Методы изобретательного творчества

Методы технического творчества — это совокупность последовательности операций прогнозирования оптимальных параметров, в наибольшей степени отвечающих общественным или техническим потребностям.

Развитие методики изобретательного творчества

Со времен изобретения первых простейших орудий труда изобретательская мысль не стоит на месте. Еще в античном мире изобретатели имели представление о творческой мысли и обучали ей своих учеников. Первым, кто попытался систематизировать накопленные знания об изобретательских методах, стал древнегреческий ученый Архимед. Многие другие ученые древности задумывались об искусстве решения изобретательских задач. Среди них выдающийся ученый Папп Александрийский, который в своем трактате «Искусство решать задачи» предлагал различные способы решения задач, в том числе и нелогические. В средние века поиском решения технических задач занимались алхимики, астрологи, черные и белые маги и пр. Такие науки имели свои «секреты» и держали все свои методы в строжайшей тайне. Важный вклад в изобретательское творчество внес Леонардо да Винчи, который полностью отрицал приемы алхимиков. Он успешно применял метод моделирования для решения конкретных изобретательских задач, анализируя живую природу, строил летательные аппараты по подобию птиц и летучих мышей. Не менее важный вклад в развитие изобретательства внес Френсис Бэкон, который в качестве метода решения творческих задач предложил индукцию. В настоящее время основы методологии изобретательства пытаются осмыслить многие зарубежные патентоведы. Д.Туска выдвигает следующие методы решения изобретательских задач: метод сознательного использования случайностей, метод использования побочных результатов поиска и метод выявления общественной потребности. Другой американский патентовед Г. А. Тулмин считает главными методами изобретательства традиционные логические методы: изменение размеров, трансформацию,, изменение пропорций, изменение степени воздействия, транспозицию частей объекта, дублирование, интеграцию, изолирование, изменение способа осуществления операций и автоматизацию действий объекта. Оригинальные взгляды на методику технического творчества высказывает Д. С. Пирсон, который обращает особое внимание на преодоление барьеров, тормозящих творческое мышление. Д.Пирсон вывел так называемое уравнение творчества и привел конкретные примеры того, как с помощью этого уравнения решаются различные творческие инженерные задачи.

Классификация методов технического творчества

Известные методы изобретательного творчества можно объединить в несколько групп.

• Первая группа основана на принципе мозговой атаки. В эту группу можно включить Метод мозгового штурма, Метод конференции идей и Синектики.
• Вторая группа методов основана на морфологическом анализе. Сюда относятся Метод морфологического ящика, Метод семикратного поиска, Метод десятичных матриц поиска , Метод организующих понятий, Метод «матриц открытия» и др.
• Третья группа объединяет методы контрольных вопросов
• Четвертая группа объединяет методы эвристических приемов.
• В пятую группу входят алгоритмы решения изобретательских задач, разработанные Г. С. Альтшуллером: АРИЗ-61, АРИЗ-71, АРИЗ-77, АРИЗ-82, АРИЗ-85-В.

Иерархия творческих технических задач

Описание технических систем

Создание любой технической системы происходит посредством описания ее составных частей: потребности, технической функции, физической структуры, физического принципа действия, технического решения и проекта. Все составные части этой иерархии располагаются на отдельных ступенях, начиная с самой важной и заканчивая наименее важной частью (рис.1).

• Наиболее важной ступенью является потребность. Она располагается на самом верхнем уровне. На самом нижнем уровне иерархии находится часть «проект». Каждый уровень имеет свое словесное описание, которое начинается с краткого описания потребности, а каждый следующий уровень описывается с иерархической соподчиненностью и включает в себя более подробное описание уровней, расположенных выше.

Разработка новых технических систем

рис.1 — Иерархия описания уровней

Во время разработки новой технической системы пользуются аналогом уже существующей системы, модернизируя имеющиеся в ней уровни.

• Задачи первого уровня: формулируется новая потребность, устанавливаются условия и ограничения реализации. Ставится проблема, которая в большинстве случаев непонятна для большинства специалистов.

• Задачи второго уровня: нахождение перспективной технической функции.

• Задачи третьего уровня: нахождение узлов уже существующей технической функции и составление новой технической системы.

• Задачи четвертого уровня: нахождение вариантов ТС с применением различных физических законов, закономерностей и явлений. Все варианты, накопленные в процессе решения задач четвертого уровня, анализируются для принятия наиболее подходящего решения.

• Задачи пятого уровня: разработка разнообразных новых вариантов и выбор лучших из них.

• Задачи шестого уровня. нахождение наиболее лучшего варианта для проекта, используя методы оптимизации

Задачи шестого уровня решаются в соответствии с требованиями стандартизации, унификации.

