Методы инженерного творчества (стр. 6 )

ЗАДАЧА 4

На заводе, выпускающем сельскохозяйственные машины, был небольшой полигон для испытания машин на трогание с места и разворота. Завод получил заказ на поставку продукции в

20 стран. Выяснилось, что нужно проводить испытания на 100 видах почв. Чем больше полигон - тем надежнее испытания. Но с увеличением числа полигонов резко возрастает стоимость испытаний и, следовательно, стоимость продукции.

Пятый уровень. Изобретательская ситуация представляет собой клубок сложных проблем (например, очистка океанов и морей от нефтяных и прочих загрязнений). Число вариантов, которые необходимо перебрать для решения, практически неограниченно. В итоге - крупнейшее изобретение. Это изобретение создает принципиально новую систему, она постепенно обрастает изобретениями менее крупными. Возникает новая отрасль техники. Примерами могут служить самолет ( изобретение самолета положило начало авиации), радио (радиотехника), киноаппарат (кинотехника), лазер (квантовая оптика).

ПРИМЕР

Авторское свидетельство N 167056: "Способ уменьшения износа трущихся поверхностей, разделенных слоем смазки, например в подшипниках скольжения, отличающийся тем, что с целью уменьшения трения к трущимся поверхностям в процессе их работы подводят переменное электрическое напряжение от источника тока повышенной частоты" Новый принцип использован в решении этой задачи.

ЗАДАЧА 5

Нужно предложить подземоход, способный передвигаться в земной коре со скоростью 10 км/ч при запасе хода в 300 – 400 км.

Характерная особенность задач пятого уровня: к моменту постановки подобных задач средства их решения лежат за пределами современной науки. Не известны те физические эффекты, явления, принципы, на основе которых может быть создан, например, подземоход (а вместе с ним отрасль техники - глубинный транспорт).

Условия задачи пятого уровня обычно не содержат прямых указаний на противоречие. Поскольку системы - прототипа нет, то нет и присущих этой системе противоречий. Они возникают в процессе синтеза принципиально новой системы. Предположим, решено обеспечить продвижение подземохода путем расплавления горных пород. Сразу образуется узел сложнейших противоречий: расплавляя окружающие породы, мы облегчаем движение машины, но резко увеличиваем расход энергии, создаем гигантский теплоприток внутрь подземного корабля, затрудняем использованием известных навигационных средств, следовательно, лишаем машину управления.

Мысли - это сила. Наши цели, наши планы - это сконцентрированные мысли. Поэтому каждый свой день начинайте мыслями, полными уверенности, радости и оптимизма.

 

1.4. ПОСТАНОВКА И АНАЛИЗ ТВОРЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Постановка задачи - это нелегкая работа. Однако нужно всегда помнить, что правильная постановка изобретательской задачи - это половина ее решения и отсечение многих бесперспективных и тупиковых направлений поиска. Нередки случаи, когда решение задачи находят в процессе ее постановки. Поэтому не следует экономить время на анализ и постановку задачи. В работе [15] предложен алгоритм в виде набора операций, позволяющих формализовать теоретический процесс постановки изобретательской задачи. Рассмотрим последовательность и содержание этих операций.

Операция 1. Описание проблемной ситуации представляет собой самую предварительную

краткую формулировку задачи, в которой должны содержаться ответы на следующие вопросы:

А. В чем состоит затруднение или проблемная ситуация и какова ее предыстория?

Б. Что требуется сделать для устранения проблемной ситуации, то есть какую потребность нужно удовлетворить?

В. Что мешает устранению проблемной ситуации или достижению цели?

Г. Что дает решение задачи для людей, предприятия, народного хозяйства и так далее?

Операция 2. Описание функции (назначения) технического объекта содержит четкую краткую характеристику технического средства, с помощью которого можно удовлетворить возникающую потребность.

При этом рекомендуется давать сначала качественное, а затем количественное описание функции, которую требуется реализовать с помощью разрабатываемого технического объекта (табл.2).

Ясность цели совершенно необходима. В четком формулировании целей проявляется способность сосредоточиваться.

 

Операция 3. Выбор прототипа и составление списка требований. В описании проблемной ситуации часто указывают прототип, который требуется усовершенствовать. Этот исходный прототип обычно приходится брать за основу при поиске улучшенного решения. Кроме этого, рекомендуется выбрать еще 1 - 2 дополнительных прототипа, имеющих определенные достоинства по сравнению с исходным.

