Метод проб и ошибок
Один из распространенных и древнейших методов изобретательства и поиска новых технических решений - метод проб и ошибок. Этот метод случайного поиска вариантов не содержит никаких правил генерирования и оценки идей. Ключом к решению задачи может быть любая идея, пришедшая в голову разработчика по счастливой случайности или интуитивно. Если в результате оценки этой идеи она признается неудачной, то взамен ее выдвигается очередная новая идея, и все многократно повторяется, пока не будет найдено какое-то приемлемое решение. Очевидно, что путь к идеальному техническому решению данным методом - долог, или, как сейчас говорят, трудоемок и малопроизводителен.
Тем не менее, даже крупные изобретатели и ученые успешно пользовались этим методом и добивались больших успехов. Одним из выдающихся пользователей метода проб и ошибок был известный американский изобретатель и предприниматель Томас Эдисон, кстати говоря, являвшийся почетным иностранным членом Академии наук СССР. Бесконечный рой идей постоянно вился в голове этого человека. В Соединенных Штатах Америки Эдисон получил 1098 патентов и около 3000 еще в 34 странах мира.
Метод проб и ошибок целесообразно применять при решении задач с небольшим (не более 20) количеством вариантов (переборов), однако при решении задач большой сложности он становится неэффективным.
Метод и списки контрольных вопросов
Впервые использование метода контрольных вопросов для поиска новых идей и наилучших конструкторско-технологических решений было предложено и осуществлено руководителем изобретательского бюро в Кембридже (Англия) в 1955 г. Тимом Эйлоартом. Дальнейшее развитие этого метода нашло отражение в оригинальном списке контрольных вопросов А. Осборна, в правилах М.Тринга и Э.Лейтуэйта, в перечне вопросов и советов Д.Пойа и других авторов. Метод контрольных вопросов основан на применении так называемых «списков контрольных вопросов», представляющих собой эвристики, в состав которых включены наводящие вопросы, указания-советы, подсказки, частичные разъяснения.
Список контрольных вопросов для изобретателей и разработчиков новых технических объектов содержит в себе следующие позиции:
1. Перечислите все качества и определения предполагаемого изобретения, укажите, в какую сторону их предполагается изменить.
2. Четко сформулируйте задачи создания объекта, выделив среди них главные и второстепенные.
3. Перечислите основные принципы и недостатки известных решений рассматриваемой задачи, сформулируйте свои предложения по их устранению.
4. Выскажите и запишите различные, пусть даже фантастические, аналогии (химические, биологические, экономические и т. п.).
5. Постройте какие-то модели объекта: математические, гидравлические, механические, электронные и т. п., поскольку модели наиболее точно выражают идеи, нежели аналогии.
6. Попробуйте применить для усовершенствования объекта другие виды материалов, энергии, другие физические, химические и иные эффекты.
7. Попытайтесь установить зависимости, взаимные связи и логические совпадения.
8. Узнайте мнение по разрешению главной задачи у людей, совершенно не осведомленных в данной проблеме.
9. Устройте свободное групповое обсуждение проблемы, выслушивая любые идеи без критики.
10. Попробуйте использовать «национальные» подходы к решению задач: хитрое шотландское, расточительное американское, сложное китайское, всеобъемлющее немецкое и т. п.
11. Постарайтесь быть всегда с проблемой, не расставаясь с ней не только на работе, но и в поездке, на прогулке, в игре.
12. Надо постараться погрузиться в обстановку, стимулирующую творчество: побывать в техническом музее, в антикварном магазине, просмотреть журналы, комиксы.
13. Составьте сопоставительные таблицы типов материалов, геометрических параметров и других величин объекта и его элементов, а также их цен для разных вариантов решения проблемы.
14. Определите идеальные конечные результаты по разработке объекта.
15. Попробуйте видоизменить решение поставленной проблемы во времени, а также за счет изменения свойств и параметров объекта.
16. Попытайтесь в воображении «залезть» внутрь объекта и рассмотреть его изнутри.
17. Выявите и исключите из дальнейшего обсуждения альтернативные варианты решения проблемы, уводящие в сторону от траектории поиска наилучшего решения.
18. Попытайтесь выявить, кого и почему интересует решаемая проблема.
19. Выявите, кто первым и когда придумал аналогичный технический объект, были ли ложные попытки его усовершенствования.
20. Кто еще решал аналогичную проблему и чего он добился?
21. Выявите пограничные условия изготовления и применения объекта.
