Основы инженерного творчества (стр. 3 )

1. Уточнение объекта опроса (модель объекта, список параметров модели, формулировка вопросов, состав группы экспертов) и получение новых мнений, рекомендаций, путей нового подхода к решаемой проблеме. На данном этапе используются вопросы открытого типа (качественные). Цель данного этапа – собрать всю объективную информацию об исследуемом объекте, процессе либо ситуации и выделить наиболее существенные характеристики и ограничения.

2. Вероятностная оценка рабочей модели, ее характеристика, факторы, влияющие на нее и т. п. На этом этапе, как правило, получают от эксперта всю информацию, необходимую для выработки решения, но эта информация в ряде случаев не может быть использована из-за несогласованности экспертных оценок.

3. Согласование оценок экспертов. В отличие от предыдущих этот этап может повторяться несколько раз, пока не будет достигнута достаточная согласованность мнений группы экспертов.

После каждого этапа производится сбор, статистическая обработка и анализ результатов опроса. Ответы группируются по признакам, производится упорядочение полученных оценок. Затем находятся медиана и размах – величина, измеряющая на числовой шкале расстояние, в пределах которого берутся оценки. Этот интервал содержит 50 % всех оценок; он не включает в себя 25 % самых высоких и 25 % самых низких оценок (такой тип деления шкалы называется делением с помощью квартилей).

Перед каждым последующим этапом экспертов информируют о результатах предыдущего и в случае выхода их оценок за величину принятого размаха предлагают обосновать свое мнение (анонимно). С полученными данными знакомят всех экспертов и предлагают им пересмотреть, а при необходимости и исправить предыдущие ответы.

Результаты опроса обрабатываются и вновь доводятся до сведения всей группы экспертов с последующим пересмотром оценок. На практике достаточно, как правило, трех этапов для получения хорошо согласованных оценок экспертов.

На протяжении первых 10–15 лет после появления мозговой штурм считался достаточно эффективным и перспективным методом поиска новых технических ре­шений. Постепенно, однако, выяснилось, что сложные изобретательские задачи этим методом решить не уда­ется. Сейчас считается, что мозговой штурм – это лег­кий и чрезвычайно быстрый способ коллективного поис­ка разнообразных идей при решении не особенно слож­ных технических, научных и организационных задач.

Достоинства метода МА:

·  Штурм помогает преодолевать инерцию мышления.

·  Стимулирует быстрое генерирование идеи группой людей.

·  В сравнении с другими методами существенно увеличивает количество выходов идей, когда структура задачи не ясна и нова.

·  Порождает большое количество идей, и большая выборка позволяет натолкнуться на хорошую идею.

В то же самое время метод мозгового штурма обладает рядом недостатков:

·  мозговой штурм исключает управле­ние мышлением – в этом его принципиальный недоста­ток (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);

·  он не всегда рекомендует способы решения задач;

·  только при хорошо исследованной проектной ситуации выявляются практически осуществимые идеи;

·  выдаваемые идеи носят случайный характер;

·  процесс выхода идей существенно зависит от профессионализма ведущего и группы в целом;

·  в ходе мозгового штурма запрещена явная критика, но она почти неизбежно заменяется скрытой критикой в форме выдвижения новых предложений, пресекающих развитие других идей.

3.2. Разновидности мозгового штурма

Предпринимались многочисленные попытки модерни­зировать метод, расширить его возможности, повысить эффективность. Появился ряд разновидностей мозгового штурма, в том числе обратный, индивидуальный, пар­ный, массовый, двух - и трехступенчатый, или поэтап­ный. Известны такие модификации, как «конференция идей», «совещание пиратов» (начинаемое с младшего «юнги»), «кибернетическая сессия». Общим для всех разновидностей эффектом является некоторое расшире­ние возможностей метода и «дожимание», развитие цен­ных идей при продолжении работы над ними после ос­новного мозгового штурма.

Отличительные особенности различных видов мозгового штурма:

При прямой мозговой атаке –

– производится поиск нового технического решения, его синтез, максимальное устранение недостатков во вновь проектируемом изделии.

