Современная научно-техническая революция характерной чертой которой является бурное развитие науки, техники и производства, вошла в противоречие со старым ненадежным, малопроизводительным способом мышления и поиска новых решений. Человеческое общество пытается преодолеть это противоречие созданием специальных научных методов активизации и рациональной организации творчества [1].

1. Общие сведения

Массовая высокоэффективная творческая деятельность невозможна без научной организации умственного труда. Именно поэтому закономерен в наше время интерес специалистов самого широкого профиля (инженеров, философов, психологов и т.д.) к техническому творчеству. Оно становится темой глубоких научных исследований. Стремление повысить эффективность творческого труда породило ряд приемов, методов и методик, позволяющих рационально организовать поиск новых технических решений, активизировать мышление, развить и реализовать творческие способности человека.

В таблице 1 приведены некоторые известные методы (и методики) поиска новых технических решений за период с 1942 по 1980г.г.

Таблица 1 - Методы поиска новых технических решений

Название метода	Автор	Год появления
СССР
Метод экономического анализа и поэлементной отработки конструкторских решений	Ю. Соболев	1950
Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ)	Г. Альтшуллер	1956
Метод направленного мышления	Н. Середа	1961
Методика семикратного поиска	Г. Буш	1964
Метод психоэвристического программирования (ИПИД)	В. Чавчанидзе и др.	1968
Метод использования библиотеки эвристических приемов	А. Половинкин	1969
Метод системно-логического подхода к решению изобретательских задач	В. Шубин	1972
Метод гирлянд случайностей и ассоциаций	Г. Буш	»
Обобщенный эвристический алгоритм	А. Половинкин и др.	1976
Метод десятичных матриц поиска	Р. Повилейко	»
Метод выявления обобщенных приемов на основе анализа описаний изобретений	М. Зарипов и др.	1978
Вепольный анализ	Г. Альтшуллер	»
Методика анализа свойств и синтеза технических решений (АССТР)	А. Чус	1979
Аксиоматический метод понятий	В. Скоморохов	1980
Германия
Метод каталога	Ф. Кунце	1926
Метод организующих понятий	Ф. Ханзен	1953
Метод конференции идей	В. Гильде и др.	1970
Систематическая эвристика	И. Мюллер и др.	»
Анализ затрат на основе потребительной стоимости	Х. Эберт, К. Томас	1971
Чехословакия
Метод комплексного решения проблем	С. Вит	1967
Англия
Метод фундаментального проектирования	Е. Матчетт	1966
Метод контрольных вопросов	Т. Эйлоарт	1969
Метод функционального изобретательства	К. Джонс	1970
Метод расчлененного проектирования	»	»
Метод ликвидации тупиковых ситуаций	»	»
Метод трансформации системы	»	»
США
Морфологический анализ	Ф. Цвикки	1942
Синектика	В. Гордон	1944
Метод контрольных вопросов	Д. Пойа	1945
Инженерно-стоимостной анализ	Л. Майлз и др.	1947
Метод контрольных вопросов	Р. Кроуфорд	1954
Метод ведомостей характерных признаков	Р. Кроуфорд	»
Метод мозгового штурма	А. Осборн	1957
Метод контрольных вопросов	С. Пирсон	»
Метод фокальных объектов	Ч. Вайтинг	1958
Метод анализа затрат и результатов	Ю. Фанге	1959
Метод творческого инженерного конструирования	Г. Буль	1960
Метод контрольных вопросов	А. Осборн	1964
Метод рационального конструирования	Р. Мак-Крори	1966
Метод ступенчатого подхода к решению задач	А. Фрейзер	1969
Метод музейного эксперимента	Коллект. авт.	1970
Франция
Метод «матриц открытия»	А. Моль	1955
Метод «Креатике»	Коллект. авт.	1970
Интегральный метод «Метра»	И. Бувен и др.	1972