Метод морфологического анализа
Термин «морфология» (учение о форме) впервые использовал Иоганн Вольфганг Гете - немецкий мыслитель, естествоиспытатель и всемирно известный писатель, поэт. Он был основоположником морфологии организмов - учения о форме и строении растений и животных.
Автором метода морфологического анализа является швейцарский астроном Ф. Цвикки, который не дал развернутого определения этому понятию, а лишь указал, что этот метод позволяет находить все варианты решения проблемы. Рассмотрим, как и в какой последовательности осуществляется поиск новых технических решений по правилам, предложенным Ф. Цвикки. При этом все этапы морфологического анализа будем иллюстрировать примерами поиска технических решений создания нового автомобиля-вездехода.
На первом этапе дается точная и полная формулировка поставленной задачи. В частности, выдвигаются следующие требования потребителя к автомобилю-вездеходу:
Он должен передвигаться по сложной пересеченной местности (по твердому и сыпучему грунту, по воде, льду) в любое время года и суток;
Он должен перевозить грузы и людей в комфортных условиях, а значит - должен быть защищен от внешней среды и оборудован соответствующими средствами жизнеобеспечения;
Он должен быть управляемым и обеспечить передвижение в любых направлениях со скоростями и ускорениями в заранее заданных диапазонах.
На втором этапе формулируются основные морфологические признаки технического объекта (функциональные узлы, параметры), исходя из закономерностей его строения.
В рассматриваемом примере за морфологические признаки автомобиля-вездехода могут быть приняты:
1. Способы перемещения вездехода по земной поверхности.
2.Принципы осуществления движения.
3.Виды преобразователей энергии в движение.
4.Типы источников энергии.
5.Виды систем управления вездеходом.
6.Типы систем жизнеобеспечения.
7. Варианты систем ориентации.
На третьем этапе производится независимое рассмотрение всех морфологических признаков; для каждого из них намечаются все мыслимо возможные варианты решения проблемы.
Четвертый этап: составление многомерной матрицы, в которой каждому морфологическому признаку соответствует графа возможных вариантов решения задачи.
Пятый этап: анализ и оценка всех без исключения вариантов решения задачи с позиций наилучшего выполнения техническим объектом сформулированных для него потребительских целей и технических функций. При этом большинство из обсуждаемых вариантов оказываются неперспективными и неприемлемыми по тем или иным причинам и исключаются из дальнейшего рассмотрения.
На последнем, 6-м этапе производится выбор одного или нескольких синтезированных вариантов решения задачи, которые могут оказаться перспективными для практической реализации.
Метод функционально-стоимостного анализа
В инженерной и изобретательской практике технически развитых стран мира, начиная с 60-х г. XIX в., получил распространение новый подход к снижению стоимости и к повышению качества технических изделий. Этот подход получил название функционально-стоимостного анализа (ФСА).
Используются два подхода к снижению себестоимости изготовления и эксплуатации технических изделий: предметный и функциональный. При традиционном предметном подходе разработчик рассматривает объект как реальную целостную конструкцию. При функциональном же подходе разработчик полностью абстрагируется от реальной конструкции объекта и сосредотачивает внимание на ее функциях. Такой подход изменяет и направление поиска путей снижения себестоимости изготовления и эксплуатации технического объекта. Четко определив и сформулировав все функции анализируемого объекта и их количественные характеристики, разработчик выясняет: насколько важны и необходимы те или иные функции, которыми обладает прототип? Можно ли избавиться от некоторых «излишних» функций без ущерба для общей потребительской ценности объекта? Какие характеристики и параметры элементов объекта можно изменить для снижения себестоимости?
Процесс проведения ФСА состоит из следующих поэтапно выполняемых видов работ:
1. Подготовительный этап , на котором производится выбор технического объекта, определяются цели и задачи ФСА, формируется группа разработчиков проекта создания нового или усовершенствования существующего объекта.
2. Информационно-аналитическая работа . На этом этапе осуществляется сбор и анализ информации по конструкторско-технологическим решениям прототипа то, по условиям его работы, по конструктивным и эксплуатационным недостаткам, по затратам на его изготовление и обслуживание. Составляется список основных показателей и требований к техническому объекту, определяются критерии его развития. Разрабатывается конструктивная функциональная структура то. Производится классификация и анализ функций элементов то, определяются и попарно сравниваются стоимости функций, выявляются функциональные зоны наибольшего сосредоточения затрат. На основе проведенного анализа формулируется задача поиска более рациональных, оптимальных (по себестоимости) конструкторско-технологических решений.
