Методы поиска идей по совершенствованию технических средств и технологий

Известно несколько десятков методов решения изобретательских задач. Наиболее эффективными признаны морфологический метод, методы фокальных объектов, мозгового штурма, контрольных вопросов, синектика, а также комплексная программа – алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ).

Морфологический метод был предложен американцем швейцарского происхождения Ф. Цвикки. Под морфологией понимают различную структуру и различные внешние формы создаваемого объекта. Совершенствуемый объект расчленяется по существенным признакам: блокам, узлам, частям и т.д. Когда объектом является технология, то ее процессы делят на этапы. Затем для каждого признака указывают возможные варианты его использования. Например, при создании судна рассматривают такие существенные признаки, как тип плавучести, вид используемой энергии, средства управления и т. д. Рассматривают известные варианты каждого из них. Тип плавучести (судно с открытой палубой, с надувными отсеками, скользящее судно – глиссер, на подводных крыльях, на воздушной подушке и т. п); по движущей силе (мускулы, парус, паровой двигатель, двигатель внутреннего сгорания, паровая турбина, атомный двигатель); по средствам управления (весло, различные рули, боковые двигатели и т.д.). Затем рассматривают их возможные сочетания. По полученному множеству часть решений окажется известной, часть – новой, а часть бессмысленной.

Комбинаторный метод является усовершенствованным морфологическим методом. Он также состоит из анализа и синтеза. Для каждого признака объекта так же, как и в морфологическом методе составляют перечни их вариантов. Отличие от морфологического метода состоит в способе анализа, который содержит понятия рабочего органа, рабочей среды, агрегатного состояния вещества, признаки геометрической формы и структуры рабочего органа, взаимной связи частей рабочего органа на макро- и микроуровнях и т.д. При синтезе используется перечень целей совершенствуемого объекта. Это облегчает оценку решений.

В методе контрольных вопросов используют список вопросов. Например, как упростить объект? Что можно увеличить? Что можно передвинуть и т.д.? Список, с одной стороны, должен быть длинным, чтобы не пропустить нужную подсказку, и в то же время коротким, чтобы быстрее решить задачу.

В методе мозгового штурма генерирование идей отделено от процесса их оценки. Это целесообразно психологически, т.к. некоторые лица не могут свободно выдвигать идеи, если они подвергаются критике. Идеи выдвигает одна группа лиц, другая их оценивает.

Синектика – усовершенствованная разновидность мозгового штурма. По этому методу работает не случайная (как в мозговом штурме), а постоянная группа методистов; при поиске идей они поочередно используют известные в методе синектики четыре аналогии.

Основой АРИЗ является программа последовательных операций для выявления или устранения технических противоречий, средства управления психологическими факторами и информационный фонд. Техническое противоречие проявляется тогда, когда известными способами при попытке улучшить одну часть (или один параметр) технической системы недопустимо ухудшается другая часть (или другой параметр). Например, заманчиво делать одежду из прочных полимерных пленочных материалов. Но тут возникает противоречие. Ткань, идущая на одежду, должна иметь мельчайшие поры, чтобы пропустить воздух и пары. А если в пленочной ткани сделать поры, то ее прочность резко снизится. Известны принципы разрешения физических противоречий (например, разделение противоречивых свойств в пространстве или времени).

АРИЗ предусматривает операции по управлению психологическими факторами. Эти операции позволяют гасить психологическую инерцию и стимулировать воображения.

В информационный фонд АРИЗ входят приемы, стандарты на творчество, банки физических, химических и геометрических эффектов. Для устранения типовых технических противоречий применяется боле 100 приемов.

Система «изобретающая машина» (программа) основана на теории решения изобретательских задач. База данных системы включает:

- приемы разрешения технических противоречий, позволяющие решить более 1000 изобретательских задач;

- множество десятков стандартов ТРИЗ, дающих структурный прогноз развития технической системы;

- указатели физических, химических, геометрических эффектов с сотнями примеров применения;

- принципы разрешения физических противоречий;

- методы управления психологическими факторами.

8.1 Типовые примеры устранения технических противоречий.

8.1.1 Принцип дробления:

- разделить объект на независимые части;

- выполнить объект разборным;

- увеличить степень дробления (измельчения) объекта.

Примеры:

- косилка состоит из нескольких независимых ножей;

- если толщина ферромагнитного слоя ленты более 40 мкм, то этот слой становится хрупким. Поэтому в магнитографии иногда используют пакет магнитных лент;

- в зависимости от размера ферромагнитных частиц при магнитопорошковом контроле можно контролировать объекты с обработанными или грубыми поверхностями;

- разделение операций при магнитопорошковом контроле: способ приложенного поля и способ остаточной намагниченности;

- принцип раздельного контроля при обнаружении дефектов в сварных соединениях магнитными методами, который позволяет учесть как конструктивно-технологические особенности сварного шва, так и форму, глубину залегания и ориентацию дефектов. Это позволяет повысить чувствительность метода контроля на наличие характерных дефектов сварки по сравнению с традиционным методом от 4 до 5 раз и его разрешающую способность от 10 до 40 раз.

8.1.2 Принцип вынесения:

- отделить от объекта мешающие части или выделить их.

Примеры:

- при флюорографии грудной клетки отдельные жизненно важные органы защищены свинцовым экраном;

- для отпугивания птиц на аэродромах используют запись крика перепуганной птицы (отделили птичий крик от птицы);

- при магнитографической дефектоскопии поля дефектов вначале записывают на магнитную ленту, а затем считывают запись с нее на дефектоскопе.

8.1.3 Принцип местного качества.

8.1.4 Принцип асимметрии.

8.1.5 Принцип местного качества.

8.1.6 Принцип асимметрии.

8.1.7 Принцип объединения.

8.1.8 Принцип универсальности.

8.1.9 Принцип «матрешки».

8.1.10 Принцип антивеса.

8.1.11 Принцип предварительного напряжения.

8.1.12 Использование механических колебаний.

8.1.13 Принцип «обратить вред на пользу».

8.1.14 Принцип изменения окраски.

8.1.15 Использование гибких оболочек и тонких пленок.

8.1.16 Принцип отброса и регенерации частей.

Задание: Приведите примеры устранения технических противоречий, в которых используются принципы 8.1.1 – 8.1.16.

Для самостоятельного усвоения знаний студентами в указанной области приводится дополнительный список литературы [5-13].