Основы инженерного творчества (стр. 2 )

Поясним подробнее содержание и объем работ для различных уровней творчества.

Первый уровень творчества. Объект принципиально не изменяется, остается таким как есть. Изменению подвергаются лишь вспомогательные элементы объекта.

Для первого уровня творчества характерно, что задача и средства ее решения находятся в пределах одной узкой специальности. Как правило, решение не связано с устранением какого-либо явного противоречия.

В общем объеме мирового патентного фонда находится примерно 32 % технических решений, выполненных на первом уровне.

Таблица 1

Содержание стадий творческого поиска на разных его уровнях

Уровни	Стадии творчества
Выбор задачи и поисковой концепции	Сбор и переработка информации	Поиск идеи решения	Разработка и внедрение решения
1	Использованы готовые задача и концепция	Использованы имеющиеся сведения	Применено готовое ре­шение	Частично при­менена готовая конструкция (технология, организация)
2	Выбрана одна из нескольких задач при той же концепции	Собраны све­дения из раз­нородных источников	Выбрано од­но решение из несколь­ких	Выбрана одна конструкция из нескольких и внедрена
Продолжение табл. 1
Уровни	Стадии творчества
Выбор задачи и поисковой концепции	Сбор и переработка информации	Поиск идеи решения	Разработка и внедрение решения
3	Изменены исходная задача и концепция	Собрана информация в связи с вносимыми изменениями	Изменено известное решение	Изменена исходная конструкция (или применена по новому) и внедрена
4	Найдены новые задача и концепция	Получены новые данные, относящиеся к задаче	Найдено новое решение	Создана и внедрена новая конструкция
5	Поставлена новая проблема, найден новый метод	Получены новые данные, относящиеся к проблеме	Найден новый принцип	Создана и внедрена принципиально новая конструкция и изменена вся система, в которую она вошла.

Второй уровень творчества. В объект вносятся мелкие изменения и дополнения, которые не меняют основной принцип действия, – например, установка второй спирали в лампе накаливания для повышения надежности ее работы, телефон снабжается магнитофоном, то есть, автоответчиком и тому подобное. Таким образом изобретения основаны на выборе одного из известных в данной области техники типичных инженерных решений. Для многих изобретений второго уровня характерно частичное изменение конструкции одного из элементов системы.

Для второго уровня творчества характерно, что задача и средства ее решения находятся в пределах одной науки, то есть, если задача возникла в механике, то она и решается средствами, взятыми из механики. Как правило, такие решения связаны с устранением мелких противоречий на уровне вспомогательных, подсистемных элементов.

В общем объеме мирового патентного фонда находится 45 % технических решений, выполненных на втором уровне творчества.

Таким образом изобретения первого и второго уровней творчества составляют 77 % мирового патентного фонда. Они нужны, они совершенствуют технику, но принципиально ее не меняют. Это обычные конструкторские решения, но если они ранее не были известны, то признаются изобретениями.

Третий уровень творчества. В основной объект вносятся значительные изменения и дополнения, направленные на максимальное развитие (модернизацию) существующего принципа действия. При этом может полностью из­меняться исходная конструкция одного из элементов системы. На­пример, вместо чисто механического отделения внутренностей у рыбы на консервном заводе предложен новый способ – отрыв их при намораживании на охлаждаемый элемент. Или применена изменяемая геометрия крыла самолета, воздушный винт с регулируемым шагом, система автоматического оттаивания холодильника, двигатель внутреннего сгорания с регулируемым объемом камеры сгорания и тому подобные.

Для третьего уровня творчества характерно, что задача и средства ее решения находятся в пределах разных наук, но смежных между собой, то есть, если задача возникла в механике, то средства для ее решения берутся, например, из гидравлики, теплотехники, и тому подобных. Как правило, решения третьего уровня связаны с устранением противоречий, возникших на уровне системных элементов.