Анализ, приведенных в таблице 1 методов поиска показывает возрастание темпов развития методологии технического творчества, увеличение количества его методов: до 1940г. был разработан один метод; в период с 1940 до 1950г.г. - 4; с 1950 до 1960 г.г. - 10; с 1960 до 1970г.г. - 11; с 1970 до 1980г.г. - 18 методов. Появлялись новые методы так же после 1980г. Эти методы были направлены на усовершенствование, углубление уже известных методов (методик). Кроме этого в данный период бурно развивались компьютерные методы технического творчества. Существенно изменился научный уровень методов. Он поднялся от метода каталога (1926г.) [8], основанного на поиске идеи решения с помощью случайных ассоциаций, до современных глубоко научно обоснованных алгоритмических методик поиска, например, АРИЗ-77 (1977г.), позволяющих в кратчайшее время находить новые технические решения высокого уровня, и обобщенного эвристического алгоритма (1976г.), дающего новые рациональные решения с помощью ЭВМ [3,4].

В настоящее время сформировалась такая система знаний о техническом творчестве и его методах, которую уже уверенно можно считать фундаментом науки.

2. Терминология развивающейся техники

Определилась терминология, некоторые основные понятия методологии творчества, ставшие в наше время языком развивающейся науки. Рассмотрим некоторые основные определения методологических средств и понятий технического творчества.

Цель - это желаемый результат деятельности лица или коллектива в пределах некоторого намеченного интервала времени.

Эвристическое (методологическое) правило - это элементарная единица методологических средств, содержащая приказание действия, разрешение его либо запрет.

Эвристический прием - это краткое указание (предложение) того, какие преобразования в данной технической системе можно провести для получения нового решения, достижения поставленной цели.

Метод - это способ достижения какой - либо цели, решения конкретной задачи, совокупность приемов или операций практического или теоретического освоения (познания) действительности.

Операцией называется действие, направленное на достижение определенной цели. Оно может быть как простым, не расчлененным действием, так и сложным, расчлененным на ряд более простых действий.

Процедура - это совокупность указаний о порядке выполнения всех операций, приводящих к достижению определенной цели.

Эвристический метод - это один или несколько методологических приемов, изложенных с соблюдением целеустремленной упорядочности предписываемых действий, процедур.

Методика - это метод, обогащенный целенаправленными руководящими принципами. Структура методики содержит несколько принципов и упорядоченных методологических правил.

Методология - это наука (учение) о методологических средствах.

3. Методы поиска технических решений

Одним из наиболее распространенных в настоящее время является метод контрольных вопросов [1]. Основная цель его - с помощью наводящих вопросов подвести к решению технической задачи. Суть метода состоит в том, что изобретатель отвечает на вопросы, содержащиеся в списке, и в связи с ними рассматривает свою задачу. Широко распространены универсальные вопросники, составленные А. Осборном, Э. Раудзенпом, Т. Эйлофртом, Д. Пирсоном и др. [1]. Они состоят из различного количества вопросов.

За рубежом чаще пользуются вопросником, разработанным А. Осборном, который содержит 9 групп вопросов.

Список контрольных вопросов по А. Осборну

1. Какое новое применение техническому объекту Вы можете предложить? Возможны ли новые способы применения? Как модифицировать известные способы применения?

2. Возможно ли решение изобретательской задачи путем приспособления, упрощения, сокращения? Что напоминает Вам данный технический объект? Вызывает ли аналогия новую идею? Имеются ли в прошлом аналогичные проблемные ситуации, которые можно использовать? Что можно скопировать? Какой технический объект нужно опережать?

3. Какие модификации технического объекта возможны? Возможна ли модификация путем вращения, изгиба, скручивания, поворота? Какие изменения назначения (функции), цвета движения, запаха, формы, очертаний возможны? Другие возможные изменения?