Таблица 2

Пример описания функции объектов [15]

Технический объект	Описание функции
Действие	Объект	Условие
Пневмотранспорт внутри цеха	Транспортирует	Крупные заготовки с габаритами 420х275х350 мм	Между складом и рабочими местами на расстояние 60 м
Бытовая электроплитка	Нагревает	Емкость с водой объемом до 5 л	До кипения за время не более 20 мин

При этом в первую очередь используются существующие в практике изделия на уровне лучших мировых образцов, аналогичные технические решения в ведущем классе объектов. Ведущий класс технических объектов по сравнению с рассматриваемым имеет близкую функцию и более высокий технический уровень. Например, для автомобилестроения ведущим классом может быть авиация, для строительства - машиностроение.

Иногда при выборе прототипа удается найти подходящее решение и тем самым снять проблемную ситуацию. В этом случае при дефиците времени и ресурсов можно прекратить решение задачи поиска улучшенного варианта. Однако при наличии времени почти всегда имеет смысл и есть возможность улучшить найденное решение и тем самым отодвинуть время возникновения новой проблемной ситуации в данном месте.

Операция 4. Составление списка недостатков прототипа. Каждый практически используемый объект, как правило, имеет некоторый список недостатков, устранение которых обеспечивает получение новой улучшенной модификации. При выполнении этой операции стремитесь выявить

все недостатки прототипа, которые могут быть устранены в новом изделии, то есть для каждого прототипа укажите:

-  показатели, которые не соответствуют сформулированной функции;

-  факторы, которые сникают эффективность или затрудняют использование прототипа;

-  показатели, которые желательно улучшить.

Операция 5. Предварительная формулировка задачи кратко обобщает результаты, полученные при выполнении операций 1 - 4. При этом задача традиционно содержит две части: "дано" и "требуется". Такое обобщение дает комплексное и легко обозримое представление о задаче, что способствует продуктивной работе.

Дано:

а) в зависимости от характера задачи качественное или количественное описание функции и ограничений, накладываемых на реализацию функций;

б) перечень и описание возможных прототипов;

в) списки недостатков прототипов.

Требуется: в процессе решения задачи так изменить прототип, то есть найти такое новое техническое решение, которое бы реализовало интересующую функцию и не имело (или имело в меньшей мере) недостатки, присущие прототипу.

Уточненная постановка задачи.

Операция 6. Проводят анализ функций прототипа и построение улучшенной конструктивной функциональной структуры.

После этого выполняют корректировку (улучшение функциональной структуры, отвечая на вопросы):

А. Какие можно ввести новые функциональные элементы, обеспечивающие устранение недостатков прототипа или существенное повышение эффективности и качества объекта?

Дают название таким элементам и описывают их функции.

Б. Какие можно исключить элементы с целью устранения недостатков прототипа или повышения эффективности и качества?

В. Какие целесообразно исключить элементы путем передачи их функций другим элементам?

Г. Для каких элементов, имеющих несколько функций, целесообразно разделение функций и введение вместо одного двух или более элементов? Дают название новым элементам и описывают их функции.

Операция 7. Выявление причин возникновения недостатков. Проводятся более углубленный анализ и изучение задачи в направлении выявления причин возникновения недостатков в прототипе, сформулированных при выполнении операции 4.

Сопоставьте каждый недостаток и причину его возникновения, попытайтесь ответить на вопрос: можно ли полностью или частично избавиться от недостатка, исключив причину его возникновения?

Операция 8. Выявление и анализ противоречий развития. Улучшение многих технических объектов связано с преодолением так называемых противоречий развития, которые могут возникнуть в следующей типичной ситуации.

Улучшение какого-либо желаемого показателя объекта приводит к существенному ухудшению одного или нескольких других важных показателей. Например, увеличение грузоподъемности моста приводит к возникновению расхода материалов; снижение деформации антенны радиотелескопа приводит к резкому повышению стоимости антенны; снижение веса военного самолета приводит к ухудшению двух показателей: снижается живучесть самолета за счет меньшего бронирования, а также запас прочности.

Операция 9. Уточнение списка прототипов и формирование идеального технического решения. Выявление и анализ недостатков прототипа, анализ функций прототипа и вышестоящей системы значительно расширяют представление о задаче и требованиях к прототипу. Кроме того, полезно сформулировать и представить идеальное техническое решение.

Любой класс технических объектов имеет определенное направление или главную магистраль развития, показанную пунктиром на рис.4. В связи с этим все изобретения можно разделить на две