3. Поисково-исследовательскиuй этап . Это один из творческих и доминирующих этапов работы, на который затрачивается до 50% времени от суммарного времени на выполнение проекта. Здесь исследуется каждая функция то на предмет: нужна ли она, нельзя ли переложить эту функцию на другой элемент то, можно ли объединить функции, можно ли упростить, удешевить или стандартизировать те или иные элементы то. На этом этапе основным инструментарием поисково-исследовательской деятельности разработчиков являются типовые приемы разрешения технических противоречий, эвристические методы и приемы поиска новых идей и рациональных конструкторско-технологических решений. Финалом этого этапа является оформление результатов в виде технического предложения и эскизного проекта.
4. Разработка и внедрение результатов ФСА . На этом этапе производится (в ряде случаев с привлечением опытных экспертов) отбор наиболее эффективных и перспективных вариантов конструирования технических объектов, определение технологичности и экономичности их изготовления, формируются рекомендации по их внедрению.
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
В 1953 году американский психолог А. Осборн предпринял попытку усовершенствовать метод «проб и ошибок». Пытаясь решить задачу этим методом, изобретатель выдвигает какую-то идею («А если сделать так?»), а затем проверяет, годится она или нет. Есть люди, которые по складу ума хорошо «генерируют» идеи, но плохо справляются с их анализом. И наоборот: некоторые люди больше склонны к критическому анализу идей, чем к их «генерации». Осборн решил разделить эти процессы. Пусть одна^ группа, получив задачу, только выдвигает идеи, хотя бы и самые фантастические. Другая группа пусть только анализирует выдвинутые идеи.
Мозговой штурм (брейнсторминг)-так назвал Осборн свой метод - не устраняет беспорядочных поисков. В сущности, он делает их даже более беспорядочными. Как мы видели, «пробы» долгое время идут в направлении «вектора инерции»: они не просто беспорядочны, они преимущественно направлены не в ту сторону. Поэтому переход к «простой беспорядочности» - уже какой-то прогресс.
Основные правила мозгового штурма несложны:
1. В группу «генераторов» идей должны входить люди различных специальностей.
2. «Генерирование» идей ведут, свободно высказывая любые идеи, в том числе явно ошибочные, шутливые, фантастические. Регламент - минута. Идеи высказываются без доказательств. Все идеи записываются в протокол или фиксируются магнитофоном.
3. При «генерировании» идей запрещена всякая критика (не только словесная, но и молчаливая - в виде скептических улыбок и т. п.). В ходе штурма между его участниками должны быть установлены свободные и доброжелательные отношения. Желательно, чтобы идея, выдвинутая одним участником штурма, подхватывалась и развивалась другими.
Рис 3 Американский психолог А. Ф, Ооборн усовершенствовал метод «проб и ошибок», предложив «мозговой штурм*
4. При экспертизе следует внимательно продумывать все идеи, даже те, которые кажутся явно ошибочными или несерьезными.
Обычно группа «генерации» идей состоит из шести-» десяти человек. Продолжительность штурма невелика: 20-40 минут.
На рис. 3 показана схема штурма (для трех участников- Л, Б, В). Специальности у штурмующих разные (условно это показано тремя разными окружностями), поэтому пробы не так привязаны к вектору инерции ВИ,
как обычно. К тому же правила штурма стимулируют «генерирование» смелых и даже фантастических идей: штурмующие выходят за пределы узкой специальности - а именно там, за этими пределами, и лежат решения высших уровней.
На схеме отражен еще один важный механизм штурма- взаимодействие и развитие идей. Участник штурма А высказал идею /, ее тут же видоизменил В - возникла идея 2. Теперь Л иначе видит свою идею, это позволяет продолжить -ее развитие (стрелка 3). Образуется цепь идей 1 -2 -3 -4, направленная к решению второго уровня. Правда, механизм подхватывания идей иногда столь же последовательно (цепь 5 -6) ведет и в сторону от решения…
В уже упоминавшейся книге Дж, Диксона «Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений» приведены протоколы нескольких мозговых штурмов. Вот отрывок из одного протокола, зафиксировавшего решение задачи о том, как при сортировке отделить зеленые (незрелые) помидоры от созревших.
«ТОМ: Мы сортируем их по цвету. В данном случае, вероятно, нужно применять индикатор цвета. ЭД: Излучательная или отражательная способность. Зеленый помидор должен иметь большую отражательную способность.
ДЕЙВ: Твердость. Мы надавливаем на них слегка или притрагиваемся к ним. ДИК: Электропроводность. ТОМ: Сопротивление электрическому току. ДЕЙВ: Магнетизм!