4. Что можно увеличить в техническом объекте? Что можно присоединить? Возможно ли увеличение времени службы, воздействия? Увеличить частоту, размеры, прочность? Повысить качество? Присоединить новый ингредиент? Дублировать? Возможна ли мультипликация рабочих элементов или всего объекта? Возможно ли преувеличение, гиперболизация элементов или всего объекта?

5. Что можно в техническом объекте уменьшить? Что можно заменить? Можно ли что-нибудь уплотнить, сжать, сгустить, конденсировать, применить способ миниатюризации, укоротить, сузить, отделить, раздробить?

6. Что можно в техническом объекте заменить? Что, сколько замешать и с чем? Другой ингредиент? Другой материал? Другой процесс? Другой источник энергии? Другое расположение? Другой цвет, звук, освещение?

7. Что можно преобразовать в техническом объекте? Какие компоненты можно взаимно заменить? Изменить модель? Изменить разбивку, разметку, планировку? Изменить последовательность операций? Транспортировать причину и эффект. Изменить скорость или темп? Изменить режим?

8. Что можно в техническом объекте перевернуть наоборот? Транспонировать положительное и отрицательное. Нельзя ли обменять местами противоположно размещенные элементы? Повернуть их задом наперед? Перевернуть низом вверх? Обменять местами? Поменять ролями? Перевернуть зажимы?

9. Какие новые комбинации элементов технического объекта возможны? Можно ли создать смесь, сплав, новый ассортимент, гарнитур? Комбинировать секции, узлы, блоки, агрегаты? Комбинировать цели? Комбинировать привлекательные признаки? Комбинировать идеи?

Одним из лучших можно считать список вопросов, составленный английским изобретателем Т. Эйлоартом. В сущности, он дал программу работы талантливого изобретателя, с фанатической настойчивостью пытающегося решить задачу методом проб и ошибок. Некоторые вопросы требуют развитого воображения, другие -- глубоких и разносторонних знаний. Есть и вопросы, по-своему, очень тонкие, свидетельствующие о богатом опыте и наблюдательности Т. Эйлоарта.

Список контрольных вопросов по Т. Эйлоарту

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, молекулярные и другие аналогии.

5 Построить математическую, гидравлическую, электронную, механическую и другие модели (они точнее выражают идею, чем аналогии).

6. Попробовать различные виды материалов и энергии: газ, жидкость, твердое тело, гель, пену, пасту и др.; тепло, магнитную энергию, свет, силу удара и т. д.; различные длины воли, поверхностные свойства и т. п., переходные состояния -- замерзание, конденсация, переход через точку Кюри и т. д.; эффекты Джоуля-Томпсона, Фарадея и др.

7. Установить варианты, зависимость, возможные связи, логические совпадения.

8. Узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных в данном деле людей.

9. Устроить сумбурное групповое обсуждение, выслушивая все 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. Бродить среди стимулирующей обстановки (свалка лома, технические музеи, магазины дешевых вещей), пробегать журналы, комиксы.

13. Набросать таблицу цен, величин, перемещений, типов материалов и т. д. разных решений проблемы или ее частей, искать. проблемы в решениях или новые комбинации.

14. Определить идеальное решение, разрабатывать возможные.

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 первый? История вопроса. Какие ложные толкования этой проблемы имели место?

20. Кто еще решил эту проблему? Чего он добился?

21. Определить общепринятые граничные условия и причины их установления.

Существует также описок вопросов Д. Пойа, который отличается тем, что вопросы здесь составляют определенную систему (в других списках их можно менять местами).

Наиболее обширен и универсален вопросник советского изобретателя и исследователя в области технического творчества Г.Я. Буша, называемый еще вопросником мысленного эксперимента изобретателя [7,8]

В процессе решения технических задач возможно использование и других известных методов в соответствии с таблицей 3.1. Описание этих методов приводится в технической литературе [2] .