При обратной мозговой атаке –

– выявление в существующем изделии максимального числа недостатков.

При этом недостатки могут быть классифицированы как обнаруженные при изготовлении, эксплуатации, ремонте и утилизации выпускаемых изделий, а также те, которые могут возникнуть в обозримом будущем у разрабатываемого изделия.

Обратная МА может быть использована:

·  при уточнении постановки изобретательских задач;

·  при разработке технического задания или предложения;

·  при экспертизе проектно-конструкторской документации на любой стадии разработки;

·  для оценки эффективности закупаемых изделий.

3.3. Комбинированное использование методов мозговой атаки

Изложенные методы прямой и обратной МА могут быть совместно использованы в различных комби­нациях. Приведем некоторые схемы таких комбинаций, оправдавшие себя на практике.

Двойная прямая мозговая атака. Двойная МА начала практиковаться в СССР. Суть ее заключается в том, что после проведения прямой МА делается перерыв от двух часов до двух-трех дней и еще раз повторяется пря­мая МА.

Практика показала, что при проведении второй МА по одной и той же задаче часто выявляются наиболее ценные практически полезные идеи или удачное развитие идей первого совещания, т. е. во время перерыва вклю­чается в работу мощный аппарат решения творческих задач – подсознание человека, синтезирующее неожи­данные фундаментальные идеи.

Обратная и прямая мозговые атаки (прогнозирования и развития техники). Развитие технического объекта (ТО) представляет собой повторяющийся цикл; существующее изделие – выявление недостатков – устранение недостатков в новой серии изделий. Эту за­кономерность можно использовать для мысленного мо­делирования и прогнозирования развития интересую­щего класса изделий. Для этого сначала с помощью обрат­ной МА выявляют все недостатки существующего изде­лия и выделяют среди них главные. Затем проводят пря­мую МА для устранения выявленных главных недостатков и разрабатывают эскиз нового технического решения, в котором по возможности устранены или учтены эти недостатки.

Для увеличения времени прогнозирования этот цикл имеет смысл повторить, чтобы посмотреть развитие объекта на два шага вперед.

Прямая и обратная мозговые атаки (прогнозирование недостатков технического объекта). Сначала про­водят прямую МА и делают эскизы наиболее перспектив­ных технических решений, затем обратную МА и выяв­ляют возможные недостатки этих технических решений.

В целях увеличения времени прогнозирования этот цикл имеет смысл еще раз повторить, т. е. опять провести прямую МА для устранения выявленных будущих не­достатков и разработки соответствующих эскизов тех­нических решений, по отношению к которым еще раз выполняется обратная МА.

Мозговая атака с оценкой идей. Предназначена для решения сложных конструкторских задач и выполняется в три этапа.

Первый этап (первое совещание). Проводят прямую МА. Составленный общий список идей передается каж­дому участнику совещания. Каждый участник получает задание индивидуально (независимо от других) отобрать из общего списка от трех до пяти лучших идей с указа­нием их преимуществ. При этом разрешается добавлять свои новые идеи.

Второй этап (второе совещание). Каждый участник сообщает об отобранных им (или предложенных допол­нительно) трех-пяти идеях с указанием их достоинств. По каждой идее проводится короткая (5-10 мин) МА в целях: выдвижения идей по улучшению предложенного варианта; выявления недостатков; выдвижения идей по устранению недостатков.

При этом одинаковые идеи повторно не обсуждаются.

В результате обсуждения составляют таблицу положительно-отрицательной оценки идей.

Каждому участнику дается задание выбрать из таб­лицы независимо от других один или два наилучших ва­рианта и представить по ним эскизы технического реше­ния.

Третий этап (третье совещание). Обсуждаются пред­ставленные эскизы в целях ранжирования их от лучших к худшим. Составляются предложения с описанием наилучших технических решений, при этом эскизы могут быть дополнительно проработаны и детализированы.

3.4. Синектика

Пытаясь усовершенствовать мозговой штурм, нетрудно обнаружить, что целесообразно было бы использовать две возможности:

1.  Создать не один 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 1960 году изобретательскую фирму «Синектикс». Работа над методом синектики началась в 1944 году, а в 1961 г. В США вышла книга У. Гордона «Синектика: развитие творческого воображения».

