |
| Скорость | 8, 31, 13 | 18 | 29, 30 | 7, 29 | IIIIIIIII | 32 |
| Форма | 8, 9, 29 | 29, 34 | 34, 4 | 34, 14, 15, 4 |
34 | IIIIIIIII |
| Энергия | 12, 8, 34 | 12 | 18, 15, 19 | 10 | 12 | |
| Мощность | 12, 8, 34 | 1, 10, 35 | 35 | 10 | ||
| Материал, вещество |
35, 6, 29, 18 |
35 | 35, 18 | 35, 18, 20 | 35 | 35, 14, 16 |
| Производительность | 5, 6, 8, 20 | 14, 2, 28, 29 |
2, 6, 18, 10 |
2, 6, 18, 34 |
11, 20, 28 | 14, 10, 4 |
| Надежность | 3, 8, 9, 29 | 1, 9, 16, 14 |
16, 17, 9, 14 |
16, 3, 9, 14 |
21, 35 | 1, 35 |
| Коэффициент полезного использования |
5, 6, 14, 25 |
14, 29, 5 | 15, 19 | 7, 29, 30 | 10, 13 | 29, 5 |
| Точность | 28, 32, 13 | 9, 28, 29 | 31, 32 | 32, 31 | 10, 28 | 32 |
| Вредные акторы |
19, 22, 23, 24 |
17, 18, 1, |
17, 18, 1, 2 |
17, 18, 1, 2 |
21, 24, 33 | 24, 1, 2, 35 |
| Удобство работы | 1, 2, 8, 15 | 1, 17 | 1, 17 | 1, 15, 35 | 35, 34 | 1, 4, 34 |
| Переменные условия работы |
1, 6, 15, 34 |
35 | 35 | 15, 29, 35 | 35 | 15, 35 |
|
Какие |
Что недопустимо изменится, если решать задачу известными способами |
||||
|
Энергия |
Мощность |
Материал, |
Производительность |
Надежность |
|
| Вес | 8, 12, 34 | 12, 19, 24 | 3, 26, 34, 9 |
5, 6, 13, 12 | 1, 3, 11, 14 |
| Длина | 18, 35 | 1, 35 | 29, 35 | 28, 13 | 1, 9, 14, 29 |
| Площадь | 19 | 19 | 29, 30 | 14, 1, 29. 17 | 10, 29 |
| Объем | 18 | 18 | 29, 30 | 4, 18, 21, 22 | 14, 1 |
| Скорость | 8, 15, 18 | 18, 19 | 9, 19 | 8, 13 | 11 |
| Форма | 34 | 34 | 30 | 26 | 4 |
| Энергия | IIIIIIIII | 6, 19 | 34 | 12, 28 | 19 |
| Мощность | 6, 19 | IIIIIIIII | 34 | 20, 28 | 19, 2 |
| Материал, вещество |
18 | 18 | IIIIIIIII | 35, 18, 29 | 19, 3, 27 |
| Производительность | 35, 10, 26 | 35, 20, 10 | 10, 15, 35 | IIIIIIIII | 13, 35 |
| Надежность | 21 | 21 | 21, 28, 14, 3 |
13, 35 | IIIIIIIII |
| Коэффициент полезного использования |
17, 19, 33 | 17, 19, 33 | 6, 33, 3 | 25, 32 | 9 |
| Точность | 32 | 32 | 32 | 10, 26, 28, 32 | 32 |
| Вредные факторы |
1, 2, 35, 6 |
18, 35, 1, 2 |
35, 33, 21 | 4, 22, 23 | 27, 35, 18, 2 |
| Удобство работы |
1, 4, 35 | 1, 4 | 35 | 35, 1, 4, 31 | 17, 27 |
| Переменные условия работы |
19, 35 | 19, 35 | 3, 35 | 35, 5, 6 | 35 |
|
Какие |
Что недопустимо изменится, если решать задачу известными способами |
||||
|
Коэффициент |
Точность |
Вредные |
Удобства |
Переменные |
|
|
Вес |
6, 14, 25, |
26, 27, 28, |
8, 13, 1, |
6, 13, 25, |
19, 15, 29 |
|
Длина |
7, 2, 35, |
1, 15, 33, |
1, 15, 29 |
14, 15 |
|
|
Площадь |
15, 30 |
29, 18 |
22, 23, 33 |
15, 17, 29 |
15, 30 |
|
Объем |
7, 15 |
22, 23, 33 |
15, 29 |
||
|
Скорость |
14, 20 |
31, 32 |
21, 28, 18, |
||
|
Форма |
33, 1, 21, |
1, 4 |
1, 15, 29 |
||
|
Энергия |
21, 22, 23 |
||||
|
Мощность |
19, 16, 4, |
||||
|
Материал, |
18, 3, 6 |
19, 21, 24 |
15, 18 |
||
|
Производительность |
31, 10, 20, |
1, 10, 16, |
17, 21, 32, |
31, 1, 7, |
1, 15, 7, |
|
Надежность |
9, 11, 36 |
19, 21, 23, |
|||
|
Коэффициент |
IIIIIIIII |
22, 23, 24 |
1, 15 |
||
|
Точность |
16, 32 |
IIIIIIIII |
10, 32, 16, |
1, 32, 35 |
15, 16, 32 |
|
Вредные |
21, 22, 35, |
29, 33, 31, |
IIIIIIIII |
29, 31, 33, |
35, 31, 28, |
|
Удобство работы |
35, 2, 13 |
32, 13 |
23, 21, 22, |
IIIIIIIII |
15, 34 |
|
Переменные |
35, 15 |
35, 11, 32 |
11, 29, 31 |
IIIIIIIII |
|
ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА СЕМИНАРА
ЗАНЯТИЕ ПЕРВОЕ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА
1. Развитие техники происходит закономерно. Эти закономерности могут быть познаны и использова-ны при решении изобретательских задач;
2. Теория изобретательства по-строена на изучении закономерно-стей развития техники и обобще-нии творческого опыта изобретате-лей. Теория учитывает также осо-бенности человеческой психики.
3. Как работает современный изобретатель. Наиболее распрост-раненные ошибки. Метод определе-ния разности.
4. Основные принципы рацио-нальной методики работы над изо-бретением. Примеры решения изо-бретательских задач.
5. Задача № 1 для домашнего ре-шения.
ЗАНЯТИЕ ВТОРОЕ
ИДЕАЛЬНАЯ МАШИНА. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОТИВОРЕЧИЯ
1. Разбор учебной задачи № 1.
2. Тенденции развития современ-ных машин. Понятие об идеальной машине.
3. Как возникают изобретатель-ские задачи. Решить задачу — значит устранить техническое про-тиворечие.
4. Изобретательских задач очень много, а технических противоре-чий всего несколько десятков. Зная способы устранения таких типовых противоречий, можно ре-шать большинство встречающихся на практике задач.
5. Решение учебных задач. Ме-тод последовательного деления.
6. Задача № 2 для домашнего ре-шения.
ЗАНЯТИЕ ТРЕТЬЕ
ВЫБОР И АНАЛИЗ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОЙ ЗАДАЧИ
1. Изобретательство — стиль ра-боты современного инженера, техни-ка, рабочего. Создавать новое надо не от случая к случаю, а постоян-но:
а) о романтике изобретатель-ского творчества,
б) алгоритм выбора задачи, не бояться слова «невоз-можно!»,
г) инерция мышления и «об-ходные» задачи,
д) алгоритм анализа задачи,
е) разбор учебной задачи № 2.
ЗАНЯТИЕ ЧЕТВЕРТОЕ
ОПЕРАТИВНАЯ СТАДИЯ РАБОТЫ НАД ИЗОБРЕТЕНИЕМ
1. Таблица основных приемов устранения технических противо-речий. Решение задач с использо-ванием таблицы.
2. Перенос технических идей из ведущих отраслей техники.
3. Использование решений, «под-сказанных» природой.
4. Решение учебных задач.
5. Задача № 3 для домашнего решения.
ЗАНЯТИЕ ПЯТОЕ
СИНТЕТИЧЕСКАЯ СТАДИЯ РАБОТЫ НАД ИЗОБРЕТЕНИЕМ
1. Изменение одной части маши-ны в большинстве случаев вызы-вает необходимость изменения других ее частей.
2. Новая машина должна по-но-вому обслуживаться.
3. Использование найденной идеи для решения других задач.
4. Учебные задачи.
ЗАНЯТИЕ ШЕСТОЕ
КОНТРОЛЬНАЯ ЗАДАЧА
1. Разбор учебной задачи № 3.