ДИК: Размер. Разве зеленые помидоры не меньше по размеру?
– ЭД: Вес. Соз:ревшие помидоры будут тяжелее. ТОМ: Размер и вес должны быть связаны друг с другом.
ДЕЙВ: Размер и вес дают плотность. ЭД: Удельный объем.
ТОМ: В зрелых помидорах очень много воды, потому они имеют удельный объем воды. ДЕЙВ: Они плавают илн тонут?
ДИК: Может быть, сортировать их по плотности - в зависимости от того, плавают они в воде или тонут?
ЭД: Не обязательно в воде, может быть и в другой жидкости» К
Известны различные разновидности мозгового штурма: обратный штурм (ишуг недостатки машины или процесса; выявление недостатков позволяет поставить новые изобретательские задачи), индивидуальный, парный, массовый, двухстадийный (два этапа по полтора часа, в перерыве ведется свободное обсуждение проблемы), поэтапный (последовательно штурмуются постановка задачи, решение, развитие идеи в конструкцию, проблема внедрения).
За последние годы мозговой штурм использовался для решения проектных, конструкторских и различного рода практических проблем. Этот успех объясняется не столько достоинствами метода мозгового штурма, сколько недостатками традиционного метода «проб и ошибок». Если начальная температура -100°, то и переход к -50е - уже оттепель.
«Бестолковость» поисков, возведенная мозговым штурмом в принцип, компенсируется количественным фактором - задачу штурмуют «оравой». Внешне штурм выглядит эффектно - задача решается за один день. Но выигрыш тут в значительной мере кажущийся: 50 человек в течение одного дня затрачивают столько же работы, сколько один человек за 50 дней. А мозговой штурм всегда требует (учитывая время на предварительную подготовку) несколько сотен человеко-дней. Выигрыш достигается лишь за счет сокращения малоперспективных попыток в направлении «вектора инерции».
Мозговой штурм дает положительный эффект, например, когда надо найти новые способы рекламы, но он не дает существенных результатов, когда дело касается более сложных проблем, которые могут быть решены на изобретательском уровне: здесь его «потолок» - решения второго уровня.
Есть два пути усовершенствовать мозговой штурм: перейти к профессиональному мозговому штурму (об этом я расскажу чуть позже) и повысить эффективность самой процедуры штурма. Второй путь изучался Обще-
ственной лабораторией методики изобретательства при НС ВОИР на задачах, по которым исследователи знали ответ. При такой постановке опытов экспериментаторы находились как бы над лабиринтом, в котором блуждали испытуемые: было отчетливо видно, ведет ли тот или иной шаг к ответу или куда-то в сторону.
При этом выяснились принципиальные недостатки мозгового штурма. Мозговой*штурм исключает управление мышлением - в этом его принципиальный недостаток. Штурм действительно помогает преодолевать инерцию: мысль сдвигается «с мертвой точки», разгоняется… и часто проскакивает то место, где надо остановиться. Десятки раз в ходе экспериментов наблюдалась такая картина: один участник штурма высказывает мысль, ведущую в правильном направлении, другой подхватывает эту мысль, развивает ее; до выхода на финишную прямую остается несколько шагов, но в этот момент кто-то выдвигает совершенно иную идею, цепь обрывается, и группа снова оказывается на исходных позициях.
В ходе мозгового штурма запрещена явная критика, но она почти неизбежно заменяется скрытой критикой в форме выдвижения новых предложений, пресекающих развитие других идей.
Мы проводили мозговые штурмы с запретом скрытой критики: не разрешалось обрывать развивающиеся цепи идей - требовалось доводить каждую идею до логического завершения («А если разделить корабль на две части?… Предлагаю делить на много частей: корабль из блоков… Корабль из мелких частиц… Из порошка… Корабль из отдельных молекул, корабль-облако… Из отдельных атомов…»). При такой организации эффективность штурма повышается Но резко возрастают и затраты времени: штурм приходится вести в течение многих дней. Это уже не мозговой штурм, а мозговая осада.
При мозговой осаде можно в какой-то степени управлять мышлением, но суть дела от этого не меняется: поиск по-прежнему ведется простым перебором вариантов.
Вероятно, кое-кому из изобретателей приходила на ум заманчивая идея: а нельзя ли получить - для каждой задачи - список всех возможных вариантов? Ведь имея такой список, не рискуешь что-либо упустить…
Чтобы составить полный список нужен специальный метод. Таким методом (точнее - приближением к нему) является так называемый морфологический анализ, предложенный в 1942 году известным американским астрономом Ф. Цвшски.