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».

По данной методике поиск ведет группа не случайно объединенных, как при мозговом штурме, а специально подобранных и подготовленных людей – синекторов, имеющих обычно разные специальности. При синектическом поиске разрешена критика вносимых предложе­ний. Но она не мешает членам постоянной, сработав­шейся группы, обладающей большим опытом генерации «диких» идей и отличающейся глубоким взаимопонима­нием ее участников.

В процессе работы синекторы используют обширный арсенал аналогий для усиления генерации идей и час­тичного управления этим процессом. Гордон относит ана­логии к «операционным», то есть управляемым механиз­мам творчества в отличие от «неоперационных» – ин­туиции, вдохновения и др. Применение синектики пре­дусматривает обязательное предварительное обучение специалистов, в процессе которого особое внимание уде­ляется освоению приемов использования аналогий, пра­вил и опыта применения метода.

Новым методическим элементом в синектике являет­ся специальная программа поиска, реализуемая в ходе синектическнх заседаний. Она достаточно проста и предусматривает проведение всего нескольких операций с решаемой за­дачей.

1. Первая из них предписывает уяснить задачу (проб­лему) в том виде, как ее предложил заказчик, и сформулировать в итоге «проблему, как она дана» (ПКД).

2. Затем проводят анализ проблемы для уточнения ее сущ­ности, но уже в понимании самих синекторов. Они фор­мулируют проблему так, как сами ее понимают (ПКП). Для этого, в частности, изыскиваются возможности пре­образования заданной незнакомой проблемы в ту или иную привычную. Методика здесь как бы сама требует проявления творческой способности к новому взгляду на проблему.

3. Следующий этап синектического поиска – генериро­вание идей. Для активизации процесса используют ана­логии четырех видов:

· Прямую, представляющую собой любую аналогию из области техники, природы и т. п. (ее часто ищут в биологических системах).

· Личную (эмпатию), в процессе использования которой делается попытка отождествить себя с объектом, вжить­ся в его образ; решатель задачи должен попытаться отождествить себя с объектом, кото­рый нужно улучшить. Скажем, надо представить себя подводным крылом «Метеора» или «Ракеты». Крыло бы­стро разрушается от эффекта кавитации – охлопывания мелких пузырьков газа на поверхности крыла. Как себя вести, чтобы защититься от этих пузырьков? Надо очень сильно вжиться в образ совершенствуемого объекта, что­бы получить новую идею. Но при использовании эмпатии существует опасность, что для решения задачи объект надо разделить, а это сделать трудно, ибо кому хочется де­лить себя на части?

· Символическую, заключающуюся в отыс­кании символического краткого описания объекта или задачи. Делается попытка пе­редать сущность объекта или процесса в метафоре, обра­зе, сравнении. Например, символическая аналогия для фонтана будет звучать как текущая неподвижность, для стекла – невидимая стена. Символическая аналогия по­зволяет представить образ объекта целиком, схватить его суть в двух словах.

· Фантастическую, предлагающую описать задачу в понятиях и терминах сказок, легенд и мифов. Необходимо предста­вить себе объект, процесс, ситуацию такими, какими мы хотели бы их видеть, не учитывая реальных ограничений. Например, дорожная сумка или рюкзак, которые не имеют веса и не занимают объема; зонтик, который по­является лишь тогда, когда начинается дождь, и совер­шенно исчезает в солнечную погоду и т. д..

Полученные идеи связывают затем с заданной проб­лемой (ПКП или ПКД) и на этой основе ведут поиск возможных решений. Наиболее ценную, по мнению прив­леченных экспертов, идею максимально развивают и кон­кретизируют. Однако если нужное решение не найдено, поиск снова и снова повторяют.