2. Ознакомление с условиями контрольной задачи (в качестве контрольной задачи берется проб-лема, актуальная для производст-ва, на котором проводится семи-нар).
ЗАНЯТИЕ СЕДЬМОЕ
ОТ ИДЕИ ДО КОНСТРУКЦИИ
1. Особенности конструкторской разработки новых изобретатель-ских идей.
2. Основные требования к жиз-неспособной конструкции нового изобретения.
3. Изобретательский экспери-мент.
4. Решение учебных задач.
ЗАНЯТИЕ ВОСЬМОЕ
ПРАВИЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОГО ТРУДА
1. Систематическая подготовка и решению изобретательских задач. Творческий «арсенал» изобретате-ля: типовые приемы, новые техни-ческие идеи, сведения о новых ма-териалах.
2. Работа с патентной литерату-рой. Использование патентной ли-тературы для пополнения творче-ского «арсенала».
3. Внедрение изобретений. Об-стоятельства, затрудняющие внед-рение (относительно невысокое ка-чество изобретения, недоработанность конструкций, неправильная организация «доводки» изобрете-ния, неиспользование прав, предоставленных советскому изобрета-телю).
4. Как должно быть организова-но внедрение изобретений в завод-ских условиях.
5. Коллективная работа над изо-бретением. Организационные фор-мы такой работы.
6. Учебные задачи по темам за-нятий 3 и 4.
ЗАНЯТИЕ ДЕВЯТОЕ
РЕШЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ ЗАДАЧИ
1. Разбор наметившихся реше-ний контрольной задачи.
2. Показательное решение конт-рольной задачи.
3. Учебные задачи №№ 4, 5, 6 для домашнего решения.
ЗАНЯТИЕ ДЕСЯТОЕ
ИТОГОВОЕ СОБЕСЕДОВАНИЕ
1. Разбор задач №№ 4, 5, 6.
2. Обзор литературы по изобре-тательству.
3. Тенденции развития теории изобретательства. Кибернетика и теория изобретательства. Можно ли создать машину, решающую изобретательские задачи.
4. Ознакомление участников се-минара с нерешенными задачами, имеющими важное народнохозяй-ственное значение.
Важнейшая цель семинара — научить работать «по алгорит-му», то есть по определенной сис-теме. Заранее, до начала занятий, руководитель семинара должен подготовить солидный «запас» учебных задач. Часть задач может быть взята из книг по теории изо-бретательства. Но основной неис-черпаемый источник — патентная литература. В сущности, описание каждого изобретения представля-ет собой решение той или иной технической задачи.
Вот, например, описание, взятое из шестого номера «Бюллетеня изо-бретений» за 1963 год:
«Устройство для ликвидации за-висания сыпучего материала в бункере, действующее при подаче сжатого воздуха, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности процесса обрушения зависшего материала оно выпол-нено в виде секции, устанавлива-емой на внутренней наклонной стенке бункера и состоящей из металлического или иного листа, к которому по контуру гермети-чески прикреплена слабо натяну-тая фильтроткань, футерованная резинотканью».
Нетрудно составить учебную за-дачу, где в условии будет сказано:
«Сыпучие материалы часто зави-сают в бункерах. Нужно приду-мать простой и эффективный спо-соб устранения этого вредного яв-ления».
Учебные задачи могут быть взяты также из технических жур-налов, из газет.
Занятия по теории изобретатель-ства имеют специфическую осо-бенность — они связаны с творче-ским мышлением, а творческое мышление требует большого на-пряжения. Два часа такого напря-жения (после трудового дня) — не-малая нагрузка. Поэтому новый
материал надо давать «дозами» по пятнадцать-двадцать минут, а за-тем должна следовать короткая «разрядка»: можно рассказать по ходу беседы занимательный случай из истории техники или весе-лый эпизод из собственной прак-тики. А главное, нужен постоян-ный контакт со слушателями. На-до чаще обращаться к ним с во-просами, например, не самому ис-правлять ошибки, допущенные кем-то при решении задачи, а при-влекать к этому самих слушате-лей.
Решение задач целесообразно ве-сти у доски, причем особенно удоб-но, когда два слушателя одновре-менно решают одну и ту же зада-чу у двух досок. В этом случае участники семинара могут срав-нивать два решения.
Надо помнить, что цель семина-ра состоит отнюдь не в заучива-нии правил, а в их усвоении. Слу-шатели на первых порах могут с чем-то согласиться и с чем-то не согласиться. Не следует навя-зывать обязательные рецепты. Если, решая у доски задачу, уча-стник семинара захочет сначала отгадать решение, не стоит ме-шать: пусть и он сам и другие на-глядно убедятся, что лучше — си-стема или угадывание. Вообще слушателям лучше предоставлять возможно большую самостоятель-ность в решении. От руководителя семинара требуется и чувство такта: например, при неудачных решениях надо найти слова, спо-собные подбодрить «неудачника», особенно если он искренне огор-чен своим неумением.
Особое место в программе зани-мает решение контрольной задачи. Это своеобразный экзамен и вме-сте с тем очень полезный урок творческого мастерства. Руководи-тель семинара должен очень тща-тельно выбрать задачу, умело на-правлять решение и верно оцени-вать полученные технические идеи. Наиболее удачные решения должны послужить предметом за-явок на авторские свидетельства. Это и будет одной из главных пра-ктических задач семинара.
Мы назовемнесколько исключительно важных направлений, в которых ощущается острая не-хватка изобретательских сил. Эти направления связаны с новыми проблемами (или со старыми про-блемами, острота которых неожи-данно возросла). Специфика тут в том, что проблемы «созрели», а изобретательские силы не «пере-брошены» с других направлений.
1. Опреснение морской воды. Потребность в пресной воде (пре-имущественно для промышленных целей) стремительно растет. Меж-ду тем географическое распреде-ление пресной воды далеко не соответствует географии промыш-ленности. Зато почти повсеместно есть вода, содержащая соли: во-да морей и океанов, подземные (сильно минерализованные) воды, сточные воды.
Существующие способы опрес-нения в основном сводятся к вы-париванию, химическому «умягче-нию» (перевод растворимых со-лей в нерастворимый осадок), использованию ионообменных фильтров, вымораживанию солей. Все эти способы далеки от идеального сочетания характеристик — эффективности, высокой произво-дительности, экономичности, уни-версальности, надежности, про-стоте.
Здесь остро ощущается нехват-ка принципиально новых идей.
Чтобы «подтянуть» эту отрасль техники до среднего уровня, по-требуется по меньшей мере 300 — 500 оригинальных изобрете-ний.
Ознакомление с патентной литературой — очень важный этап под-готовки. Ни в коем случае не на-чинайте работу, не просмотрев па-тенты, относящиеся ко всему комплексу «водных» проблем.
2. Сбор нефти, плавающей на водной поверхности. Это довольно каверзная задача. Она становится все более актуальной, а количест-во изобретений в этой области очень невелико.
Нефть попадает в моря, озера и реки с отходами нефтеперера-ботки. В крупных портах основные «поставщики» попадающей на во-ду нефти — танкеры. Выгрузив топ-ливо, танкер принимает водяной балласт. При новой погрузке бал-ласт, изрядно «приправленный» нефтью, выкачивается за борт.
Трудность задачи в том, что слой нефти имеет небольшую (и переменную) толщину - от долей миллиметра до десяти - пятнад-цати сантиметров. Мешают сбору нефти и волны.
В Советском Союзе выданы десятки авторских свидетельств на ловушки, собирающие нефть. Не-которые конструкции (например, нефтеулавливатель инженера Д. Кабанова) просты и остроумны. Однако эти конструкции были со-зданы давно; в то время масштабы «битвы» с «водоплавающей» нефтью были значительно скром-нее.
Итак, нужны дешевые и эффек-тивные средства (или способы) сбора «водоплавающей» нефти, пригодные в широком диапазоне рабочих условий (переменная тол-щина нефтяного слоя, волнение, переменный фронт очистки).
3. Разгрузка смерзающихся гру-зов (или «обходная» задача — предотвращение смерзания гру-зов, транспортируемых на откры-тых платформах). Существующие средства и способы разгрузки смерзающихся грузов либо слож-ны, либо малопроизводительны. Задача состоит в том, чтобы одно-временно удовлетворить этим противоречивым требованиям.
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР. Основы изобретательства. Центрально-чер-ноземное книжное издательство, 1964.
С. Г. КОРНЕЕВ. Алгебра и гармония. Тамбовское книжное изда-тельство, 1964.
Д. ПОЙА. Как решать задачу. Учпедгиз, 1961.