4. Порядок подготовки технического задания на создание технического объекта

Практически всегда разработка нового технического объекта должна начинаться после получения задачи на создание технического объекта. Поэтому качество технического объекта в значительной мере зависит от того, как точно поставлена задача. Правильная постановка творческой инженерной задачи - это половина ее решения. Она часто связана с отсечением многих бесперспективных и тупиковых направлений поиска. Нередки случаи, когда решение задачи находят в процессе ее постановки. Поэтому не следует экономить время на анализ и постановку задачи.

Задачи инженерного творчества, как правило, решаются итерационным путем, т.е. делается несколько приближенный к искомому решению на основе полученных результатов. Поэтому предлагаемая постановка задачи имеет как бы два этапа. На первом этапе выполняют работу с помощью пяти операций после чего предпринимаются попытки решения задачи естественным способом «проб и ошибок» или с помощью какого-либо другого метода.

На втором этапе выполняют еще шесть специальных операций с последующими попытками решения задачи.

После выполнения каждой операции кратко записывают полученный результат.

При этом конечной целью выполнения задачи по созданию технического объекта должен быть объект (изделие), стремящийся к идеальному варианту.

Основные операции, выполняемые при подготовке технического задания [2] .

Операция 1 Описание проблемной ситуации

Эта операция представляет собой самую предварительную краткую формулировку задачи, в которой должны содержаться ответы на следующие вопросы:

а) В чем состоит затруднение или проблемная ситуация и какова ее предистория?

б) Что требуется для преодоления проблемной ситуации, т.е. какую потребность нужно удовлетворить?

в) Что мешает устранению проблемной ситуации или достижению цели?

г) Что дает решение задачи для людей, предприятия, народного хозяйства страны и т.д.

Операция 2 Описание функции (назначения) технического объекта (ТО)

Описание содержит четкую и краткую характеристику технического средства, с помощью которого можно удовлетворить возникшую потребность.

Примеры описания функций приведены в таблице 2, где для каждого технического объекта вначале дано качественное, а затем количественное описание функций в виде отдельных компонентов а), б), в), которые следует читать подряд как одно предложение.

Операция 3 Выбор прототипа и составление списка требования

В описании проблемной ситуации часто указывают прототип, который требуется усовершенствовать.

При этом в первую очередь используются существующие в практике изделия на уровне лучших мировых образцов, аналогичные технические решения в ведущем классе технических объектов.

Таблица 2 - Примеры описания функции

Наименование ТО	Описание функции
	а) действие	б) объект	в) условие
1. Пневмотран-спорт внутри цеха	транспортирует	крупные заготовки	между складом и рабочими местами
	транспортирует	крупные заготовки с габаритными размерами 420х275х350 мм	между складом и рабочими местами на расстояние до 60 м
2. Бытовая электроплитка	нагревает	емкость с жидкостью	до кипения
	нагревает	емкость с водой объемом до 5 л	до кипения за время не более 20 мин
3. Амперметр	измеряет	силу электрического тока	-
	измеряет	силу постоянного тока	в диапазоне 6-9 А с точностью до 0,1 %
4. Подшипник	снижает	вращающийся момент колеса	-
	снижает	вращающийся момент колеса	до 2,9 Н·м при радикальной нагрузке 7848 Н и частоте вращения 130 1/с

Список основных требований к прототипу составляют в зависимости от уровня его описания в виде списка требований к принципу действия или техническому решению.

Таким образом фактически составляется техническое задание на разработку нового поколения технического объекта.

Операция 4 Составление списка недостатков прототипа

При выполнении этой операции необходимо стремится выявить все недостатки прототипа, которые могут быть устранены в новом изделии, т.е. для каждого прототипа следует указать:

- критерии развития технического объекта;

- показатели, не соответствующие сформулированной функции;

- факторы, снижающие эффективность или затрудняющие использование прототипа;

- показатели, которые желательно улучшить.

Полученный список недостатков, в котором выделяют самые важные недостатки, служит для их устранения и определяет главные цели решения задачи.