Каждое синектическое заседание длится несколько часов. Все остальное время синекторы заняты анали­зом и изучением информации, консультациями со спе­циалистами, проверкой и отработкой версий решения. При этом большое внимание уделяется многократному прослушиванию и обсуждению магнитофонной или сте­нографической записи хода и результатов синектических заседаний, что не только способствует активному поис­ку, но и является действенным средством тренировки и углубления специальной подготовки синекторов. Кроме того, реализуется еще один методический принцип – концентрации поисковой деятельности на проблеме в течение всего периода ее решения.

Синекические группы формируются из кандидатов, к которым предъявляются требования по специальности (по профилю фирмы заказчика), уровню энергии, возрасту (25–40 лет), способности обобщения, способности принятия рискованного для фирмы решения, а также имеющим большой багаж различных профессий. На последнем этапе отбор кандидатов производится с целью минимизации затрат на обучение. Обучение составляет до одного года. Оно складывается из очных (7 дней) и заочных сессий. Остальное время обучаемые проводят на своей фирме, решая учебные и реальные задачи.

Достоинства метода:

·  синектика считается самым сильным методом реше­ния задач, сохраняющим принцип перебора вариантов;

·  генерирует конкретные технические решения;

·  рекомендует способы "придумывания" идей;

·  метод хорошо структурирован.

Недостатки метода:

·  члены синектической группы должны иметь не только специальную подготовку, знать технические проблемы задачи, но и обладать метафорическим мышлением;

·  синекти­ка осталась механическим набором приемов, оторванных от изучения объективных закономерностей развития тех­ники (разве только эти закономерности проявля­ются в опыте синекторов);

·  задачи второго уровня и нижних подуровней тре­тьего уровня – таков потолок синектики;

·  участие в сессиях синекторов часто приводит к переутомлению нервной системы, из-за чего их группы быстро распадаются, несмотря на большие затраты по обучению;

·  большие затраты по обучению. Фирма «Синектикс» берет за обучение одной группы от 20 до 200 тысяч долларов (заказчи­ки – «Дженерал моторс», «IBM», «Дженерал электрик» и другие крупнейшие фирмы).

Синектика как метод нахождения технического решения, по сути, является средством для постановки задачи. Девиз синекторов – «сформулированные задачи решаются».

Отмеченные механизмы синектики просты в своей основе, но примене­ние их требует огромных затрат энергии, потому что они не облег-чают процесс творческой деятельности, хотя и активизи­руют мышление, делая его более напряженным. Большинство синекторов прекращает свою деятельность через несколько лет работы по причине разрушающего влияния этих методов на нервную систему. По этой причине, по утверждению мно­гих специалистов, метод считается бесперспективным и не­нужным для внедрения его в нашей стране, хотя опыт такой подготовки был: подготовка синектических групп проводилась малым предприятием “Класс”, а также по заказу промышленности – Московским общественным институтом технического творчества [5].

3.5. Методы ликвидации тупиковых ситуаций

Когда работа по генерации вариантов нового технического объекта зашла в тупик, можно использовать ряд способов изменения подхода к решению проблемы. Их можно разделить на несколько типов, каждый из которых может оказаться достаточным для ликвидации тупиковой ситуации.

1. Правила преобразований, которым можно подвергнуть имеющееся неудовлетворительное решение или какие-либо его части

Можно провести такие преобразования: использовать по-другому, приспособить, модифицировать, усилить, ослабить, заменить, перекомпо-новать, обратить, объединить.

Или, например, если перед проектировщиком стоит проблема предотвратить образование луж на тротуарах вокруг зданий во время сильных ливней, он может сразу не додуматься до приемлемого решения. Тогда он может взять за основу такой заведомо непри­годный способ, как дожидаться естественного испарения воды из луж, и посмо­треть, какие синонимы к слову «испариться» имеются в тезаурусе. Он найдет следующие выражения: исчезнуть, скрыться, улетучиться, выветриться, выдохнуться, рассосаться и т. д. что сразу же натолкнет на целый ряд возможных решений общей проблемы; например, выражение «скрыться» может навести на мысль о перфорированном или решетчатом настиле, «улетучиться» – на мысль об отсасывании воды с помощью очистной машины, а «рассосаться» – на мысль об использовании пористого покрытия.