A. И. МИКУЛИЧ. Некоторые вопросы машинной эвристики. Журнал « Зарубежная радиоэлектроника» , 1964, №№ 10, 11.
Д. БИЛЕНКИН. Путь через невозможно. Тамбовское книжное издательство, 1964.
B. Н. МУХАЧЕВ. Как рождаются изобретения. «Московский ра-бочий». 1964.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Подобные документы
Терминология развивающейся техники. Основные методы и приемы творческого труда. Виды операций при создании технических объектов, принятием идеальных технических решений. Метод контрольных вопросов. Порядок подготовки технического задания для объекта.
контрольная работа , добавлен 06.02.2011
Характеристика технического творчества как важной сферы интеллектуальной деятельности человека. Классификация методов поиска новых технических решений. Анализ списка вопросов по А. Осборну для изобретателя. Сущность идеального технического решения.
контрольная работа , добавлен 26.03.2015
История возникновения и развития технологии напыления, ее современные методы, преимущества, недостатки. Классификация процессов газотермического напыления покрытий. Основные виды установок напыления. Схема универсальной установки газопламенного напыления.
курсовая работа , добавлен 17.10.2013
Достоинства и недостатки сжигания промышленных отходов в многоподовой, барабанной печи и в американской установке надслоевого горения. Низкотемпературная и бароденструкционная технология утилизации резиносодержащих промышленных и бытовых отходов.
контрольная работа , добавлен 23.09.2009
История дисциплины "Техническая диагностика". Теоретические принципы технической диагностики. Установление признаков дефектов технических объектов. Методы и средства обнаружения и поиска дефектов. Направления развития методов и средств диагностики.
реферат , добавлен 29.09.2008
Разновидности методов получения деталей. Прокатка как один из способов обработки металлов и металлических сплавов методами пластической деформации. Определение, описание процесса волочения, прессования, ковки, штамповки. Достоинства, недостатки методов.
контрольная работа , добавлен 11.11.2009
Проектирование приспособления для контроля неперпендикулярности пазов рычага к оси отверстия. Разновидности установок и габаритов. Универсально-безналадочные приспособления: достоинства и недостатки. Последовательность разработки приспособления.
контрольная работа , добавлен 15.08.2010
Развитие методики изобретательного творчества
Со времен изобретения первых простейших орудий труда изобретательская мысль не стоит на месте. Еще в античном мире изобретатели имели представление о творческой мысли и обучали ей своих учеников. Первым, кто попытался систематизировать накопленные знания об изобретательских методах, стал древнегреческий ученый Архимед . Многие другие ученые древности задумывались об искусстве решения изобретательских задач. Среди них выдающийся ученый Папп Александрийский , который в своем трактате «Искусство решать задачи» предлагал различные способы решения задач, в том числе и нелогические. В средние века поиском решения технических задач занимались алхимики, астрологи, черные и белые маги и пр. Такие науки имели свои «секреты» и держали все свои методы в строжайшей тайне. Важный вклад в изобретательское творчество внес Леонардо да Винчи , который полностью отрицал приемы алхимиков. Он успешно применял метод моделирования для решения конкретных изобретательских задач, анализируя живую природу, строил летательные аппараты по подобию птиц и летучих мышей. Не менее важный вклад в развитие изобретательства внес Френсис Бэкон , который в качестве метода решения творческих задач предложил индукцию. В настоящее время основы методологии изобретательства пытаются осмыслить многие зарубежные патентоведы. Д.Туска выдвигает следующие методы решения изобретательских задач: метод сознательного использования случайностей, метод использования побочных результатов поиска и метод выявления общественной потребности. Другой американский патентовед Г. А. Тулмин считает главными методами изобретательства традиционные логические методы: изменение размеров, трансформацию, изменение пропорций, изменение степени воздействия, транспозицию частей объекта, дублирование, интеграцию, изолирование, изменение способа осуществления операций и автоматизацию действий объекта. Оригинальные взгляды на методику технического творчества высказывает Д. С. Пирсон, который обращает особое внимание на преодоление барьеров, тормозящих творческое мышление. Д.Пирсон вывел так называемое уравнение творчества и привел конкретные примеры того, как с помощью этого уравнения решаются различные творческие инженерные задачи.
Классификация методов технического творчества
Известные методы изобретательного творчества можно объединить в несколько групп.
- Первая группа основана на принципе мозговой атаки . В эту группу можно включить Метод мозгового штурма , Метод конференции идей и Синектики .
- Вторая группа методов основана на морфологическом анализе. Сюда относятся Метод морфологического ящика , Метод семикратного поиска , Метод десятичных матриц поиска , Метод организующих понятий , Метод «матриц открытия» и др.
- Третья группа объединяет методы контрольных вопросов
- Четвертая группа объединяет методы эвристических приемов.
- В пятую группу входят алгоритмы решения изобретательских задач , разработанные Г. С. Альтшуллером: АРИЗ-61, АРИЗ-71, АРИЗ-77, АРИЗ-82, АРИЗ-85-В.
Иерархия творческих технических задач
Описание технических систем
Создание любой технической системы происходит посредством описания ее составных частей: потребности, технической функции, физической структуры, физического принципа действия, технического решения и проекта. Все составные части этой иерархии располагаются на отдельных ступенях, начиная с самой важной и заканчивая наименее важной частью (рис.1).
- Наиболее важной ступенью является потребность. Она располагается на самом верхнем уровне. На самом нижнем уровне иерархии находится часть «проект». Каждый уровень имеет свое словесное описание, которое начинается с краткого описания потребности, а каждый следующий уровень описывается с иерархической соподчиненностью и включает в себя более подробное описание уровней, расположенных выше.
Разработка новых технических систем
Рис.1 - Иерархия описания уровней
Во время разработки новой технической системы пользуются аналогом уже существующей системы, модернизируя имеющиеся в ней уровни.
- Задачи первого уровня : формулируется новая потребность, устанавливаются условия и ограничения реализации. Ставится проблема, которая в большинстве случаев непонятна для большинства специалистов.
- Задачи второго уровня : нахождение перспективной технической функции.
- Задачи третьего уровня : нахождение узлов уже существующей технической функции и составление новой технической системы.
- Задачи четвертого уровня : нахождение вариантов ТС с применением различных физических законов, закономерностей и явлений. Все варианты, накопленные в процессе решения задач четвертого уровня, анализируются для принятия наиболее подходящего решения.
- Задачи пятого уровня : разработка разнообразных новых вариантов и выбор лучших из них.
- Задачи шестого уровня . нахождение наиболее лучшего варианта для проекта, используя методы оптимизации
Задачи шестого уровня решаются в соответствии с требованиями стандартизации , унификации .
Процесс технического творчества
Творчество - это определенная деятельность человека, которая направлена на постановку конкретной задачи и получение новых результатов при её решении.
Различают два типа типа изобретателей: логического типа и интуитивного. Изобретатель интуитивного типа на основе интуиции быстро решает конкретную задачу и пробует ее на практике. Изобретатель логического типа анализирует накопленный за определенный отрезок времени накопленный опыт и только после этого решает поставленную задачу. На практике чаще всего встречаются изобретатели, которые совмещают оба типа.
Рис.2 - Процесс технического творчества
Творческий процесс (рис.2) изобретателя условно делится на четыре стадии: подготовка, замысел, поиск и реализация. Каждая из стадий имеет непрерывную обратную связь с информацией изобретения, опорными знаниями и освоенным фондом методики изобретательства и подразделяется на шаги.
Решение задачи
Прежде чем начинать решать конкретную задачу, необходимо разделить ее на несколько более простых задач. Простая задача - это такая задача, в которой необходимо разрешить только одно техническое противоречие. Число технических противоречий и простых задач - это и есть число нежелательных эффектов в списке недостатков данного прототипа. Решение необходимо начинать, как правило, в порядке ранжирования недостатков.
Решения задачи состоит из нескольких этапов:
- 1 этап . Для каждой простой задачи формулируется техническое противоречие, а затем подбирается несколько эвристических приемов. Эвристические приёмы подбираются интуитивно, причем каждый это делает по-своему. Приемы обязательно должны устранить техническое противоречие.
- 2 этап . С помощью эвристических приемов прототип преобразуется так, что каждый полученный вариант подсистемы обеспечивает устранение нежелательных эффектов; улучшение способностей технической системы; выполнение ограничений и критериев и повышение идеальности ТС.
- На третьем этапе проводится анализ последствий от новых технических решений с целью установления их совместимости с другими подсистемами и стоящей выше надсистемой. Анализ проводится в виде таблицы (рис.3) для всех наиболее подходящих вариантов, выбранных на втором этапе.