Операция 5 Предварительная формулировка задачи

Здесь кратко обобщаются результаты, полученные при выполнении операций 1-4.

При этом задача традиционно содержит две части: «дано» и «требуется».

Дано:

а) качественное или количественное (в зависимости от характера задачи) описание функций и ограничений, накладываемых на реализацию функций;

б) перечень и описание возможных прототипов и списки требований к ним;

в) списки недостатков прототипов.

Требуется в процессе решения задачи так изменить прототип, т.е. найти такое новое техническое решение, которое бы реализовало интересующую функцию и не имело (или имело в меньшей мере) недостатки, присущие прототипу.

Далее производится уточнение постановки задачи.

Операция 6 Анализ функций прототипа и построение улучшенной конструктивной функциональной структуры

При выполнении данной операции делается детальный анализ функций элементов рассматриваемого технического объекта, а затем производится, по возможности, поиск улучшений в конструкции объекта, что делает создаваемый объект более совершенным и он выполняет больше функций.

Операция 7 Анализ функций вышестоящей по иерархии системы

Почти всегда рассматриваемый технический объект можно представить как элемент в другой, более сложной технической системе (например, деталь в узле, узел в машине, машина в технологической линии цеха и т.д.).

После этого делается анализ функций и формулируется задача по внесению изменений в смежные объекты, проводится технико-экономическое сравнение первоначальной постановки задачи с задачей внесения изменений в смежные объекты.

Операция 8 Выявление причин возникновения недостатков

В этом случае проводится более углубленный анализ и изучение задачи в направлении выявления причин возникновения недостатков в прототипе.

Операция 9 Выявление и анализ противоречий развития

Улучшение многих технических объектов связано с преодолением так называемых противоречий развития, которые могут иметь место в следующей типичной ситуации.

Улучшение какого-либо желаемого показателя технического объекта приводит к существенному ухудшению одного или нескольких других важных показателей (например, увеличение грузоподъемности моста приводит к увеличению расхода материалов; снижение помех от деформации антенны радиотелескопа приводит к резкому повышению стоимости антенны и т.п.).

Возможно и другое противоречие развития, когда улучшение желаемого показателя ограничено некоторым фактором. Например, возрастание быстродействия ЭВМ ограничено скоростью передачи сигналов внутри машины.

Для выявления и анализа противоречий развития выполняют необходимые процедуры.

Операция 10 Уточнение списка прототипов

Операция 11 Улучшение других показателей технического объекта

При разработке новой модели или нового поколения технических объектов стремятся сделать изделия, которые не только бы устраняли главные видимые недостатки, но и имели значительные преимущества перед существующими изделиями по комплексу всех существенных показателей.

Операция 12 Уточненная постановка задачи

При этом к исходным данным относятся:

-качественное и количественное описание функции технического объекта;

- перечень и краткое описание прототипов, к которым могут быть отнесены улучшенные функциональные структуры и ИТР, и списки основных требований к прототипам;

- списки главных недостатков прототипов с указанием неочевидных причин возникновения недостатков;

- списки дополнительных недостатков и показателей, которые желательно улучшать;

- формулировка противоречий развития прототипов.

5. Идеальное техническое решение

К одному из приемов, помогающих выбору нового технического решения на главной магистрали развития, относится формулировка идеального технического решения (ИТР), которое называют по разному: «идеальный конечный результат», «идеальная машина», «предельно совершенное устройство» и т.д.

ИТР является как бы ориентиром для выбора прототипа и конструирования улучшенного технического объекта.

Определение ИТР.