2. Поиск новых взаимосвязей между частями имеющегося неудовлетворительного решения

В этих методах используется матрица для исследования того, какое влияние оказывает связь каждой части проекта со всеми остальными его частями или с другими аспектами проблемы.

К этой же группе относится метод так называемых "принудительных отношений" (разработан Уайтингом [3]), по которому осуществляется поиск мысленных ассоциаций путем попарного сопоставления всех элементов разрабатываемого технического объекта. При этом каждый раз анализируются варианты сочетания двух элементов, установки одного элемента в другом, перемены их местами и прочее. Стремясь, например, усовершенствовать телефонный аппарат, дизайнер может последовательно сопоставить взаимные отношения в парах: трубка и наборный диск, микрофон и наушник, шнур и наборный диск, аппарат и столик, рычаг и наушник и т. д. При этом он каждый раз должен анализировать варианты сочетания двух эле­ментов, установки одного в другом, замены их местами и т. п.

3. Метод переоценки проектной ситуации

Поставленный в тупик проектировщик описывает характер затруднений и заменяет в нем каждое слово его синонимом. После каждого такого преобразования выявляются новые подходы к решению проблемы.

В разное время был предложен ряд приемов и методов, основанных преимущественно на комбинации уже известных. Некоторые из них пре­дусматривают коллективный творческий поиск.

Например метод коллективного блокнота. Он позво­ляет сочетать независимое выдвижение идей каждым членом первичного творческого коллектива (группы, бригады и т. п.) с последующим коллективным развити­ем идеи и оценкой решений. Для этого всем членам груп­пы выдают блокнот с описанием сущности задачи, необ­ходимыми дополнительными данными, списком литера­туры. В течение заданного времени (например, недели, месяца) каждый член группы записывает в свой блокнот возникающие соображения, идеи, предложения о направ­лении поиска и конкретных решениях. Затем руководи­тель группы собирает все блокноты и анализирует вне­сенные в них записи. Обобщенные им результаты рас­сматриваются всей группой, наиболее интересные идеи развиваются, причем нередко с использованием одного или нескольких из описанных выше методов активиза­ции творчества.

Для того чтобы отвлечь изобретателя от привычных ему взглядов и направить на поиск решения в новой об­ласти, часто рекомендуют наделить совершенствуемый объект посторонними признаками. Такой путь предло­жил Ф. Кунце в методе каталога. Суть последнего зак­лючается в том, чтобы попытаться первое попавшееся слово, произвольно взятое из книги, журнала, катало­га, связать с объектом. Например, если объект –фреза, а случайное слово – «снег», получится сочетание «снеж­ная фреза». Затем начинается ассоциативное развитие этого образа. Получаются: холодная фреза, ледяная фреза, скользкая фреза и т. п. В каких-то случаях по­добные варианты наталкивают на искомое решение за­дачи.

В методе фокальных объектов, предложенном в 1926 году немецким ученым Кунце и усовершенство­ванном американцем Ч. Вайтингом, на заданный (фокаль­ный, от слова фокус, т. е. попавший в фокус рассмотрения) объект надо перенести свойства других объектов, выбранных наугад. Возьмем фокальным объектом часы. Наугад выберем еще три совершенно разных и далеких от часов объекта: ключ, сон, мост. Ключ бывает скрипич­ный, обычный, для открывания замка, гаечный, универ­сальный; сон может быть цветной, с кошмарами, вол­шебный; мост бывает разводной, висячий, понтонный. Перенесем теперь свойства выбранных объектов на ча­сы. Получим: скрипичные часы, пока непонятно, что это такое, но возможна идея часов с корпусом в виде скрипки (подарок меломану); часы, открывающие замки, – тоже возможны, если, скажем, в часах спрятано устройство для перебора кодов электронных замков – получаем сюжет для детектива; цветные часы: пусть часовое стекло ме­няет цвет в зависимости от артериального давления или температуры тела человека. Это вполне реальная идея, так как одной из зарубежных фирм уже запущены в про­дажу ювелирные изделия из «камней» на жидких кри­сталлах, меняющих цвет при малейшем изменении тем­пературы тела владельца. Можно подумать над идеей ча­сов с кошмарами, волшебных часов, понтонных часов и т. д.