Рис.3 - Форма анализа последствий от нового технического решения
- 4 этап . Выявление из нескольких вариантов решения задачи наиболее перспективного.
Во время оценки вариантов решения задачи производится их анализ и сравнение с критериями качества. После чего некоторые вариантов отпадают, а остальные оставляют для выбора наиболее перспективного. Если один из вариантов явно перспективнее других, то выбор производится довольно просто. В противном случае пользуются специальными методиками.
Алгоритм решения задачи
Если необходимо улучшить прототип, то проводится постановка задачи. Если задача поставлена правильно, то до ее решения очень часто бывает всего один шаг. Из этого следует, что не нужно экономить время на процессе постановки задачи. Условно постановку задачи можно разделить на 5 этапов. это описание проблемной ситуации, описание функции системы, выбор нужного прототипа, описание его требований и недостатков и сама формулировка задачи. Ниже приведено описание каждого этапа.
- Описание проблемной ситуации: формулировка задачи, в которой содержатся ответы на вопросы:
- что из себя представляет проблемная ситуация?;
- что необходимо предпринять для устранения проблемы?;
- что препятствует устранению это проблемы?;
- какие результаты принесет решение этой проблемной ситуации?.
- Описание функции системы: изначально приводится качественное описание, а затем - количественное.
- Описание требований прототипа: Из уже существующих прототипов выбирается наиболее подходящий для достижения поставленных целей.
Требований к прототипу должны быть достаточными для достижения работоспособности, производительности, надежности, ремонтопригодности и т. п. Эти требования фиксируются в списке требований, в который также заносят ограничения и критерии данного прототипа.
«...Пусть человек пользуется прошедшими веками, как материалом, на котором возрастает будущее...».
Потребность в изобретательстве была всегда у человечества.
Эта книга о том, как сделать процесс изобретательства более простым, как развить творческое мышление.
Истоки изобретательства уходят своими корнями в глубокую древность. По-видимому, начало изобретательства положил процесс очеловечивания наших далеких предков. Для добычи пищи и защиты первые «изобретатели» пользовались объектами, «изготовленными» природой: камни, палки и т.д. Поэтому первые «изобретения» были на применение известных в природе «устройств», веществ и способов по новому назначению. Изобретательность в те времена сводилась к наблюдательности и удачливости нашего дальнего предка.
Так, судоходство, скорее всего, началось с момента, когда человек заметил, что бревно, находящееся в воде, может поддерживать его на плаву. А судостроение ведёт начало с изобретения первого плота.
"Считают, что история судостроения и судоходства насчитывает 6000 лет! При этом говорят об использовании человеком плота, имеют в виду уже плот, скрепленный из нескольких бревен. Применение же необработанных стволов, с сучьями и ветками, в качестве плавучего средства для поиска пищи или преодоления пространства началось, по-видимому, значительно раньше" .
Первые попытки создать методику творчества, и в частности технического творчества, предпринимались еще в древней Греции.
Создатель первой логической системы в античный период Демокрит из Абдера (ок. 460 - 370 гг. до н. э.) строил ее преимущественно как логику индукции, особое внимание, обращая на аналогию. Правильность рассуждений он связывал с их свойствами: "Видно, что рассуждение правильно, из того, что оно всегда открывает (нам) и оказывает содействие относительно будущего" .
Аристотель (384 - 322 гг. до н. э.) видел цель науки в полном определении предмета. Он различал диалектические и аподиктические виды познания. Первые - "мнение", получаемое из опыта, вторые - достоверное знание. Опыт, по Аристотелю, не является последней инстанцией достоверности знания, ибо высшие принципы знания созерцаются умом непосредственно. Полное определение предмета достигается только путем соединения дедукции и индукции:
- знание о каждом отдельном свойстве должно быть приобретено из опыта;
- убеждение в том, что это свойство - существенное, должно быть доказано умозаключением особой логической формы - силлогизмом.
Основной принцип силлогизма выражает связь между родом, видом и единичной вещью, Аристотель понимал, как отражение связи следствия, причины и носителя причины .
Древнегреческий ученый, математик и механик Архимед Сиракузский (ок. 287 - 212 гг. до н. э.) был автором многих технических решений. Происхождение термина "эврика" приписывают его восклицанию в момент открытия им гидростатического закона (heureka! - нашёл!). Он описывал и способы создания новых технических объектов из стандартных элементов. Известна его игрушка из 14 пластин слоновой кости различной конфигурации; с помощью транспонирования отдельных элементов можно создать множество фигур - шлем, кинжал, корабль и т. д.
Римский поэт и философ Тит Лукреций Кар в своей философской поэме "О природе вещей" излагает учение греческого философа Эпикура, который предлагает получать различные объекты путем комбинирования составляющих их частей и присоединением других частей .
Эвристика - наука о творческом мышлении. Цель эвристики - исследовать правила и методы, ведущие к открытиям и изобретениям.
Английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон (ок. 1214 - 1292 гг.) видел основу всякого познания в опыте, который, по его представлениям, может быть двух видов: внутренний - мистический "озарение" и внешний. Бэкон предугадал ряд открытий, например, телефона, самодвижущихся повозок, летательных аппаратов и др. Он предсказал большое значение математики, без которой, по его мнению, не может существовать ни одна наука .
Знаменитый испанский ученый раннего средневековья Раймунд Луллий (ок. 1235 - 1315) разработал метод познания с помощью логических операций и изобрёл первую логическую машину. Свой метод он изложил в труде под названием "Великое Искусство". Основная идея метода заключалась в символическом обозначении различных понятий и последующем их комбинировании (сочетании) с целью получения новых знаний.
При этом Луллий исходил из принятого тогда убеждения, что в каждой области науки имеется небольшое число исходных понятий, с помощью которых выражаются бесспорные, самоочевидные положения, не нуждающиеся в аргументации и доказательствах. Из сочетания этих понятий и сформулированных с их помощью истин и возникает знание. В овладении этими сочетаниями и тем, что из них вытекает, и состоит истинная мудрость.
Его машина представляла собой систему тонких концентрических дисков, каждый из которых мог вращаться независимо от остальных. По краю каждого диска были нанесены обозначения элементарных понятий (понятий о свойствах объектов, из различных модификаций и отношений и др.); при вращении дисков на радиусах получались самые разнообразные сочетания данных понятий, которые затем можно было подвергать анализу .
Английский философ и государственный деятель, лорд-канцлер Фрэнсис Бэкон (1561-1626 гг.) основой познания и творчества считал индукцию, опирающуюся на наблюдение, опыт, подчеркивая значение эксперимента. По словам Маркса, для Бэкона "Наука есть опытная наука, и состоит в применении рационального метода к чувственным данным" .
Бэкон написал "Новый органон", который, по мнению автора, должен был заменить аристотелевский "Органон" и стать основой логики изобретений и открытий" .
Бэкон предложил создать научную организацию, которая бы действовала как коллективный орган. Её задача, как говорил он сам, заключалась в том, чтобы вооружить человечество орудием познания и действия - логикой "Нового органона". Бэкон дал науке новое направление развития и связал его с прогрессом материальной деятельности. Он, пожалуй, первый рассмотрел науку, с одной стороны, как систему научного знания, и, с другой стороны, как вид научной деятельности с его собственной организацией. Карл Маркс назвал Ф. Бэкона настоящим родоначальником "всей современной экспериментирующей науки" .
Французский философ и математик Рене Декарт (1596-1650 гг.) разрабатывал вопрос о методе познания. Как и Фрэнсис Бэкон, он видел конечную задачу знания в господстве человека над силами природы, в открытии и изобретении различных технических объектов и выявлении всевозможных причин и действий, в усовершенствовании природы. Однако он призывал сомневаться всем и во всем: "... Я мыслю, следовательно, я существую..." . Истинность знаний, по Декарту, может быть получена, если в качестве средств мышления будут использованы индукция и дедукция, руководствуясь при этом достоверным методом. Правила этого метода состоят из четырех требований, изложенных им в "Правилах для руководства ума":
- допускать в качестве истинных только такие положения, которые представляются ясными и отчетливыми, не могут вызвать никаких сомнений в их истинности;
- расчленять каждую сложную проблему на составляющие ее частные проблемы или задачи;
- методически переходить от известного и доказанного к неизвестному и недоказанному;
- не допускать никаких пропусков в логических звеньях исследования .
Нидерландский философ Бенедикт (Барух) Спиноза (1632-1677) был убеждён в том, весь мир представляет собой математическую систему и может быть до конца познан геометрическим способом. Он утверждал, что все вещи одушевлены, хотя и в различной степени. Но "познавать всегда все ясно и отчетливо" способен только человек .