На первый взгляд может показаться странным, что метод организации творческого мышления придумал астроном. На самом же деле здесь все закономерно. Астрономия первой из наук столкнулась с большими динамическими системами (звездами, галактиками) и первой ощутила необходимость б методах, позволяющих анализировать такие системы.
В начале XX века нидерландский астроном Герц-шпрунг и американский астрофизик Рассел построили диаграмму «Спектр - светимость». На одной оси этой диаграммы указаны спектральные классы, а на другой - светимость звезд. Оказалось, что каждому спектральному классу звезд соответавует определенная светимость. В бесчисленное множество звезд сразу был внесен порядок- звезды разместились на диаграмме по одной линии («главная последовательность»). Более того, упорядочилось и представление о развитии звезд: с увеличением возраста меняется спектр звезды; звезда перемещается на диаграмме вдоль линии «главной последовательности».
Диаграмма Герцшпруига - Рассела оказала огромное влияние на астрономическое мышление (как таблица Менделеева - на мышление химиков). В последующие годы она уточнялась, развивалась, были найдены новые линии для звезд-гигантов, звезд-карликов и т. д., были построены новые двухмерные и трехмерные диаграммы.
В 1939 году Ф. Цвикки, анализируя белые пятна на диаграмме «Масса - светимость», сделал выдающееся открытие - теоретически доказал существование нейтронных звезд. Три года спустя, когда Цвикки привлекли к ракетным разработкам, он перенес метод построения многомерных диаграмм в технику, назвав его морфологическим методом.
Сущность этого метода заключается в построении многомерных таблиц (морфологических ящиков), в которых осями берутся основные показатели данной совокупности объектов. Предположим, надо найти оптимальную конструкцию ранцевого устройства для передвижения
пловца-подводннка. Мы можем начать перебирать различные «а если сделать так?». Например: а если использовать электромотор и аккумуляторы? Или: а если использовать энергию сжатого воздуха н турбинку? Или: а если использовать энергию сжатого воздуха, по не с турбинкой, а с плавником типа «рыбий хвост»?…
При морфологическом методе-до выбора - нужйо построить многомерную таблицу, на одной оси которой надо отложить (в данном случае) вид используемой: энергии (электрическая, механическая, химическая и т. д.), на другой оси - разные типы двигателей (электромоторы, турбины, ракетные двигатели различных систем), на третьей - типы возможных движителей (винт, плавник, ракета и т. д). Такой ящик охватит почти все мыслимые комбинации.
Конечно, ящик будет тем полнее, чем больше осей amp; нем и чем длиннее эти осн. Так, ящик, составленный Цвиккй для прогнозирования oдного только типа ракет- двигателей, имел - при 11 осях - 36864 комбинат ций!…
В этом, собственно, и заключается один из основных недостатков морфологического метода. При решении изобретательской задачи даже средней трудности в ящике* могут оказаться еотни тысяч и миллионы вариантов.
Другой недостаток метода - отсутствие уверенности в том, что при построении ящика учтены все оси и все классы вдоль этих осей. Интуитивный поиск вариантов заменяется интуитивным же поиском осей и классов. Выигрыш в том, что мы переходим от перебора мелких (й потому легко теряющихся) единиц (вариантов) к подбору крупных единиц (оси, классы по осям). Проигрыш в тйм, что, упустив хотя бы одну оеь, мы автоматически теряем очень большую группу вариантов. А с осями, как с вариантами, самые тривиальные лезут в глаза, а самые интересные прячутся за психологическими барьерами. И все-таки морфологический метод - большой шаг вперед по сравнению с обычным перебором вариантов.
Наиболее эффективно применение этого метода при решении конструкторских задач общего плана (проектирование новых машин, поиск новых компоновочных решений). Возьмем, для примера, проектирование снегоходов. Можно построить морфологический ящик со следующими осями и классами по осям *.
1. Двигатель: внутреннего сгорания; газовая турбина; электрический; турбореактивный;
парусный (для снегоходов это не лишено смысла).
2. Движитель:
моноколесо (кабина внутри колеса); обычные колеса; ребристые колеса; овальные колеса; квадратные колеса; цилиндрические пневмокатки; гусеницы; снежные винты; лыжи и вибролыжи; воздушный винт; воздушная подушка; ноги (шагающий движитель); спиральный движитель; рессорно-листовой движитель; импульсно-фрикционный движитель; снегометный движитель;
вращающиеся тарелки и еще не менее 15 комбинированных движителей.