Интересно, что метод фокальных объектов создавался для решения изобретательских задач, но присутствующий в нем элемент случайного поиска принизил его ценность, и он себя не оправдал, зато для тренировки воображения метод подходит.

Свойство человеческой психики откликаться на задан­ное слово серией ассоциаций натолкнуло Г. Буша на со­здание метода гирлянд ассоциаций.

Для заданного объекта определяются его синонимы, затем случайным образом выбирается ряд объектов и со­ставляются комбинации для синонимов основного объекта и случайных слов.

В целом методы ликвидации тупиковых ситуаций имеют следующие достоинства:

·  генерация идей стимулируется за счет изменения направления поиска по "подсказке";

·  ищет новые направления, расширяет область поиска, выбирает новую область поиска.

Недостатком является отсутствие последовательной методики выполнения.

4. Методы систематизации поиска

4.1. Метод контрольных вопросов

Создатели первых типовых приемов технического творчества, крупные ученые и изобретатели шли и к этой цели методом проб и ошибок. Поэтому и первые системы приемов часто представляли собой лишь списки вопросов к изобретателю. Подобных методов предложено было немало – от простых, легко доступ­ных до довольно сложных, требующих специального ос­воения. Известны они, начиная с 20-х годов прошлого века и представляют собой списки наводящих вопросов, по­могающих изобретателю более систематически искать идею изобретения. Известны списки А. Осборна, англий­ского изобретателя Т. Эйлоарта и математика Д. Пойа.

В списке наводящих или контрольных вопросов А. Ос­борна девять групп вопросов, приводим их в сокращении.

1. Какое новое применение технического объекта вы можете предложить?

2. Возможно ли решение изобретательской задачи пу­тем приспособления, упрощения, сокращения?

3. Какие модификации технического объекта возможны?

4. Что можно увеличить в техническом объекте? Что можно присоединить?

5. Что можно в техническом объекте уменьшить?

6. Что можно в техническом объекте заменить?

7. Что можно в техническом объекте преобразовать?

8. Что можно в техническом объекте перевернуть на­оборот?

9. Какие новые комбинации элементов технического объекта возможны?

Каждая группа включает по нескольку подвопросов. Так, в 7-й группе предлагается изменить последователь­ность операций, скорость, темп; заменить модель и т. д. В зависимости от специфики, сложности, характера функций анализируемого объекта, целей поиска каждая группа может быть дополнена более конкрет­ными вопросами, подсказанными опытом изобретателя.

Наиболее известен в технике список Т. Эйлоарта (пол­ностью опубликован в журнале «Изобретатель и рацио­нализатор», № 5, за 1970 год). Т. Эйлоарт предлагает: перечислить и изменить все качества предполагаемого изобретения, набросать фантастические, биологические, экономические и другие аналогии, попробовать различные виды материалов и виды энергии, узнать мнение дилетантов в данном деле, устроить сумбурное групповое обсуждение. Далее автор рекомендует попробовать национальные решения: хитрое шотландское, всеобъемлющее не­мецкое, расточительное американское, сложное китайское и т. д. Т. Эйлоарт рекомендует спать с проблемой, гулять, есть – все с ней, бродить среди свалки, дома, в магазинах дешевых вещей, читать комиксы и журналы. Важно изучить историю вопроса, определить идеальное решение, выяснить ложные толкования проблемы.

Из приведенных списков видно невооруженным взгля­дом, что это все тот же метод проб и ошибок с единствен­ным отличием: по списку вопросов можно проще и быст­рее пробежать некоторое начальное поле вариантов. Во­просы отражают личный опыт изобретателей — авторов вопросов, и поэтому они столь же ограниченны, как лю­бой опыт.

В промышленно развитых странах такого рода во­просники применяются давно и довольно широко. Их популярность в немалой степени связана с обусловлен­ной конкуренцией необходимостью постоянно стимули­ровать активную поисковую работу изобретателя, под­талкивать его, не давать остановиться.