По мнению Спинозы, познание разделяется на три рода: чувственное, понимание и интуицию, а источник достоверной истины лежит в противопоставлении понимания чувственному познанию. Чувственное "телесное" познание - это все многообразие мира, которое мы можем видеть, слышать и воспринимать с помощью органов чувств и приборов. Чувственное познание, по мысли Спинозы, неадекватно отражает объекты и часто ведет к заблуждениям, хотя и содержит в себе элементы истины» Понимание состоит из рассудка и разума, интуиции же Спиноза представляет как фундамент достоверного знания .
Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716 гг.), известный немецкий философ, математик, физик, изобретатель, юрист, историк и языковед, полагал, что нужно свести все понятия к некоторым элементарным понятиям, образующим как бы алфавит, азбуку человеческих мыслей. Когда это удастся сделать, считал Лейбниц, станет возможным заменить обычные рассуждения оперированием со знаками. Правила такого оперирования должны однозначно определять последовательность выполнения действий над данными знаками. Таким образом, Лейбниц предполагал решать и творческие, в том числе и изобретательские задачи .
Одним из фундаментальных трудов по методике технического творчества является книга чешского математика и философа Бернарда Больцано (1781 - 1848 гг.) "Науковедение", четвертая часть, которой называется "Искусство изобретательства". В ней автор изложил методику изобретательства, включающую различные методы эвристические правила... Толчком для его работ послужили труды Г. Лейбница. В качестве первого правила для решения задачи Больцано предлагает определить ее цель и отсечь непродуктивные направления поисков. Далее анализируют известные знания и делают соответствующие выводы. Затем выдвигаются пробные предложения и гипотезы, пытаются решить задачу разными методами. При этом критически анализируются и оцениваются различные решения. Выбирают наиболее ценные из них. В книге Больцано содержатся специальные правила решения творческих задач. К изобретательским он относит: нахождение целенаправленных задач, выявление представлений, появившихся в подсознании, оценку их реальности, объема, аналогов, а также логические операции и приемы мышления. Он рассматривает различные виды умозаключений, наиболее частые ошибки и типы интеллектуальных задач .
Известный французский математик Жюль Анри Пуанкаре (1854-1912 гг.) помимо математики занимался и вопросами эвристической деятельности. В своих работах он придавал большое значение роли бессознательной деятельности мозга. Одним из примеров такого процесса Пуанкаре описывает процесс возникновения одного из своих открытий . При этом Пуанкаре так же, как и Гелемгольц, одним из условий успеха бессознательной деятельности называл предшествующее всестороннее изучение проблемы и последующий отдых, в процессе которого чаще всего и появляются идеи .
Теорией эвристики в России занимался инженер-патентовед П.К.Энгельмейер. Он автор ряда работ по этой проблеме .
Он был твердо убежден в необходимости и возможности создания науки о творчестве и, в частности, об изобретательстве. По его инициативе в 20-х годах в России был создан Эврологический институт, в котором, изучалось в основном литературное и художественное творчество. Исследованием творческого процесса занимался и академик В.М.Бехтерев, предложивший создать институт ("Пантеон мозга"), в котором изучались бы особенности творчества великих людей.
Одна из первых попыток создать общую теорию систем (теологию) осуществил А. А. Богданов . Все приведенные выше работы в той или иной мере способствовали развитию и выявлению различных приемов и методов научно-технического творчества.
Первые работоспособные методы активизации творческого процесса начали появляться в конце 20-х годов XX столетия. К ним относятся метод фокальных объектов, предложенный немецким профессором Кунце (он назвал его "метод каталога") и усовершенствованный в 50-х американским ученым Чарльзом Вайтингом; мозговая атака (мозговой штурм), предложенная в 1939 г американцем Алексом Осборном; морфологический анализ, предложенный в 1942 г. швейцарским астрономом Фрицом Цвикки, синектика, разработанная американцем Уильямом Дж. Гордоном в 1952 году и др.
Среди современных исследователей изобретательского творчества следует упомянуть американского ученого Д. Пойа, французского математика Жака Адамара (1865-1963 гг.), ученого из США Эдварда де Боно и др.
В дальнейшем стлали появляться другие методики творчества, например, метод Тагучи (Taguchi), QFD (Quality Function Deployment), «6 Сигма (Six Sigma)», TQM (Total Quality Management) и некоторые другие методы.
Все эти методы успешно изучаются и сегодня на различных курсах. Они достаточно просты, изучение их не занимает много времени, и они дают свои практические результаты каждый в своем направлении.
Эти методы интенсифицируют перебор вариантов, позволяя получить большее количество идей в единицу времени. Они все используют традиционный метод проб и ошибок, который редко или случайно приводит к изобретательским решениям. В методе проб и ошибок, прежде всего, используется имеющийся у решателя опыт, который связан с психологической инерцией.
Указанные методы не позволяют решать сложные изобретательские задачи.
Изобретательское решение получают путем выявления и разрешения противоречия , лежащего в глубине задачи. Таким образом, выявляется и устраняется первопричина проблемы . Тогда как при традиционном (шаблонном, рутинном) мышлении получают шаблонное решение, в котором всегда ищется компромисс, пытаясь незначительно улучшить одни параметры и невольно ухудшить другие. Поэтому главная разница между изобретательским и шаблонным мышлением состоит в том, что при изобретательском мышлении ищут противоречие, а при шаблонном – компромисс.
Для начинающих создателей изобретений очень важно знать апробированные, проверенные практикой методы изобретательского творчества . По оценкам специалистов, в настоящее время разработано свыше пятидесяти, а с учетом частных методик - несколько сотен методов поиска решений творческих задач. Эти методы ориентированы на развитие как логического мышления, так и интуиции. Из множества методов поиска новых оригинальных решений практических задач выделим наиболее известные.
Метод проб и ошибок , называемый иногда «слепым перебором». Этот метод использовал в своей изобретательской практике величайший математик и механик Древней Греции Архимед . Его изобретения вызывают уважение ученых и сегодня. Среди них - зажигательные зеркала, блоки для подъема тяжестей, работающие с использованием «архимедова винта» водоподъемные машины, военные метательные машины и т.д. Архимед предложил в своих работах создание новых технических объектов путем комбинации 14 известных элементов. Некоторые из множества таких комбинаций стали затем изобретениями и были использованы для решения практических задач в различных отраслях. Впоследствии человечество предпринимало неоднократно попытки усовершенствовать этот метод. Известный писатель и изобретатель Н. Петрович в этой связи справедливо указывает : «Если бы мы задались целью последовательно, начиная со времен Архимеда и кончая нашим просвещенным ХХ веком, проследить и описать все попытки создать методику изобретательства, то получилась бы энциклопедия из многих томов. Ее смело можно было озаглавить «Малоуспешное единоборство разума с методом проб и ошибок за две тысячи лет».
Выдающийся американский изобретатель Томас Алва Эдисон (1847- 1931), автор 1099 изобретений, работал над изобретениями, разделяя техническую проблему на ряд конкретных задач и по каждой из них одновременно организуя поиск наиболее удачного решения путем проверки многочисленных возможных вариантов. Бесспорный изобретательский талант Эдисона и реализация им в техническом творчестве методики проб и ошибок привели к созданию целого ряда выдающихся технических новшеств. Однако над одним изобретением, по признанию самого Эдисона, приходилось трудиться в среднем до семи лет.
Метод контрольных вопросов. Решение изобретательских задач упомянутым выше методом проб и ошибок требует рассмотрения всевозможных вариантов, число которых при достаточно сложных задачах достигает значительной величины. Например, для изобретения щелочного аккумулятора Эдисону пришлось поставить 50 тыс. опытов. Чтобы как-то упорядочить, сделать более осмысленным и целенаправленным рассмотрение вариантов, составляются списки наводящих, «подсказывающих» вопросов. В этом суть метода контрольных вопросов. Он получил распространение в 20-30-е годы ХХ века. Широко известен список А.Ф. Осборна (США), состоящий из девяти групп вопросов: «Что можно в техническом объекте уменьшить?», «Что можно в техническом объекте перевернуть?» и т.д. В каждой группе имеются подвопросы типа: можно ли что-нибудь укоротить, сузить, сжать и т.д. .
Определенный интерес представляет следующий список-памятка, составленный английским изобретателем Т. Эйлоартом (цит. по ):
1. Перечислить все качества и определения предполагаемого изобретения. Изменить их.
2. Сформулировать задачи ясно. Попробовать новые формулировки. Определить второстепенные задачи и аналогичные задачи. Выделить главные.
