Методы инженерного творчества (стр. 5 )

Рис.3. Структурная схема творческого процесса

В начале любого дела возникает идея. Существует только то, о чем думают.

 

При более формализованном представлении процесса изобретательской деятельности представляется возможность выделить шесть стадий:

А. Выбор задачи

1.Использована готовая задача.

2.Выбрана одна из нескольких задач.

3.Изменена исходная задача.

4.Найдена новая задача.

5.Найдена новая проблема.

Б. Выбор поисковой концепции

Использована готовая поисковая концепция.

Выбрана одна поисковая концепция из нескольких.

Поисковая концепция изменена применительно к условиям задачи.

Найдена новая поисковая концепция. Найден новый метод.

В. Сбор информации

Использованы имеющиеся сведения.

Собраны сведения из нескольких источников.

Собранная информация изменена применительно к условиям задачи.

Получены новые данные относительно к задаче.

Получены новые данные к проблеме.

Г. Поиск идеи решения

Использовано готовое решение.

Выбрано одно решение из нескольких.

Изменено известное решение.

Найдено новое решение.

Найден новый принцип.

Д. Развитие идеи в конструкцию

Использована готовая конструкция.

Выбрана одна из нескольких конструкций.

Изменена исходная конструкция.

Создана новая конструкция.

Созданы новые конструктивные принципы.

Е. Внедрение

Внедрена готовая конструкция.

Внедрена модификация готовой конструкции.

Внедрена новая конструкция.

Конструкция применена к новому.

Изменена система, в которую вошла новая конструкция. Каждая стадия может быть пройдена на одном из пяти уровней: 1-использование готового объекта, почти без выбора: 2-выбор одного объекта из нескольких; 3-частичное изменение выбранного объекта; 4-создание нового объекта или полное изменение исходного; 5-создание нового комплекса объектов.

Мысли формируются и развиваются в подсознании под воздействием самого человека или под влиянием извне.

 

1.3.3. Уровни решения изобретательских задач

По сложности решения все изобретательские задачи условно разделяют на пять уровней [15]. Разделение на уровни связано с оценочным числом проб, необходимых для решения той или иной изобретательской задачи. Чем больше требуется проб (попыток) для решения задачи, тем выше (сложнее) уровень решения данной задачи. В табл. 1 показано соответствие уровня сложности изобретательской задачи возможному числу проб при поиске решений и предполагаемая область нахождения результата.

Таблица 1

Уровни изобретательских задач

Уровень изобретения	Число изобретений %	Число проб	Качественное различие (область решения задачи)
1	32	До 10	В пределах одной узкой специальности
2	45	До 100	В одной отрасли техники
3	19	До 1000	В разных отраслях
4	3,7	Более 1000	В науке с использованием физических и химических эффектов и явлений
5	0,3	Более 10000	На основе новых знаний

Около 77% зарегистрированных изобретений представляют собой лишь новые конструкции, усовершенствования, для создания которых достаточны знания и навыки, которыми обязан обладать каждый современный инженер. Вместе с тем качественное изменение техники обеспечивают именно решения 3-5 уровней, и они составляют менее 1/4 приведенного числа изобретений.

В истории техники немного великих изобретений революционного характера. Исследователи называют всего 150 - 200 таких решений, "цена" которых может составлять десятки и сотни тысяч проб.

Рассмотрим, более подробно пять уровней изобретений, приведем конкретные примеры изобретений разного уровня и предложим задачи для решения.

Любой человек, сколь бы гениален он ни был, в течение своей жизни использует не более миллиардной доли тех возможностей, которые ему представляет его мозг.

 

Первый уровень. Решение таких задач, можно сказать, не связано с устранением технических противоречий и приводит к мельчайшим изобретениям ("неизобретательские изобретения"). Задача первого уровня и средства ее решения лежат в пределах одной профессии, решение задачи под силу каждому специалисту. Объект задачи указан точно и правильно. Вариантов изменений мало, обычно не более десяти. Сами изменения локальны: незначительно перестраивая объект, они не отражаются на иерархии систем.

ПРИМЕР

Авторское свидетельство N 157350,: "Защитный колпак к баллонам для сжатых сжиженных газов, отличающийся тем, что с целью значительного снижения стоимости и экономии металла колпак выполнен из пластмассы, и снабжен ребрами жесткости на внутренней поверхности". У этого изобретения все стадии творческого процесса пройдены на первом уровне. Взята готовая задача, использована готовая поисковая концепция, никакой специальной информации собирать не пришлось ( пластмассовые колпаки применяются в термосах). Конструкция тоже готовая.