Процесс технического творчества

Творчество — это определенная деятельность человека, которая направлена на постановку конкретной задачи и получение новых результатов при её решении.

Различают два типа типа изобретателей: логического типа и интуитивного. Изобретатель интуитивного типа на основе интуиции быстро решает конкретную задачу и пробует ее на практике. Изобретатель логического типа анализирует накопленный за определенный отрезок времени накопленный опыт и только после этого решает поставленную задачу. На практике чаще всего встречаются изобретатели, которые совмещают оба типа.

рис.2 — Процесс технического творчества

Творческий процесс (рис.2) изобретателя условно делится на четыре стадии: подготовка, замысел, поиск и реализация. Каждая из стадий имеет непрерывную обратную связь с информацией изобретения, опорными знаниями и освоенным фондом методики изобретательства и подразделяется на шаги.

Решение задачи

Прежде чем начинать решать конкретную задачу, необходимо разделить ее на несколько более простых задач. Простая задача — это такая задача, в которой необходимо разрешить только одно техническое противоречие. Число технических противоречий и простых задач — это и есть число нежелательных эффектов в списке недостатков данного прототипа. Решение необходимо начинать, как правило, в порядке ранжирования недостатков.

Решения задачи состоит из нескольких этапов:

• 1 этап. Для каждой простой задачи формулируется техническое противоречие, а затем подбирается несколько эвристических приемов. Эвристические приёмы подбираются интуитивно, причем каждый это делает по-своему. Приемы обязательно должны устранить техническое противоречие.
• 2 этап. С помощью эвристических приемов прототип преобразуется так, что каждый полученный вариант подсистемы обеспечивает устранение нежелательных эффектов; улучшение способностей технической системы; выполнение ограничений и критериев и повышение идеальности ТС.
• На третьем этапе проводится анализ последствий от новых технических решений с целью установления их совместимости с другими подсистемами и стоящей выше надсистемой. Анализ проводится в виде таблицы (рис.3) для всех наиболее подходящих вариантов, выбранных на втором этапе.

рис.3 — Форма анализа последствий от нового технического решения

• 4 этап. Выявление из нескольких вариантов решения задачи наиболее перспективного.

Во время оценки вариантов решения задачи производится их анализ и сравнение с критериями качества. После чего некоторые вариантов отпадают, а остальные оставляют для выбора наиболее перспективного. Если один из вариантов явно перспективнее других, то выбор производится довольно просто. В противном случае пользуются специальными методиками.

Алгоритм решения задачи

Если необходимо улучшить прототип, то проводится постановка задачи. Если задача поставлена правильно, то до ее решения очень часто бывает всего один шаг. Из этого следует, что не нужно экономить время на процессе постановки задачи. Условно постановку задачи можно разделить на 5 этапов. это описание проблемной ситуации, описание функции системы, выбор нужного прототипа, описание его требований и недостатков и сама формулировка задачи. Ниже приведено описание каждого этапа.

1. Описание проблемной ситуации: формулировка задачи, в которой содержатся ответы на вопросы:
   1. что из себя представляет проблемная ситуация?;
   2. что необходимо предпринять для устранения проблемы?;
   3. что препятствует устранению это проблемы?;
   4. какие результаты принесет решение этой проблемной ситуации?.
2. Описание функции системы: изначально приводится качественное описание, а затем — количественное.
3. Описание требований прототипа: Из уже существующих прототипов выбирается наиболее подходящий для достижения поставленных целей.

Требований к прототипу должны быть достаточными для достижения работоспособности, производительности, надежности, ремонтопригодности и т. п. Эти требования фиксируются в списке требований, в который также заносят ограничения и критерии данного прототипа.

• 4. Описание недостатков прототипа. Для каждого прототипа нужно указать следующее:
• наиболее важные критерии развития;
• факторы, которые снижают эффективность выбранного прототипа;
• показатели, которые необходимо улучшить.

Составленный таким образом документ является списком недостатков прототипа.

• 5. Формулировка задачи. Обобщение результатов, полученных выше. Задача формулируется по форме «Дано-требуется».

Дано:

• качественное и количественное описания функции;
• прототипа и список требований прототипа;
• список недостатков прототипа.

Требуется: найти решение задачи, при котором прототип соответствовал своему назначению и не имел недостатков

Ссылки

Г. Я. Буш «Методы технического творчества», Издательство «Лиесма», г. Рига, 1972, Переводы автора, часть 1 Г. Я. Буш «Методы технического творчества», Издательство «Лиесма», г. Рига, 1972, Переводы автора, часть 2

Связать^?