3. Перечислить недостатки имеющихся решений, их основные принципы, новые предположения.
4. Набросать фантастические, биологические, экономические, химические, молекулярные и другие аналогии.
5. Построить математическую, гидравлическую, электронную, механическую и другие модели (модели точнее выражают идею, чем аналогии).
6. Попробовать различные виды материалов и виды энергии: газ, жидкость, твердое тело, гель, пену, пасту и др.; магнитную и электрическую энергии, тепло, свет, силу удара и т.д.; различные длины волн, поверхностные свойства и т.п.; переходные состояния - замерзание, конденсация, переход через точку Кюри и т.д.
7. Установить варианты, зависимости, возможные связи, логические совпадения.
8. Узнать мнение некоторых совершенно не осведомленных в данном вопросе людей.
9. Устроить сумбурное групповое обсуждение, выслушивая всех и каждую идею без критики.
10. Попробовать «национальные» решения: хитрое шотландское, всеобъемлющее немецкое, расточительное американское, сложное китайское и т.д.
11. Спать с проблемой, идти на работу, гулять, принимать душ, ехать, пить, есть, играть в теннис - все с ней.
12. Побродить в стимулирующей обстановке (свалки лома, технические музеи, магазины дешевых вещей), просмотреть журналы, комиксы.
13. Набросать таблицу цен, величин, перемещений, типов материалов и т.д. для разных решений проблемы или разных ее частей; искать пробелы в решениях или новые комбинации.
14. Определив идеальное решение, разрабатывать возможные элементы.
15. Видоизменить решение проблемы с точки зрения времени (скорее или медленнее), размеров, вязкости и т.п.
16. В воображении залезть внутрь механизма.
17. Определить альтернативные проблемы и системы, которые изымают определенное звено из цепи и таким образом создают нечто совершенно иное, уводя в сторону от нужного решения.
18. Чья это проблема? Почему его?
19. Кто придумал это первым? История вопроса. Какие толкования этой проблемы имели место?
20. Кто еще решал эту проблему? Чего он добился?
21. Определить общепринятые граничные условия и причины их установления.
Эти и подобные им списки, как правило, указывают только, что надо делать, но не объясняют, как это сделать.
Метод контрольных вопросов дает возможность в какой-то мере «оторваться» от привычных, устоявшихся представлений о предмете, помогает преодолеть или уменьшить психологическую инерцию, изменить направление поиска.
Метод аналогий с живой природой . Суть метода ясна из названия. Умозаключение по аналогии, как известно, состоит в переносе знания, полученного в результате анализа какого-либо объекта, на менее изученный, сходный по существенным свойствам и качествам объект. Подобные умозаключения являются одним из источников научных гипотез. Попытки «подсмотреть» в живой природе рациональные решения своих проблем предпринимались на протяжении всей истории человечества. Среди первых, о ком история сохранила достаточно подробные сведения, следует назвать Леонардо да Винчи. Он известен не только как художник, автор «улыбки Моны Лизы (Джоконды)», но и как крупнейший изобретатель, использующий метод аналогий. Им созданы проекты летательных аппаратов, геликоптера по аналогии с винтом Архимеда, двухверетенной самопрялки, цепных передач, шарикового подшипника, маятниковых часов, надувного спасательного круга, водолазного скафандра и т.д. .
Поиск аналогий в деятельности живого организма и функционировании технических систем привлекало ученых во все времена. Так, сердце человека рассматривали как хорошо работающий механический насос. Век электричества породил аналогию процессов, протекающих в нервной системе, с теми, которые реализуются в электрических цепях. Сегодня одной из наиболее популярных аналогий является «компьютерная метафора». Ее смысл состоит в отношении к естественному интеллекту как к вычислительному устройству. Многие стороны интеллекта рассматриваются по аналогии со свойствами компьютеров (долговременная и оперативная память, процедурное и декларативное представление знаний и т. д.), которые известны проектировщикам ЭВМ и программистам. Эта метафора привела к созданию новой области психологических исследований интеллекта - когнитивной психологии .
В творчестве используются аналогии различных типов (функциональная, структурная, субстратная аналогии; аналогии отношений, внешней формы). Изобретательская практика свидетельствует о том, что чем отдаленнее области, между которыми проводят аналогии, тем более неожиданный, оригинальный результат может быть получен при решении задачи. Следует иметь в виду, что самые сложные проблемы всегда имеют простые, ясные для понимания, неправильные решения, поэтому умозаключения, сделанные по аналогии с конкретными объектами, носят, как правило, лишь правдоподобный характер и требуют последующей тщательной проверки и технического обоснования.
В техническом творчестве аналогии выполняют еще одну роль - их удобно использовать для выявления тенденций развития технических объектов, общественных и личных потребностей и технических средств, создаваемых для их удовлетворения.
Методы использования случайностей. В истории науки и техники немало примеров, когда случайность помогала сделать серьезное открытие или изобретение. Кроме общеизвестных легенд об Архимеде и Ньютоне, имеются некоторые более достоверные случаи. Широко известна история открытия радиоактивности французским физиком А.А. Беккерелем в результате того, что он нечаянно проявил неэкспонированную фотопластинку, находившуюся рядом с урановой солью. Химик Фальберг после лабораторных опытов забыл вымыть руки перед тем, как сесть за обеденный стол. Ощутив, что почему-то все блюда сладкие, он связал это с обнаруженными на руках следами только что полученного вещества. В результате исследования этого вещества ученый открыл сахарин. Случайно опрокинутая на гусиное перо перекись водорода помогла Ричардсону изобрести способ обесцвечивания волос. Изобретением способа химической чистки ткани Мариле был обязан случайно упавшему в бочку со скипидаром загрязненному костюму рабочего. Такие примеры можно было бы продолжать и дальше. Однако, как справедливо отмечал французский ученый Луи Пастер, «Не всякому помогает случай; судьба одаряет только подготовленные умы». Известное «яблоко Ньютона» смогло появиться лишь в результате двадцатилетнего труда ученого. Поэтому вряд ли можно назвать благоразумным пассивное ожидание случайных результатов, ошибок и т.п.
Подвидами этого метода являются метод фокальных объектов метод и метода гирлянд случайностей и ассоциаций.
Метод фокальных объектов предложен американцем Ч.С.Вайтингом. Название метода происходит от слова «фокус» (означающего в оптике точку, в которой собирается прошедший через оптическую систему параллельный пучок световых лучей) и означает, что в данном случае имеется в виду концентрация внимания на каком-то объекте.
В соответствии с этим методом, решение технической задачи осуществляется посредством выполнения ряда последовательных шагов:
¨ определения фокального объекта, т.е. объекта, на который направлено наше внимание;
¨ выбора случайных объектов (от двух до шести);
¨ составления ведомости выбранных объектов и всех их признаков;
¨ генерирования идей путем присоединения к фокальному объекту признаков случайно выбранных объектов;
¨ развития первоначальных идей и генерирование новых путем свободных ассоциаций (фиксируются объекты, которые непроизвольно вспоминаются после данного объекта, затем - после нового и т.д.) по всем признакам случайно выбранных объектов. Объединение фокального объекта последовательно с каждым элементом полученного ряда ассоциаций приводит к новым идеям;
¨ оценки и выбор полезных решений.
Метод гирлянд случайностей и ассоциаций, предложенный рижским инженером Г.Я. Бушем, предусматривает следующие поведенческие рекомендации при решении каких-то сложных задач, когда кажется, что они неразрешимы вообще :
1) не надо падать духом, следует помнить, что, если задача не противоречит физическим законам, она обязательно будет иметь решение, если не на данном этапе, то в будущем;
2) надо искать пути выхода из возникшего тупика, среди которых предлагаются следующие:
2.1.изменить уровень задач. Например, вместо усовершенствования устройства надо искать новый принцип его конструирования;
2.2.преобразовать задачу в двухступенчатую, предусматривающую решение сначала простой ее части, которая выполнит роль подсказки для решения основной задачи изобретения;
2.3.поставить вспомогательный вопрос для выяснения возможных решений задачи при изменении параметров объекта;
2.4.рассмотреть инвертированную (т.е. обратную) задачу;
2.5.привлечь принципы решения, существующие в других отраслях, казалось бы, вообще далеких от рассматриваемой;
2.6.организовать коллективное генерирование идей, т.е. мозговой штурм;
2.7.временно прекратить поиск путей решения. Это создает возможность взглянуть через какое-то время на задачу с новых позиций.