3. Опора кабины:
на движитель (например, на лыжи); непосредственно на снег.
4. Тип кабины: открытая;
закрытая однокорпусная;
катамаран;
сдвоенная тандемного типа.
5. Обеспечение амортизации: за счет движителя;
за счет специальных амортизаторов; без амортизации.
6. Управление:
изменение направления двигателя; изменение направления движителя; снежные рули; воздушные рули.
7. Обеспечение заднего хода: реверс двигателя; реверс движителя;
без реверса (разворотом).
8. Торможение: основным двигателем; вспомогательным двигателем; воздушными тормозами; снежными тормозами.
9. Предохранение от примерзания на стоянкек механическое;
механическое с помощью двигателя;
электрическое;
химическое;
тепловое;
без предохранения. Мы охватили далеко не все возможные оси и не все классы по осям. Тем не менее в ящике уже более миллиона вариантов.
Морфологический метод надо признать, таким образом, как полезный вспомогательный прием.
Чтобы как-то упорядочить перебор вариантов, можно составить списки наводящих вопросов. Такой метод называется методом контрольных вопросов. Различные списки предлагались многими авторами еще в 20-е годы.
В США наибольшее распространение получил список вопросов А. Осборна. В этом списке девять групп вопросов, например: «Что можно в техническом объекте уменьшить?» или «Что можно в техническом объекте перевернуть?» Каждая группа вопросов содержит подво-просы. Например, вопрос «Что можно уменьшить?» включает подвопросы: можно ли что-нибудь уплотнить, сжать, сгустить, конденсировать или применить способ миниатюризации? укоротить? сузить? отделить? раздробить?
Один из наиболее полных и удачных списков принад-
лежит английскому изобретателю Т. Эйлоарту К Вот некоторые пункты этого списка: «Набросать фантастические биологические, экономические и другие аналогий. Установить варианты, зависимости, возможные связи, логические совпадения… Узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных в данном деле людей… В воображении залезть внутрь механизма…»
В сущности, каждый вопрос-это проба (пли серия проб). Составляя списки, их авторы, естественно, отбирают из изобретательского опыта относительно сильные вопросы. Однако отбор ведется без исследования внутренней механики изобретательства. Поэтому списки указывают, что делать, и не Объясняют, как это делать. Как, например, «установить варианты» или «проследить возможные связи», если их очень много? Как построить аналогию или как «в воображении залезть внутрь механизма», чтобы это действительно йавело на решение задачи?
Метод контрольных вопросов noMOfaeT в какой-то мере уменьшить психологическую инерцию, и только.
Пытаясь усовершенствовав мозговой штурм, нетрудно обнаружить, что целесообразно было бы использовать две возможности:
1. Создать не одни метод, а комплекс разных методов.
2. Организовать дело так, чтобы этот комплекс применяли группы людей, специально обученных и постепенно накапливающих опыт методического решения задач.
Из этих положений исходил американский исследователь Уильям Гордон, предложивший так называемую синектику и основавший в I960 году изобретательскую фирму «Синектикс».
Слово «синектика» в переводе с греческого означает «совмещение разнородных элементов». В проспекте фирмы «Синектикс» дано такое определение «Синектические группы - группы людей различных специальностей, которые встречаются с целью попытки творческих решений проблем путем неограниченной тренировки воображения и объединения несовместимых элементов».
В основу синектики положен мозговой штурм, проводимый постоянными группами. Такие группы, накапливая приемы, опыт, работают сильнее случайно собранных В синектические группы обычно включают людей разных специальностей (за обучение одной группы фирма «Си-нектикс» берет от 20 до 200 тысяч долдаров; заказчики - «Дженерал моторе», «ИБМ», «Дженерал электрик» и другие крупнейшие фирмы).