Принято считать техническое решение идеальным, если оно имеет одно или несколько из следующих свойств:

а) в ИТР размеры технического объекта приближаются или совпадают с размерами обрабатываемого или транспортируемого объекта, а чистая масса технического объекта намного меньше массы обрабатываемого объекта;

б) в ИТР масса и размер технического объекта или его главных функциональных элементов приближаются к нулю, а в предельном случае равны нулю (когда устройства вообще нет, а необходимая функция выполняется);

в) в ИТР время обработки объекта приближается к нулю или равно нулю;

г) в ИТР кпд приближается к единице или равен единицы, а расход энергии приближается к нулю или равен нулю;

д) в ИТР все части технического объекта выполняет полезную работу в полную меру своих расчетных возможностей;

е) технический объект, имеющий ИТР, функционирует бесконечно длительное время без ремонта и остановок;

ж) технический объект, имеющий ИТР, функционирует без человека или при его минимальном участии;

з) технический объект, имеющий ИТР, не оказывает никакого отрицательного влияния на человека и окружающую природную среду.

В качестве примера приближения к ИТР можно привести радиоаппаратуру, передающую информацию без проводов (мобильные телефоны), прототипом для которой были телефоны, передающие информацию по проводам; ЭВМ на микросхемах и сверхбольших интегральных схемах, прототипом для которых были ЭВМ на электронных машинах.

Для формулировки ИТР полезно использовать следующие правила:

- Не следует думать заранее возможно или невозможно в принципе осуществить ИТР, и какими путями будет реализовано ИТР.

- Любой класс (тип) технических объектов имеет вполне определенное направление (или главную магистраль) развития. Главную магистраль развития технического объекта можно представить в виде схемы, приведенной на рисунке 1. Т1, Т2, Т3 - предшествующие массово выпускаемые технические объекты, Т4 - рассматриваемый прототип, б - угол поиска без знания ИТР, в - сужение угла поиска с ориентацией на ИТР.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Главная магистраль развития технического объекта.

В связи с этим все изобретения можно разделить на две группы: прогрессивные (Т1-Т4), которые лежат на главной магистрали, и тупиковые (Т3а, Т4а), уходящие в сторону от главной магистрали.

К одному из приемов, помогающих выбору нового технического решения на главной магистрали развития, относится формулировка ИТР.

Заключение

В процессе выполнения контрольной работы мы ознакомились с методами и приемами творческого труда, операциями при создании технических объектов, принятием идеальных технических решений.

Одним из наиболее распространенных в настоящее время является метод контрольных вопросов. Основная цель его - с помощью наводящих вопросов подвести к решению технической задачи. Суть метода состоит в том, что изобретатель отвечает на вопросы, содержащиеся в списке, и в связи с ними рассматривает свою задачу. Мы ознакомились с универсальными вопросниками, составленные А. Осборном, Э. Раудзенпом, Т. Эйлофртом, Д. Пирсоном и др.

творческий труд контрольный вопрос

Литература

1. Чус А.В., Данченко В.Н. Основы технического творчества.- Киев - Донецк: Вища школа, 1983-183с.

2. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. - М.: Машиностроение, 1988.-366с.

3. Альшулер Г.С. Алгоритм изобретения. - М.: Московский рабочий, 1973.

4. Альшулер Г.С. Творчество как точная наука. - М.: Советское радио, 1979.

5. Альшулер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986.

6. Буш Г.Я. Рождение изобретательских идей. - Рига: Лиссма, 1976.

7. Буш Г.Я. Методологические проблемы технического творчества. Тезисы докладов. - Рига: Латвийское РС ВОИР, 1979.

8. Буш Г.Я. Методы технического творчества. Рига: Лиссма, 1972.

9. Антонов А.В. Психология изобретательского творчества. - Киев: Вища школа, 1978.

10. Грамп Е.А. Функционально-стоимостной анализ: сущность, теоретические основы, опыт применения за рубежом. - М.: Информэлектро, 1980.

11. Карпунин М.Г., Майданчик Б.И. Функционально-стоимостной анализ в электротехнической промышленности. - М.: Энергоатомиздат, 1984.

Размещено на http://www.allbest.ru/