В общем объеме мирового патентного фонда находится 19 % технических решений, выполненных на третьем уровне творчества.

Четвертый уровень творчества. В основной объект вносятся изменения, полностью меняющие принцип его действия. При создании такого изобретения автор часто использует способы решения из других областей науки. Например, для контроля износа двигателя предложено добавлять в масло лю­минофоры и по изменению свечения масла непрерывно следить за концентрацией частиц металла в смазочной среде. Или суда на подводных крыльях, высокочастотная печь для приготовления пищи, ультразвуковая стиральная машина
и тому подобные.

Для четвертого уровня творчества характерно, что задача и средства ее решения находятся в пределах разных и не смежных между собой наук. То есть, если задача возникла в механике, то средства для ее решения могут быть взяты, например, из химии, биологии, оптики и тому подобных. Как правило, такие решения связаны с устранением противоречий, возникших на уровне надсистемных элементов. Например, оптоволоконный кабель связи. В нем изменен принцип действия – вместо электрического тока применен световой поток. Задача, лежащая в области электросвязи, решена средствами, взятыми из оптики. Разрешено надсистемное противоречие – кабелей между городами, или иными точками связи, должно быть много, чтобы пропустить многие тысячи и миллионы сигналов связи и должно быть мало, чтобы не усложнять, и так предельно сложную, систему кабельной связи.

В общем объеме мирового патентного фонда находится 3,7 % технических решений, выполненных на четвертом уровне творчества.

Пятый уровень творчества. Создается не существующий ранее объект с новым, ранее неизвестным, принципом действия. Или, иначе говоря, принципиально новые технические системы, новые технологии. Например, паровой двигатель, самолет, радио, киносъемка, лазер и тому подобные.

Эти изобретения называют пионерными, так как они сами порождают новую науку, например, теплотехнику, аэродинамику, радиотехнику, квантовую оптику
и т. д. Творчество на пятом уровне предоставляет человечеству новые, неизвестные ему ранее, возможности.

В патентном мировом фонде изобретений, выполненных на пятом уровне творчества, содержится всего 0,3 %, но они являются основой цивилизации.

Однако, для широкого внедрения этих изобретений в производство нужны многие годы, чтобы провести научно-исследовательские, конструкторские, технологические и иные работы с решением сотен и тысяч других задач, требующих использования всех остальных уровней творчества.

Работая методом проб и ошибок любой, относительно грамотный, человек может создавать изобретения первого и второго уровней, проанализировав 10–20 вариантов. Но, чтобы выдать решение третьего уровня, этому же человеку придется совершить уже тысячи проб. Нужно быть исключительно талантливым человекам, чтобы выдавать решения третьего уровня. А что такое талантливый человек? Это человек предельной трудоспособности, который, решая задачу, без устали ищет ее решение, перебирая все новые и новые варианты. Не зря говорят, что талант – это 99 % пота и 1 % удачи.

Для четвертого уровня требуется перебрать сотни тысяч вариантов. Невозможно одному человеку сделать это в течение своей, относительно короткой, жизни. Поэтому ему, как Эдисону, приходится подключать к этой работе сотни помощников или организовывать специальные, многочисленные институты, что и делает государство. Но во всех случаях рассчитывать приходится, в основном, на везение и счастливый случай.

Для пятого уровня творчества, количество проб и ошибок бесконечно, как бесконечен окружающий нас мир. Этот уровень лежит за пределами обычного человеческого мышления и пока окутан тайнами подсознания, интуиции и вдохновения.

Другой вид классификации был предложен [5]. Он, в отличие от предлагает рассматривать схему, в рамках которой все типы задач соотносятся с этапами общего движения от проблемы к решению.