Решение задачи синектической группой начинается с ознакомления с «проблемой, как она дана» (ПКД). Затем группу уточняя проблему, превращает ее в «проблему, как она понимается» (ПКП), Далее начинается собственно решение, основанное, как пишет Гордон, на превращении непривычного в привычное и привычного - в непривычное, т. е на систематических попытках взглянуть на задачу с какой-го новой точки зрения и тем самым сбить психологическую инерцию Для этого в синек-тике используют четыре вида аналогий
Прямая аналогия (ПА) -рассматриваемый объект сравнивается с более или менее аналогичным объектом из другой отрасли техники или с объектом из живой природы. Например, если мы хотим усовершенствовать процесс окраски мебелц, то применение ПА будет состоять в том, чтобы рассмотреть, как окрашиваются минералы, цветы, птицы и т д Или - как окрашивают бумагу, как «окрашивают» телеизображение
Личная аналогия (ЛА) -ее называют также эмпати-ей: решающий задачу человек вживается в образ совершенствуемого объекта, пытаясь выяснить возникающие при этом чувства, ощущения. Например, в предыдущем случае можно представить себя белой вороной, которая хочет как-то окраситься
Символическая аналогия (СА) - обобщенная, абстрактная аналогия Например, для шлифовального круга СА будет «точная шероховатость»
Фантастическая аналогия (ФА) - в задачу вводятся какие-нибудь фантастические существа, выполняющие то, что требуется по условиям задачи Или какие-нибудь фантастические средства (шапка-невидимка, сапоги-скороходы и т п)
Ход синектического заседания обязательно записывается магнитофоном, затем запись тщательно изучается с целью совершенствования тактики решения.
Синектика - наиболее сильное из того, что есть в зарубежных странах в области методики изобретательства. Но возможности синектики весьма ограничены. Синектика осталась механическим набором приемов, оторванных от изучения объективных закономерностей развития техники. Задачи второго уровня и нижних подуровней третьего уровня - таков потолок синектики.
Для эффективного решения изобретательских задач высших уровней нужна эвристическая программа, позволяющая заменить перебор вариантов целенаправленным продвижением в район решения. Иначе говоря, нужен эвристический алгоритм, способный свести, скажем, задачу четвертого уровня «ценой» в 100 000 проб к задаче первого уровня «ценой» в 10 проб.
Такой алгоритм не может быть создан на основе опыта отдельного изобретателя или даже группы изобретателей. Чтобы получить работоспособный эвристический алгоритм, нужно: выявить объективные закономерности развития технических объектов; исследовать большие массивы патентной информации; создать программу решения, в которой каждый шаг органически вытекал бы из предыдущего; постоянно отрабатывать и совершенствовать эту программу на практике.
Я начал эту работу в 1946 году. Не хотелось бы сейчас, задним числом, утверждать, что уже тогда имелось в виду получение общей методики изобретательства. Первоначальная цель была намного проще: найти приемы, помогающие в моей личной изобретательской практике. Однако к 1948 году изобретения отошли на второй план. Стало очевидным, что «изобретение способа изобретать»- проблема намного более интересная. «Обычным» изобретениям оставалась роль подопытных кроликов; на которых испытывался алгоритм решения изобретательских задач.
В следующих главах мы подробнее познакомимся с основными положениями методики изобретательства и алгоритмом решения изобретательских задач. Сейчас отмечу только, что алгоритмическая методика рассматривает процесс решения изобретательской задачи как последовательность операций по выявлению, уточнению и преодолению технического противоречия. Направлен ность мышления достигается при этом ориентировкой на идеальный способ, идеальное устройство. На всех этапах решения используется системный подход. Алгоритм включает также конкретные шаги по устранению психологических барьеров, имеет развитый информационный аппарат- данные о типовых приемах преодоления технических противоречий.
Чтобы создать практически работоспособную методику решения изобретательских задач, каждый вывод, каждая рекомендация обязательно испытывались на практике.
Первый, еще весьма беглый, очерк на эту тему был опубликован в 1956 году в далеком от техники журнале «Вопросы психологии» и не привлек внимания изобретателей. Положение изменилось только в 1959 году, когда «Комсомольская правда» рассказала о практических результатах, даваемых методикой изобретательства. Вслед за этим ее основные принципы были изложены в журнале «Изобретатель и рационализатор» К В течение года на страницах журнала проходила дискуссия.
Большинство участников дискуссии выразило уверенность в том, что методика «станет могучим оружием в руках тысяч новаторов техники и производства». Одобрил методику и Экспертный совет Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР.