Морфологический метод. Суть его состоит в проведении морфологического анализа, т.е. в исследовании структурных связей и взаимоотношений между предметами, явлениями, идеями. При этом вначале выявляются всевозможные взаимоотношения, независимо от их ценности. Метод, позволяющий за короткое время создать большое число оригинальных технических объектов, предложен в 1942 г. швейцарским ученым-астрономом Ф. Цвикки.
На основе морфологического подхода разработано целое семейство методов практического решения изобретательских задач, и один из них - метод морфологического ящика . В соответствии с этим методом, поиск решений технических задач состоит из нескольких этапов:
¨ точной формулировки изобретательской задачи;
¨ расчленения объекта (процесса, проблемы) на основные функциональные узлы (параметры);
¨ последовательного независимого рассмотрения всех узлов (параметров) и выбора для них всех возможных решений;
¨ составления многомерной таблицы («морфологического ящика»), которая бы вмещала все варианты решения задачи. Каждому функциональному узлу (параметру) в таблице соответствует определенная графа («ось»), где перечисляются все возможные (с точки зрения изобретателя) варианты его решения. В случае двух осей таблица имеет наиболее простой вид (обычная двумерная); при наличии n осей - n -мерный ящик;
¨ анализа и оценки всех без исключения возможных решений с позиций оптимального достижения поставленной цели (обычно - функции, которую должно выполнять устройство);
¨ отбора одного или нескольких наилучших вариантов для практического использования. В сложных ситуациях само использование также нуждается в морфологическом анализе.
Если параметров (характеристик) больше, то для каждого из них берется вертикальная ось, на которую наносят все возможные альтернативы (варианты), а затем каждую из них последовательно рассматривают совместно со всеми другими альтернативами.
Метод эффективен лишь для решения простых задач. В случае сложных задач необходимо рассматривать множество комбинаций. Так, пользуясь данным методом для прогнозирования только одного типа реактивных двигателей, Ф. Цвикки получил (при наличии 11 осей) 36 864 комбинации. Ему удалось создать несколько реактивных двигателей, которые базировались на новых принципах.
Метод мозговой атаки (или «мозгового штурма»). Предложенный американским психологом А.Ф. Осборном метод возник как попытка устранить одну из наиболее серьезных помех творческому мышлению - боязни критики выдвигаемых идей. В целях устранения этой помехи метод предполагает выдвижение и анализ любых идей (в том числе самых фантастических, явно ошибочных, шуточных), так как они могут стимулировать появление более ценных изобретений. Тем самым снимается запрет на критику. То, что такой подход эффективен, показывает следующий пример.
Во время второй мировой войны транспортное судно под командой морского офицера А.Ф. Осборна без надлежащего сопровождения военных кораблей перевозило груз в Европу. Получив радиограмму о возможном нападении на судно немецких подводных лодок, А.Ф. Осборн предложил членам команды высказать соображения о том, как противостоять надвигающейся опасности. Один из матросов предложил выстроить команду вдоль борта, к которому будет приближаться торпеда, и дружным дутьем «отдуть» торпеду в сторону. Впоследствии оснастка судна вентилятором, создающим мощный направленный поток воды, в действительности спасла атакованное судно от торпеды, которую в действительности удалось «отдуть». Сегодня это техническое решение, разумеется, уже устарело. Однако метод приобрел широчайшую популярность при поиске решений в неопределенных ситуациях. Это не случайно. Осборн интуитивно «уловил» механизм работы мозга, распределение функций генерации и анализа идей. Реализация абсурдной на первый взгляд идеи и явилась основанием для разработки метода мозговой атаки (цит. по ).
А.Ф. Осборн, создавая метод, основывался на том, что у одних людей ярче выражены способности к выдвижению идей, а у других - к их анализу, критическому осмыслению. Чтобы они, выполняя работу совместно, не мешали друг другу, было предложено разделить участников поиска решения технической задачи на две группы, например, «фантазеров» и «критиков» («генераторов идей» и «аналитиков»).
В задачу «фантазеров» входит только выдвижение идей. Обстановка должна быть доброжелательной, способствующей смелому предложению любых идей. При этом запрещена не только словесная критика, но и любые жесты, иронические улыбки и т.п. В составе «фантазеров» (5 - 10 чел.) должны быть люди разных специальностей с различным уровнем образования, квалификации, могущие за короткое время (от 15 мин до 1 ч) предложить несколько десятков идей. При этом должны учитываться не только самостоятельные новые идеи, но и попытки усовершенствовать или комбинировать только что предложенные. Несомненно, что в группе должен быть руководитель, способный в ходе коллективной мозговой атаки обеспечивать широкий разброс мнений и умеющий незаметно поворачивать процесс генерирования идей в нужное русло. На предварительном этапе организатор обеспечивает четкую формулировку задачи, а также подбор двух групп участников: «генераторов идей» и «аналитиков». «Мозговой штурм» обычно продолжается 1,5-2 ч.
При решении проблемы обе группы должны дать ответ на вопросы: 1) чем должна завершиться разработка и 2) что препятствует получению желаемого. Функции этих двух групп различаются: «генераторы» должны высказать возможно большее число идей решения, тогда как «аналитики» выделяют из этого потока идеи, перспективные для последующей проработки. Обязательным условием реализации метода является категорический запрет любых суждений относительно генерируемых идей, как благоприятных, так и критических. Иногда откровенно неудачные на первый взгляд идеи приводят к перспективным решениям. Успех «мозгового штурма» чаще всего определяется правильным подбором участников и обеспечением творческой атмосферы при его проведении.
После завершения «штурма» участники коллективно редактируют список наработанных идей. На этом этапе уже возможно «полукритическое» отношение к ним и расширение списка новыми идеями, возникшими в процессе редактирования. Практика показывает высокую эффективность метода: при индивидуальной работе несколько человек за 15-30 мин в сумме предлагают 10-20 идей, тогда как такая же по численности группа, принимающая участие в мозговом штурме, за то же время способна генерировать от 50 до 150 идей.
Выделенные идеи передаются группе экспертов, которые вначале разделяют их на осуществимые и неосуществимые (при данном уровне развития техники), а затем выбирают наиболее приемлемые. При этом ведется тщательный поиск «рационального зерна» в каждой выдвинутой идее.
Метод «мозгового штурма» успешно применяется в области управления, бизнеса, экономики и др. Не утратил он значения и для коллективного решения изобретательских задач в различных областях техники, и в процессе обучения (для тренинга начинающих изобретателей). Существуют много разновидностей мозговой атаки: «массовая мозговая атака», метод «конференции идей» и др.
Родственным этому методу являетсяметод синектики, или «объединения разнородных элементов» , предложенный американским ученым В. Гордоном в 50-х годах XIX в. . Творческие синектические группы (5-7 чел.) создаются из представителей разных профессий или научных дисциплин, людей разного возраста, образования, различной квалификации и т.п. В основе синектики лежит мозговая атака, однако проводится она постоянными группами, которые, овладевая специальными приемами и накапливая опыт, работают более эффективно, чем случайно собранные люди. Организация технического творчества по методу синектики реализуется в 4 этапа:
1. Подбор группы специалистов - «синекторов».
2. Освоение практики использования аналогий при решении различных технических задач.
3. Анализ проблемы и поиск ее решения.
4. Оценка результатов решения проблемы, их оптимизация и реализация.
На первом этапе подбирают группу специалистов в возрасте 25-40 лет, которые на своем жизненном пути хотя бы раз меняли свою профессию. В качестве критериев отбора используются профессия, образование, гибкость мышления, диапазон знаний и практических навыков, контрастность психологических типов личности .
Во время второго этапа формируются в коллективе взаимопонимание, заинтересованность каждого участника в эффективном решении изобретательских задач, создаются предпосылки для «синектического» мышления:
¨ умения отвлечься от частностей, выделять сущность задачи, абстрагироваться от привычного контекста, мысленно удаляться от предмета разработки;
¨ способности управлять процессом развития тривиальных идей;
¨ навыков повышенной терпимости к идеям других людей, готовность учитывать и развивать их;
¨ уверенности в успешном решении проблемы;
¨ умения обнаруживать в обычных явлениях нечто особенное и использовать выявленные оригинальные качества как стартовые для творческого воображения.
Для формирования такого мышления коллектив тренируется в использовании аналогий различных типов :
¨ прямых - разрабатываемый технический объект «синектор» сопоставляет с похожими объектами из различных областей техники и естествознания;
¨ личных - «вживание» в образ объекта, отождествление «синектора» самого себя с каким-либо элементом проблемной ситуации, исследуемым объектом или какой-то его частью, с целью проникнуть в суть его работы;
¨ символических - реализующихся при подборе метафор и сравнений, в которых характеристики одного предмета отождествляются со свойствами других;
¨ фантастических - позволяющих представлять вещи в виде, какими они не являются, но какими «синектор» хотел бы их видеть.