ЗАДАЧА 1*

На речных судах мачты состоят из двух частей: неподвижная часть (стандерс) шарнирно соединена с подвижной (стойка). При прохождении, под мостом стойки опускают, а потом, когда мост остается позади, вновь поднимают. Весит стойка немало, поднимать и опускать ее - сложно. Возникает задача: как упростить подъем – спуск стойки?

Второй уровень. Задачи с техническими противоречиями, легко преодолеваемыми с помощью способов, известных применительно к родственным системам. Например, задача, относящаяся к фрезерным и сверлильным станкам, решена приемом, уже используемым в токарно-револьверных станках. Меняется (да и то частично) только один элемент системы. Ответы на задачи второго уровня - мелкие изобретения. Для получения ответа обычно приходится рассмотреть несколько десятков вариантов решения.

Третий уровень. Противоречие и способ его преодоления находятся в пределах одной науки, то есть механическая задача решается путем, известным в механике, химическая задача - в химии. Полностью меняется один из элементов системы, частично меняются другие элементы. Число вариантов, рассматриваемых в процессе решения, измеряется сотнями. В итоге - добротное среднее изобретение.

*В пособии приведены задачи для самостоятельного их решения студентами

 

ПРИМЕР.

Авторское свидетельство Н 1342604, Резец, содержащий режущую пластину, закрепленную на державке с опорной поверхностью и двумя продольными сквозными пазами, соединенными между собой со стороны головки резца, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости резца за счет уменьшения амплитуды колебаний при резании, резец снабжен пластиной с ребрами, размешенными с натягом в продольных лазах державки под углом 45°- 60° к опорной поверхности державки.

ЗАДАЧА 2

В трубе, по которой движется газ, установлена поворотная заслонка. Иногда, температура газа неконтролируемо меняемся (повышается на 20 - 30°). С повышением температуры уменьшается плотность газа, подает количество газа, проходящего через трубу в единицу времени. Нужно обеспечить постоянный расход газа (для каждого угла поворота заслонки).

ПРИМЕР

Авторское свидетельство Н 258481: "Способ дуговой сварки, при котором дуга горит между электродом и изделием, отличающийся тем, что с целью повышения качества сварки в качестве электрода используют струю жидкого металла, подаваемого в зону сварки электромагнитным насосом по трубопроводу, изменено известное решение и конструкция.

ЗАДАЧА 3

Существует специальный вид фотографирования с использованием взрывного затвора: с помощью сильного электрического заряда уничтожают шторку, перекрывающую путь световому потоку. Решено 6ыло использовать этот принцип при киносъемке. Но киносъемка требует непрерывности, надо снимать один кадр за другим. Возникает проблема: каким образом быстро менять шторку, уничтоженную взрывом?

Четвертый уровень. Синтезируется новая техническая система. Поскольку эта система не содержит технических противоречий, иногда создается впечатление, что изобретение сделано без преодоления технического противоречия. На самом же деле противоречие было, однако относилось оно к прототипу - старой технической системе. В задачах четвертого уровня противоречия устраняются средствами, подчас далеко выходящими за пределы науки, к которой относится задача (например, механическая задача решается химически). Число вариантов, среди которых "прячется" правильный ответ, измеряется тысячами и даже десятками тысяч. В итоге - крупное изобретение. Нередко найденный принцип является "ключом" к решению других задач второго - четвертого уровней.

ПРИМЕР

Авторское свидетельство N 163559: "Способ контроля породоразрушаюшего инструмента, например, буровых долот, отличающийся тем, что с целью упрощения контроля в качестве сигнализатора износа применяют монтируемые в тело долот ампулы с резко пахнущими химическими веществами, например этилер катаном". Здесь предлагается новый (запаховый) способ контроля.

ПРИМЕР

Авторское свидетельство № 000. Предложен способ дробления стружки при механической

обработке металлов резанием, отличающийся тем, что на зону пересечения стружки и потока смазочно-охлаждающей жидкости периодически воздействуют магнитные поля, при этом используют жидкость, твердеющую в магнитном поле, в процессе обработки при Фиксации стружки за счет отвердевшей смазочно-охлаждающей жидкости происходит непрерывное увеличение ее длины, а следовательно, увеличение изгиба стружки и разрушение ее на элементы.