Подводя итоги дискуссии, редакция писала: «В наше время бурного развития науки и техники, когда созидательное творчество стало делом миллионов советских людей, проблема раскрытия «секретов» изобретательского мастерства, выведения разумных правил, действенных способов работы над техническими новшествами становится все более и более насущной…»
В 1961 -1965 годах был опубликован ряд работ, которые дали возможность изобретателям использовать методику при решении новых технических задач, на практике испытать и подправить рекомендуемые методы творческой работы. Одновременно продолжалось изучение накопленного изобретателями опыта. Дважды проводились анкетные опросы новаторов - в них участвовали изобретатели более чем из 180 городов нашей страны. В Москве, Баку, Свердловске, Новосибирске, Дубне и других городах были организованы семинары по теории и практике изобретательства. Общее количество изобретений, сделанных с помощью предложенной методики,- по далеко ие полным данным - превышает 3 тысячи
В 1968 году Центральный совет ВОИР создал Секцию методики технического творчества, а год спустя - Общественную лабораторию методики изобретательства Лаборатория, объединившая усилия энтузиастов, подготовила и опубликовала»учебные яособия -гпрограмму, сборники задач, тексты лекций Была наложена подготовка преподавателей, и теперь теория и практика решения изобретательеких^задач преподаетесь общественных, институтах изобретательского творчества, в молодежных изобретательских «школax, в университетах технического, творчества.
С 1971 года в Баку при республиканском -совете-ВОИР и ЦК ЛКСМ Азербайджана работает учебный и исследовательский Общественный институт изобретательского творчеству. Институт готовит изобретателе^, способных решать сложные творческие задачи в разлив иых отраслях техники Основной учебный предмет в институте-алгоритмическая методика решения изобретательских зздач. Умение пользоваться эвристическим алгоритмом вырабатывается в процессе практических занятий- сначала на учебных задачах, а затем на новых, взятых из производственной практики.
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.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Краткая история методов изобретательства 1
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 пиши, и защиты сначала использовались окружающие предметы (камни, палки и т.д.) Первые "изобретатели" пользовались объектами, изготовленными природой. Поэтому первые "изобретения" были на применение известных в природе "устройств", веществ и способов по-новому назначению. Процесс изобретательства, в те далекие времена, заключался в наблюдении и удаче (случайности) нашего предка.
Так, "судоходство" скорее всего, началось с момента, когда человек заметил, что бревно, находящееся в воде, может поддерживать его на плаву. А судостроение ведет 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" . 2
Первые попытки создать методику творчества предпринимались еще в древней Греции. Назовем только наиболее известные имена: Демокрит из Абдера, Аристотель, Архимед Сиракузский. В дальнейшем работу продолжили римский поэт и философ Тит Лукреций Кар, английский философ Роджер Бэкон, испанский ученый Раймунд Лулий, английский философ и государственный деятель, лорд-канцлер Фрэнсис Бэкон, французский философ и математик Рене Декарт, нидерландский философ Бенедикт (Барух) Спиноза, немецкий философ, математик, физик Готфальд Вильгельм Лейбниц, чешский математик и философ Бернард Больцано, французский математик Жюль Анри Пуанкаре, российские ученые П.Энгельмейер, В.Бехтерев и А.Богданов.
Первые работоспособные методы активизации творческого процесса начали появляться в конце 20-х годов нашего столетия. К ним относятся метод фокальных объектов, предложенный немецким профессором Кунце и усовершенствованный в 50-х американским ученым Чарльзом Вайтингом; мозговая атака, 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.
В дальнейшем стлали появляться другие методики творчества, например, метод Тагучи (Thought), QFD (Quality Function Deployment), "6 Сигма", 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.
Все эти методы интенсифицируют перебор вариантов, позволяя получить больше количество идей. Они все используют традиционный методе проб и ошибок, который редко или случайно приводит к изобретательским решениям.
Указанные методы не позволяют решать сложные изобретательские задачи.
Изобретательское решение получают Т.е. выявляется и устраняется первопричина проблемы. Тогда как при традиционном (шаблонном, рутинном) мышлении получают шаблонное решение , в котором всегда ищется компромисс . Т.е. пытаются незначительно улучшить одни параметры и невольно ухудшить другие.
Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) , разработана Генрихом Альтшуллером . Она предназначена для решения изобретательских задач и формирования изобретательского мышления.
Изобретательское мышление - это системное мышление, которое выявляет и разрешает противоречия, лежащие в глубине сложной проблемы (изобретательской задачи).
ТРИЗ позволяет не только решить сложные изобретательские задачи, но и прогнозировать развитие систем (в том числе технических), развить творческое мышление и многое другое, о чем Вы узнаете ниже.
ТРИЗ достаточно уникальна, постоянно развивается и усовершенствуется сотнями талантливых учеников Генриха Альтшуллера. Тысячи людей преподают ТРИЗ, а пользователей ТРИЗ на сегодня трудно сосчитать. Они имеются по всему миру. Как мы уже писали, создано ТРИЗ-движение.
Исходя из этого, маловероятно, что какая-то другая теория сможет соперничать с ТРИЗ.