На третьем этапе участники группы:
¨ знакомятся с формулировкой проблемы в той редакции, как ее представляет заказчик;
¨ выявляют очевидные (тривиальные) решения (которые вряд ли позволят создать что-то новое и оригинальное);
¨ ищут аналогии, превращающие необычное в привычное, при этом допускается игнорирование физических законов;
¨ устанавливаются главные трудности и противоречия, препятствующие решению проблемы.
Суть четвертого этапа составляет дискуссия, по итогам которой формулируются интересные идеи, которые доводятся до степени, достаточной для изготовления модели решения.
Вметоде «обратного мозгового штурма» при создании новаторского решения отталкиваются от перечня недостатков анализируемого объекта, который затем должен быть предельно критически рассмотрен. При этом перечень по возможности должен быть максимально полным. Объектом анализа служат конкретные изделия, технологии, их отдельные элементы и т.д. Метод широко используется для решения таких задач, как составление технических заданий на разработку объекта изобретения, проведение экспертизы проектно-конструкторской документации и др. Предметом коллективного обсуждения могут быть: описание анализируемого объекта, анализ его известных недостатков, связанных с изготовлением, эксплуатацией, ремонтом, а также представление об идеальном конечном результате и о нежелательных недостатков.
При подборе участников в группу «генераторов» дополнительно включают специалистов, обеспечивающих весь жизненный цикл объекта. Правила для участников обсуждения те же, что и при прямом «мозговом штурме». Результатом работы является список возможных противоречий и недостатков объекта, отредактированный «аналитиками». Поиск путей устранения недостатков и ограничений осуществляют прямым «мозговым штурмом».
Выявленные недостатки служат основанием для постановки новых изобретательских задач. Поэтапная мозговая атака предусматривает последовательное решение проблемы от постановки задачи до внедрения.
Стратегия семикратного поиска. Сущность этого метода, разработанного Г.Я. Бушем, заключается в последовательном, системном и многократном применении различных таблиц, матриц, диаграмм, схем и т.п. Автор метода исходит из того, что эффективному одновременному рассмотрению, сравнению, изучению человек может подвергнуть до семи предметов, понятий, идей .
В методе различают стратегическую и тактическую части. Стратегия подразделяется на семь стадий:
1) анализ проблемной ситуации, общественных потребностей.
2) анализ функций аналогов и прототипа. Выявление оптимальных условий потребления и эксплуатации. Определение актуальных и главной функций.
3) постановка задачи. Формулировка задачи в общем виде, определение требуемого уровня решения и уровня качества технического объекта.
4) генерирование изобретательских идей, направленных на лучшее выполнение объектом его функционального назначения. Выбор и использование эвристических средств.
5) конкретизация идей (структура, конструкция, форма, материал, операции и их последовательность).
6) оценка альтернативы и выбор рациональных вариантов решения, отбор оптимального варианта.
7) упрощение, развитие и реализация решения.
Тактическая часть метода состоит из практических приемов, применяемых на разных стадиях процесса создания нового технического объекта.
Один из них - прием «семь ключевых вопросов». Как указывает Г.Я. Буш, еще римский оратор Квинтиллиан (I в. н.э.) определил семь вопросов, на которые необходимо ответить, чтобы информация о событии, явлении, процессе, задаче была полной. К ним относятся следующие: кто? что? где? чем? зачем? как? когда? Эти вопросы направлены на получение информации соответственно о субъекте, объекте, месте, средствах, цели, методах и времени, относящихся к рассматриваемому явлению или событию.
Метод ступенчатого подхода основан на системном анализе причин, определяющих цели разработки, и препятствий на пути выработки конкретных решений. Его реализация может быть представлена в виде следующей цепочки действий:
¨ определяется конечная цель решения задачи;
¨ выявляется основание для возникновения потребности в новом решении;
¨ находятся противоречия, которые вызывают необходимость решения задачи;
¨ определение препятствий (или ограничений) на пути устранения выявленных противоречий;
¨ осуществляется поиск возможных средств для преодоления препятствий;
¨ строится модель задачи и проверка правильности решения.
Реализация метода способствует систематизации имеющейся информации и преобразованию найденной идеи в техническое решение.
Метод «матриц открытия» базируется на морфологическом анализе, но ориентирован, главным образом, на систематическое исследование приемлемого числа исполнения создаваемого объекта. По результатам анализа строится таблица, в строках которой записывают выбранные признаки объекта, а в столбцах - эвристические принципы их реализации. На пересечения ряда и столбца в каждую клетку записывают сведения о соответствующих возможных решениях. Реализацию этого метода затрудняет то, что использование в качестве показателей функциональных и конструктивных признаков объекта затрудняет выбор соответствующих эвристических приемов.
Метод функционального изобретательства , т.е., разработка операций реализации технического объекта (физического преобразования, химического превращения и др.) и потребность, которая может быть удовлетворена с помощью этого объекта. Реализация метода может быть представлена как последовательность действий по определению функций отдельных элементов технического решения, выявления основной функции, поиска путей изменения последней, поиска методов реализации вспомогательных функций, которые необходимы для осуществления новой основной функции.
Метод функционального конструирования , предложенный Р. Коллером, основан на полном абстрагировании от конструктивных особенностей объекта. Внимание концентрируется на анализе функций, которые этот объект должен выполнять. При реализации уточняется основная функция объекта, которую представляют в виде совокупности элементарных парных (прямых и обратных) операций (излучение - поглощение, увеличение - уменьшение, соединение - разъединение, объединение - разделение и т.д.). Метод также предусматривает применение математических и логических операций. Выделение элементарных операций позволило осуществлять комбинаторный поиск их возможных носителей для воспроизведения основных функций конструируемых объектов. Метод пригоден при автоматизированном поиске конструкций для реализации новых технических решений .
Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) - это комплексная программа, основанная на законах развития технических систем и позволяющая проанализировать исходную задачу, построить ее модель, выявить противоречие, мешающее получению желаемого результата обычными (известными) путями, и найти наиболее эффективный прием разрешения этого противоречия. Сущность АРИЗ описана Г.С. Альтшуллером . Им же предложена классификация изобретательских задач, включающая пять уровней сложности:
1. Задачи, для решения которых достаточно применение средств (устройств, способов, веществ), которые используются по своему назначению. Сам объект не изменяется. В процессе решения достаточен «перебор» нескольких, вполне очевидных вариантов. Задача и средства ее решения обычно относятся к одной узкой сфере деятельности.
2. Задачи, в которых происходят некоторые изменения объекта и имеет место переход к отраслевому масштабу. Количество рассматриваемых вариантов решений возрастает до нескольких десятков.
3. Задачи, в которых предполагается значительное изменение объекта. Принципы решения чаще всего заимствуются из других областей техники.
4. Задачи, в которых объект изменяется полностью, а решения основаны на достижениях фундаментальной науки, прежде всего, в области физических и химических эффектов и явлений.
5. Задачи, в которых происходит изменение всей системы, в которую входит объект. Здесь средства решения чаще всего основаны на обширных экспериментальных данных (результаты сотен тысяч - миллионов опытов, собственных и описанных в литературе). Отправной точкой для решения задач этого уровня могут стать научные открытия. Например, решающее значение для становления передовых информационных технологий имели два открытия, сделанные в XX веке и отмеченные Нобелевскими премиями. Первое из них - лазерно-мазерный принцип, установленный Ч. Таунсом (США) и российскими физиками Н. Басовым и А. Прохоровым. Второе - интегральные схемы и полупроводниковые гетероструктуры для высокоскоростной и оптоэлектроники, разработанные интернациональным коллективом ученых: Д. Килби (США), Г. Кремером (ФРГ) и Ж. Алферовым (РФ) (цит. по ). Эти открытия создали предпосылки как для улучшения действия ранее существующих устройств, так и создания принципиально новых, которые сегодня широко используются в системах спутниковой связи и Интернета, мобильных телефонах и др.
Открытие принципов функционирования природных объектов вооружает изобретателей новыми средствами создания технических решений. Обобщение опыта создания технических решений изобретателями представлено в межотраслевом фонде эвристических приемов . Этот фонд ориентирован на различные области техники и содержит систематизированное обобщенное описание приемов, а также по 2-3 примера решения технических задач, активизирующих техническое творчество на стадии устранения главных недостатков и противоречий прототипа. Структура фонда включает 12 групп эвристических приемов (табл. 1 ).