Проблему обычно определяют как возникшее противоречие между потребностями и возможностями их удовлетворения. Иными словами, проблема – это отсутствие возможности в удовлетворении потребности. В качестве этапов снятия проблемы выделены процедуры поиска направлений, ресурсов и устранения конфликтов (табл. 2):

Таблица 2

Этапы снятия проблемы	Типы задач
Проблема (цель)
Поиск направлений решения проблемы	Задача поиска направлений
Поиск конфигурации объекта, обеспечивающего достижение цели в выбранном направлении	Задачи поиска вариантов объектов
Устранение противоречий и согласование подсистем в объекте заданной конфигурации	Задачи устранения противоречий
Решение (снятая проблема)

Каждый этап включает в себя синтез возможностей (расширение поискового поля) и анализ, отбор вариантов (сужение поискового поля).

Поиск направлений решения проблемы проводится на начальном этапе решения в момент, когда нет данных о возможных путях и средствах решения, т. е. в условиях нулевой или заведомо недостаточной информации. Подобная ситуация возникает как объективно (принципиально новая для человечества цель, комплекс обстоятельств), так и субъективно (отсутствие информации, достаточной для принятия решения у конкретного лица или группы лиц). Так, например, в ситуации объективной нехватки информации находился при поиске средств достижения выдвинутой им цели – переходу человечества к жизни в космическом пространстве. Субъективная нехватка информации – это широко распространенное явление. Огромные средства, идущие ежегодно на переоткрытие уже известного, делают выгодной и первоочередной задачей разработку различных банков данных и знаний, информатизацию общества.

После выявления спектра направлений выбирается одно из них, наиболее перспективное в данных конкретных условиях.

На следующем этапе ведется поиск конкретного технического средства, предназначенного для реализации желаемой функции. Особенности поиска здесь несколько иные, т. к. обобщенная функциональная схема объекта известна с самого начала или может быть построена, исходя из наличных знаний. Основной акцент при этом делается на выявление возможностей и ограничений.

И, наконец, на третьем этапе, в рамках заданной конфигурации объекта производится гармонизация взаимного влияния его элементов и внешней среды. При этом происходит устранение противоречий и оптимизация параметров.

Сопоставляя схемы решения творческих задач с предложенной классификацией задач, мы увидим, что каждая из трех схем тяготеет к "своему" этапу. Особенности задач обеспечивают возможности для раскрытия различных стратегий творческой деятельности:

Стратегия интуитивного поиска. Последовательное выдвижение и проверка идей, гипотез без доказательства корректности каждой выдвигаемой идеи.

Стратегия систематизированного поиска. Формулирование, определение всех возможностей в рамках заданной ситуации. Последовательная проверка с целью отсеивания неэффективных, ложных вариантов, сочетаний и т. п.

Стратегия упорядоченного направленного поиска. Логический анализ причин, порождающих негативное явление с целью выявления решения.

Наличие такого разнообразия представляется объяснимым. Задачи, называемые творческими, представляют собой сложную картину. Двигаясь к окончательному ответу, мы отвечаем на вопросы: что делать, с помощью чего делать, как делать. При этом на каждом этапе возрастает количество информации, включенной в работу. Естественно, что для каждого типа задач требуется некоторая особая "смесь" из рассудочной и творческой компоненты человеческого мышления (рис. 2). Чем меньше информации на начальном этапе, тем больше необходимости в интуиции. Чем больше начальной информации, тем больше задействована рассудочная компонента.

Рис. 2. Модель взаимного отношения стратегий творческой деятельности

Идет поиск в субъективно новой области – основной упор на интуицию. Производится совершенствование в уже знакомой области – происходит поиск взаимосвязей, приводящих к противоречиям. Все три стратегии являются объективно необходимыми. Естественно, что реализация стратегий творческой деятельности возможна в рамках методов, т. е. сводов конкретных рекомендаций, направленных на повышение эффективности, надежности и качества получаемых решений. В настоящее время известно большое количество методов, основанных на каждой из стратегий. Общая картина представлена ниже (рис. 3).