В современных условиях метод контрольных вопросов может быть использован лишь на начальных стадиях постановки или решения технически несложных задач. Дело в том, что любая формулировка вопроса обычно имеет в виду возможные одиночные изменения объекта. Решение же сложных задач требует комбина­ции изменений. И хотя девятая группа вопросов списка Осборна предлагает рассмотреть такие комбина­ции, однако здесь нет методических рекомендаций, как это сделать и как оценить полученные результаты.

4.2 Метод морфологического анализа

Метод морфологического анализа в современном виде предложен швейцарским физиком Фрицом Цвикки в 30-х гг. нашего века. Впервые для решения крупных технических задач он был успешно применен в 1942 г. во время работы Цвикки в США к ре­шению задачи поиска новых реактивных двигателей. Этот момент и принято считать началом использования мор­фологического анализа систем в технике.

Цель, поставленная Ф. Цвикки, состояла в исключении случайности при поиске новых идей – этим морфоанализ выгодно отличается от мозгового штурма и появившейся позже синектики.

По самому простому варианту морфоанализа составляется морфологическая карта.

Например, необходимо разработать способ очистки кровеносных сосудов от налипших на них бляшек, которые приводят к тяжелым заболеваниям сердца и мозга. Чтобы бороться с бляшка­ми, прежде всего нужна энергия – это будет первая морфологическая ось, или морфологический признак. Второй признак – инструмент, который будет воздействовать на бляшки.

Запишем теперь известные нам виды энергии, не думая заранее о возможности или невозможности их применения в медицине, и различные способы воздействия, то есть виды инструментов.

Энергия: химическая (бляшки можно растворить), механическая, электрическая, ядерная, магнитное поле, гравитация.

Инструмент: скальпель, растворитель, пучок частиц высоких энергий, ферропорошок, газ, жидкость. Итак, имеем таблицу, в которой содержится формально 30 вариантов очистки сосудов.

Часть из них нереальна, например, непонятно, как управлять скальпелем с помощью ядерной энергии, но большинство вполне дееспособно. Возьмем химическую энергию и ферропорошок: скажем, ампула с растворите­лем бляшек и ферропорошком может быть легко и точно подведена к опасному месту в сосуде с помощью магни­та, там ампула растворяется, лекарство начинает действо­вать, а для повышения эффекта переменным магнитным полем воздействуют на феррочастицы, которые чисто ме­ханически соскребают бляшки.

Реально составляют многомерные таблицы, имеющие десятки морфологических признаков и десятки вариантов по каждому признаку, – в результате получается морфо­логический ящик. Ф. Цвикки составил ящик, в котором содержалосьтипа реактивных двигателей (в 1951 году), а ранее, в 1943 году, у него получился небольшой «ящичек», содержавший 576 вариантов двигателя, в числе которых оказались и секретные немецкие самолет-снаряд «Фау-1» и ракета «Фау-2».

Таким образом цель метода заключается в том, чтобы попытаться охватить все многообразие вероятных решений зада­чи, выявить и исследовать любые возможные вари­анты, вытекающие из закономерностей строения (морфологии) совершенствуемого объекта. Словом, выйти в новые зоны поиска, далекие от тех, что лежат на виду, и «отловить» неожиданные, оригинальные решения.

При использовании метода рекомендуется придерживаться следующей последовательности операций:

1)  точно сформулировать проблему, дать возможно более полное и точное определение исследуемого объекта;

2)  выявить и составить перечень основных характеристик (признаков, пара­метров) исследуемого и совершенствуемого объекта или процесса;

3)  перечислить все возможные (альтернативные) варианты изменения каждой характеристики или параметра;

4)  комбинируя все возможные сочета­ния характеристик, рассмотреть возникающие варианты решения;

5)  проанализировать наиболее приемлемые сочетания, отобрать лучшие с точки зрения возможности осуществления и эффективности применения.

Главное в этом методе – получение множества сочетаний характеристик.