Широко распространено в отечественной литературе по методам поиска мнение о том, что интуитивный поиск является вчерашним днем, что его можно и нужно заменить методами, основанными на логике, использующими накопленную информацию. Конечно, решение задач второго и третьего этапов настоятельно требует применения логики и системного подхода, обширная и хорошо систематизированная информация позволяет свести к этим этапам ряд задач, которые без этого пришлось бы решать с нуля. Без сомнения, выявление подобий в задачах может позволить решать ряд из них по аналогии. Но зачастую признанием этих фактов и ограничиваются. В действительности же мы можем говорить не о возможности творить без интуиции, а о возможности решать ряд задач без творчества. Однако само творчество в технике осталось. А вместе с творчеством остается и интуиция, и роль случайности. Поэтому в следующем разделе речь пойдет о закономерном применении интуитивного поиска.

Рис. 3. Типы задач, поисковые стратегии и методы поиска

3. Методы интуитивного поиска

Методы интуитивного поиска могут быть иначе названы ассоциативными методами. Они основаны на свойстве мозга устанавливать те или иные связи между словами, понятиями, мыслями, а затем вспоминать, восстанавливать такие связи. В ассоциативных методах творчества интерес представляют дальние ассоциации и, главное, иx цепочки, приводящие к неожиданным, казалось бы, скачкам мысли.

Например, при слове «вокзал» человек может вспомнить рельсы, вагон, тепловоз, эпизод из фильма «Вокзал для двоих», песню, где есть слова «провожают пароходы, совсем не так, как поезда» и т. п. Слова этой песни могут натолкнуть на мысль о море. Представляя себе морские волны, морскую пену, выплескиваемую на берег, можно вспомнить вычитанное где-то сообщение о необычных свойствах морской пены обладающей, оказывается, биологической активностью. Если при этом человек ведет поиски способа использования химического катализатора, мысль о биологической активности морской пены может натолкнуть его на новые подходы (напри­мер использование поверхностных пленок),

Таким образом, сущность ассоциативного мыш­ления заключается в том, что воспоминания, впе­чатления, не связанные непосредственно с рассматри­ваемым предметом, способны вызвать мысли и их це­почки, перекидывающие мостик между этими воспо­минаниями и обсуждаемой задачей, натолкнуть на неожиданные, новые идеи. Интересно, что задача, за­севшая в сознании, обычно притягивает и возвращает к себе каждый раз снова развивающиеся цепочки ас­социаций. Причем последние могут возникать и разви­ваться подсознательно, а в сознании всплывает лишь готовый ответ.

Ассоциации часто вызывают применяемый сознательно известный еще Аристотелю универсальный прием творческого поиска – аналогию.

Под аналогией понимают сходство каких-либо отдельных свойств или признаков, элементов, характеристик объектов (или решений, идей), в целом значительно отличающихся друг от друга. Аналогия, выявленная в процессе ана­лиза либо специально введенная, найденная или при­думанная, позволяет на основе представления о свой­ствах одного объекта сделать предполагаемый вывод, относящийся к другому.

Сознательное включение ассоциативного мышле­ния достигается путем создания соответствующих условий и использования ряда правил, которые в совокупности и составляют основу наиболее распространенных и проверенных практикой подобных методов творчества.

3.1. Мозговой штурм

Методы мозгового штурма (или атаки) (МА) основываются на следующем психологическом эффекте. Если взять группу из 5–8 человек и каждому предложить независимо и индивидуально высказывать идеи и предложения по решению поставленной изобретательской или рациона­лизаторской задачи, то в сумме можно получить N идей. Если предложить этой группе кол­лективно высказывать идеи по этой же задаче, то получится М идей. При этом оказывается, что М намного больше N. Обычно за 15–30 минут коллективно высказывается от 50 до 150 разных идей, а индивидуально только 10–15. Во время сеанса МА происходит как бы цепная реакция идей, приводящая к интеллекту­альному взрыву.

История МА уходит в XVI–XVII вв. – время расцвета смелых морских путешествий. В это время в морской практике вырабатывается порядок действий на случай, когда судно терпит аварию или бедствие. Для поиска решения собирался непродолжительный корабельный совет, при этом выдерживался порядок вы­ступления от младшего к старшим. Такая процедура стимулировала мышление более стар­ших и опытных людей, которые приходили к более толковым и приемлемым идеям.

Современные методы МА возникли и были развиты в США американским специалистом в области творческого мышления А. Осборном, которым в 1939 году был предложен ме­тод, известный ныне под названием мозговой штурм (моз­говая атака, брейнсторминг). После войны метод окончательно оформился, была создана школа подготовки изобретателей и рационализаторов и, с выходом в свет в 1953 году книги А. Осборна “Управляемое воображение”, в которой были раскрыты принципы и процедуры творческого мышления, стал известен широкому кругу специалистов.

Методы МА представляют собой эмпирически найденные эффективные способы реше­ния творческих задач. С точки зрения психологии, кибернетики и других наук феномен МА остается белым пятном, которое требует серьезного и глубокого изучения.

В любой группе людей, решающей творческую про­блему, всегда выделяются активные генераторы идей и не менее активные критики. Бывает и так, что засилье и излишняя агрессивность критически настроенных инди­видуумов мешает остальным свободно высказывать свои идеи из-за боязни критических замечаний. Поэтому может оказаться, что идея была найдена, но не была высказа­на, и задача остается нерешенной.

Основная идея метода сводится к обеспечению выхо­да любых идей из подсознания без сознательной их оцен­ки. Запрет критики очень важен.

Главная цель метода – получить за короткий промежуток времени как мож­но больше предложений по требующей решения за­даче.

Основные правила метода заключаются в том чтобы:

·  раскрепостить мышление;

·  отделить этап гене­рирования идей от процесса их обсуждения и оценки, разделить их во времени;

·  создать на первом этапе непринужденную, доброжелательную обстанов­ку, стимулирующую состязательность, побуждающую высказывание и ассоциативное развитие любых, даже фантастических, «диких» и шуточных предложений.

Для проведения штурма проблемы организуется не­большая группа генераторов идей в 5–7, иногда больше человек (до 15). При этом необходимо следить за тем, чтобы в группе были специалисты разных областей, например, ин­женеры и биологи, математики и психологи. Не допу­скается включение в группу лиц, находящихся в отноше­нии начальник-подчиненный. Кроме специалистов, имеющих отношение к обсуждаемой те­ме, в группу рекомендуется ввести одного-двух «посто­ронних». Практика показала, что нередко неожидан­ное решение исходит от того, кто просто не знает, что в среде специалистов направление, на котором у него возникла идея, считается или слишком сложным, или вообще бесперспективным.

Проведением мозгового штурма руководит специалист, наиболее эрудированный в этой проблеме. В его задачу входит организация непри­нужденной обстановки, пресечение любого вида критики, даже в виде жестов или скептических хмыканий, под­держка наиболее оригинальных идей.

Постановка задачи перед творческой группой – участниками МА может иметь самую различную форму и содержание. Однако в ней должны быть четко сформулированы два мо­мента:

– что в итоге желательно получить или иметь.

– что мешает получению желаемого.

Постановка задачи для МА должна отличаться краткостью изложения.

Постановка задачи может быть дана в описании проблемной ситуации. Если формулировка задачи содержит очень специальные и малопонятные термины для специалистов из смежных или других областей, то необходимо сделать вторую редакцию предварительной формулировки без специальных терминов.

Группа генераторов идей во время штурма (сеанс длится обычно от 30 до 50 мин) работает в условиях полного запрета на критику, исключается и недоверчи­вое, пренебрежительное отношение к любой высказанной идее, пусть даже в виде иронической улыбки, жеста, мимики. Предложение должно быть высказа­но участником группы предельно кратко (не более 1 мин), оно не требу­ет ни пояснений, ни приведения обоснований – нужна лишь идея. Участникам группы генераторов рекомендуется не только давать свои собственные предложения, но и развивать и дополнять чужие, используя логические рассуждения и возникающие ассоциации.