По Цвикки и его последователям, такой анализ, основанный на построении двумерных таблиц из харак­теристик объекта и вариантов их изменений или много­мерных матриц, методически облегчает нахождение нужных решений. Он значительно более эффективен, чем поиск с помощью бессистемных проб. Но нужно иметь в виду, что результативность морфологического анализа зависит не только от полноты учета харак­теристик (параметров) объекта и набора вариантов по каждой из них. Чем больше вариантов характери­стик и их сочетаний, тем выше вероятность успешного поиска, но тем и труднее проанализировать множест­во сочетаний.

Морфологический анализ, пожалуй, самый сильный из неалгоритмических методов, и его эффективность объяс­няется снижением элемента случайности, устранением слепого перебора вариантов. Но метод этот имеет прин­ципиальный недостаток – в нем нет правил отбора наи­более предпочтительных сочетаний вариантов морфоло­гических признаков. Здесь явно видно противоречие: для охвата всех возможных на сегодня структур заданной технической системы надо строить ящик с очень боль­шим числом морфопризнаков и максимально возможным числом вариантов реализации каждого признака. Лучший ящик тот, который похож на гигантский морфологический контейнер. Но для 20 признаков и 10 вариантов по каждому признаку ящик будет содержать 1020 возможных реализаций технической системы! Перебрать все структуры ящика не поможет никакая ЭВМ. Это как поиск кладов, где для стопроцентного успеха надо перекопать все – леса, горы, долины, ощупать морское дно, обшарить все чердаки и подвалы. Тогда удача вам улыбнется. Вот только для этого потребуются тысячи лет. Разумные искатели кладов поступают иначе: они изучают документы, узнают места, где утонули корабли с золотом и т. д. Так надо поступать и в технике – изучать законы ее развития и на основе этих законов прогнозировать будущие машины, тогда ненужным окажется слепой перебор вариантов.

При большом количестве переменных характеристик приходится дробить многомерную матрицу на отдельные двухмерные и трехмерные.

Самое трудное в классическом морфологическом анализе Цвики –выбор нужного сочетания. Правил отбора здесь нет, поэтому многое зависит от субъектив­ной точки зрения человека, ведущего анализ вариан­тов. А главное, нужное сочетание может затеряться среди множества бессмысленных, поскольку внима­тельно проанализировать каждый возможный вари­ант сочетаний характеристик при большом их числе очень трудно.

Морфологический анализ – одно из важных начальных достижений методологии творчества. В данном случае справедливо говорят о новом подходе, ба­зирующемся на анализе строения объекта, даже о морфологическом образе мышления. Такой анализ в период становления системных исследований показал применимость системного подхода и к процессу изобретательства. Не случайно десятки работ были посвящены дальнейшему развитию и усовершенствованию метода морфологического анализа. Сам Цвикки пред­ложил ряд его модификаций: систематическое покры­тие поля поиска, метод экстремальных ситуаций, сопоставление совершенного с дефектным и др. Из советских исследователей провел теоретическнй анализ этого метода, разработал на его основе новые под­ходы к анализу и синтезу технических систем. предложил ряд процедур, предусмат­ривающих отбрасывание худших сочетаний и выделение наилучших [11].

путем длительного наблюдения за применением морфологического анализа в школах изобретательства нашел, что для повышения его эффективности важно правильно выбрать главные и связанные с ними элементы строения объекта. Чтобы облегчить инженеру этот непростой выбор, им предложен ме­тодический прием построения универсальной таблицы, так называемой фантограммы.

На вертикальной оси морфологической таблицы записывают важнейшие, универсальные характеристики любого исследуемого объекта: цель (назначение, смысл существования), на­правление развития (воспроизведения), способ передвижения, вид энергопитания и т. п.

На горизонтальной оси отмечают возможные способы изменения характеристик: уменьшить или увеличить, объеди­нить или разъединить, ускорить или замедлить, сместить во времени вперед или назад, изменить связь со средой и т. п. Обычно специа­лист, ведущий анализ, выбирает лишь некоторые универсальные ха­рактеристики и способы их изменений.

С помощью фантограммы можно получить большое количество сочетаний, из которых, как показывает практика, 60–70 % имеют определенный смысл. Это намного больше, чем при обычном морфо­логическом анализе. Применение фантограммы заметно упрощает выбор нужных решений.