На этапе генерации идей действуют три правила: запрет критики; запрет обоснований выдвигаемых идей; поощрение всех выдвигаемых идей.

При создании таких условий, умело поддерживае­мых руководителем группы штурма, генерирование идей идет непринужденно, в быстром темпе. В ряде случаев за время штурма удается набрать от 50 до 150 разнообразных идей. Обычно 10–15 % из них не лишены смысла. Все предложения записываются на магнитофон или стенографируются без каких-либо ком­ментариев.

Процесс мозгового штурма, возбуждая умствен­ную деятельность генераторов, способствует рождению новых идей и по окончании сеанса. Поэтому там, где часто применяют этот метод, практикуют дополнительный сбор предложений на следующий день. Многие предложения, появившиеся в результате про­должения работы мозга, оказываются весьма цен­ными.

По окончании штурма группа экспертов рассматри­вает и отбирает идеи. Важно, чтобы в группу вошли специалисты, обладающие аналитическим складом ума. Их задача – выявить скрытые возможности в каждом из высказанных предложений, найти и ото­брать наиболее приемлемые. Другими словами в каждой анализируемой идее делается попытка выявить рациональную основу. При экспертизе следует внимательно продумывать все идеи, даже те, которые кажутся явно ошибочными или несерьезными.

В реальных условиях предприятия длительная работа группы высококвалифицированных экспертов-аналитиков маловероятна. Практически этап анализа может происходить комбинированно: частично при сборе группы, частично на рабочих местах аналитиков. В этой ситуации ведущий играет дополнительную коммуникационную роль. Для согласования деятельности аналитиков целесообразно применять метод "Дельфи" или иные согласующие процедуры.

Метод "Дельфи" был разработан сотрудниками американской фирмы "Рэнд корпорейшен" О. Холмером, Т. Гордоном и др. Цель метода – получение согласованной информации высокой степени достоверности от группы экспертов, т. е. повышение степени достоверности коллективных экспертных оценок.

При разработке метода была сделана попытка устранить противоречие, возникающее при организации работы группы экспертов. Так, если опрашивать их независимо друг от друга, то возможны отклонения в очень больших пределах, а если позволить экспертам взаимодействовать, обмениваться мнениями в процессе работы, то это может привести к появлению оценок, навязанных авторитетом коллег.

В методе "Дельфи" осуществляется процедура, обеспечивающая обмен информацией о доводах и ответах, без непосредственного взаимодействия экспертов друг с другом. Прямые дискуссии экспертов заменяются индивидуальными опросами, проходящими по определенной программе в несколько этапов. Метод "Дельфи" позволяет уменьшить влияние присущего экспертам конформизма, боязни спора с авторитетами, устранить возможные конфликтные ситуации, атмосферу эмоционального дискомфорта. Считается, что метод "Дельфи" наиболее применим, если к работе привлекаются эксперты, компетентные не по всей проблеме, а по ее различным составляющим.

Последовательность проведения экспертизы по методу "Дельфи":

– формирование постоянной рабочей группы, обеспечивающей сбор и обобщение мнений экспертов;

– выбор необходимого для исследования количества и состава экспертов;

– составление анкеты, в которой указываются основной и вспомогательный вопросы, условия проведения экспертизы;

– проведение опросов экспертов согласно определенной методике;

– обобщение экспертных заключений и выдача рекомендаций по исследуемой проблеме.

Вопросы формулируются таким образом, что ответы на них обязательно должны даваться в количественной форме. Собранные ответы подвергаются статистической обработке. Полученные обобщенные ответы рассылаются каждому эксперту с просьбой пересмотреть и уточнить свое заключение, если он сочтет необходимым. Эта процедура должна повторяться несколько раз. Основные этапы опроса экспертов: