Методы - средства реализации решений в науке

МЕТОДЫ – СРЕДСТВА  РЕАЛИЗАЦИИ  РЕШЕНИЙ  В  НАУКЕ

(экспресс-лекция магистрантам)

Введение

Противоречие, как одно из ключевых понятий в изобретательстве, — это ситуация, когда должны удовлетворяться… противоположные требования. Анализ десятков тысяч изобретений, проведённый великим поисковиком , показал, что «существует несколько десятков общих принципов, лежащих в основе большинства современных изобретательских идей» и что при всём многообразии техническое противоречие большинство из них разрешается ограниченным числом повторяющихся приёмов.

Например: Система должна обладать свойством А, чтобы выполнять полезную функцию, и должна обладать свойством не-А, чтобы не выполнять вредную.

Разрешение противоречий в изобретательстве — способ улучшить существующую техническую систему (в некотором смысле — это «двигатель эволюции» технических систем). ТРИЗ утверждает, что любой качественный шаг в развитии — результат преодоления какого-либо противоречия.

Изобретательно мыслящий человек выявляет противоречия, как только они возникают, не делая попыток уйти от них. Вместо этого он обостряет их и приходит к решению.

Традиционно мыслящий человек старается найти компромиссы, одно улучшает за счёт другого и может зайти в тупик. Таким образом, умение балансировать между противоречивыми требованиями, но не сглаживать противоречия, добиваясь их разрешения — своего рода искусство.

Противоречия как признак изобретательской задачи

На стр.89 «Алгоритма изобретения», 1973 г, даётся пример возникновения противоречия у мельниц из «Капитала» К. Маркса: «Увеличение размеров рабочей машины и количества её одновременно действующих орудий требует более крупного двигательного механизма … была сделана попытка приводить в движение … два постава (две пары жерновов) посредством одного водяного колеса. Но увеличение размеров передаточного механизма вступило в конфликт с недостаточной силой воды…».

ГСА объясняет это как попытку улучшения (?) одного свойства машины с неизбежным её конфликтом с другим свойством. Видна явная подгонка под постулаты своей теории.

На самом деле в тексте примера вовсе не говорится об «улучшении» чего - то, есть только конкретное увеличение требований к машине, которое технически ею не может быть обеспечено. И указывается причина, препятствующая увеличению количества действующих орудий (а, значит, производительности), это недостаточная энергетическая сила воды. Формулирование противоречия как взаимосвязанное «улучшение – ухудшение» частей машины с приданием ему(противоречию) качества «изобретательская» задача в корне ошибочна и не имеет такой цели как качественное изменение техники.

Более того, даже успешное решение таких задач не гарантирует получения главного, для чего якобы предназначена ТРИЗ, – изобретений («Изобретение – это развитие технической системы»: стр. 31 «Творчество как точная наука», 2004 г). И только потому, что в ТРИЗ «изобретение не самоцель, оно нужно для решения той или иной практической задачи» (стр.221 «Алгоритм изобретения»,1973 г).

Какую же тогда «непрактическую» задачу ставит перед собой ТРИЗ и решает? Известно, что в ТРИЗ даже нет раздела посвященного созданию изобретений, хотя утверждается, что она их может создавать.

Какая бы не решалась задача, «изобретательская» или другая, в ТРИЗ установлен явный примат «диких», красивых, алогичных и т. п. решений. При этом будут ли они воплощены в изобретения, для ТРИЗ не представляет никакого интереса, это всё практика, а у неё главное – «изобретательская» высота решений.

Природу классического противоречия изучил и описал Гегель (1770-1831 гг).Для объектов техники в противодействие вступают количественное увеличение некоторого качества, ради которого он создан, и исчерпание технических ресурсов его обеспечения. Они образуют противоречивое состояние: одно обуславливает второе, а второе исключает первое. Они же являются классическими первичными противоположностями.

Возникновение противопоставленных сторон обусловлено действием закона перехода количественных изменений в качественные и обратно. Первая часть закона ответственна за возникновение противоречия, вторая - за его разрешение. Без опосредствующих структур противоположности вступают в разрушительные столкновения. из - за "короткого замыкания".

Опосредованность (вещественная, полевая, структурная)обеспечивает и поддерживает развёртывание противоречий.

Протон и электрон - качественные противоположности и элементы вещества, образуют опосредованность полевого атомарного типа: электрон вращается вокруг протона. Такой способ взаимодействия исключает "короткое замыкание" и взаимное уничтожение Это обеспечивает системе протон - электрон стабильную прочность и возможность количественных изменений: рост количества электронов и протонов является основным принципом образования новых химических элементов и веществ.

Противоположности различных полей (тепловых, электрических, магнитных и тд) образуют вещественную форму  опосредованности: магнитную жидкость, тепловые изоляторы, реологическую жидкость и т. п, где наблюдается сходство по ряду признаков и свойств с противоположностями. Они образуют точку схождения и отождествления качественных противоположностей, их модификацию.

Галилео Галилей давно нашёл, что "невозможно выиграть в одном, не заменив это чем - то другим"! Это соответствует "золотому правилу механике" или закону сохранения энергии. выдвинул тезис о связи типичных "технических противоречиях" и типовых приёмов их устранения.

Однако, в разработанной им таблице на 1250 типичных "технических противоречия" приходится всего 125 типовых приёма, причём на каждое "техническое противоречие" предлагается до четырёх совершенно разных типовых приёма. Это подтверждает то, что никакой причинно - следственной связи между ними не существует. Как не существует и эвристической. Причина в том, что связь "улучшения с ухудшением" не является противоречием, тем более техническим. Практические качества этого инструмента оказались нулевыми, как и не доказательными.

1 Сходные разработки

2 Примеры

3 Источники и примечания

4 Ссылки

Сходные разработки

Независимо от методы соединения взаимоисключающих требований разрабатывал советский ученый и авиаконструктор .  Он утверждал, что «возможна математизация рождения идей» и назвал полученные методы «И — И», от принципа соединения противоречий: «И то, И другое».

О том, что вся эволюция связана с постоянным преодолением противоречий, рассказывает советский писатель и палеонтолог Иван Ефремов в книге «Лезвие бритвы» (вторая глава, «Две ступени к прекрасному»).

Такие же методы часто используются при разработке программного обеспечения.

Формулирование противоречия как взаимосвязанное «улучшение – ухудшение» частей машины с приданием ему(противоречию) качества «изобретательская» задача в корне ошибочна и не имеет такой цели как качественное изменение техники.

Более того, даже успешное решение таких задач не гарантирует получения главного, для чего якобы предназначена ТРИЗ, – изобретений («Изобретение – это развитие технической системы»: стр. 31 «Творчество как точная наука», 2004 г).

И только потому, что в ТРИЗ «изобретение не самоцель, оно нужно для решения той или иной практической задачи» (стр.221 «Алгоритм изобретения»,1973 г). Какую же тогда «непрактическую» задачу ставит перед собой ТРИЗ и решает? Известно, что в ТРИЗ даже нет раздела посвященного созданию изобретений, хотя утверждается, что она их может создавать.

Какая бы не решалась задача, «изобретательская» или другая, в ТРИЗ установлен явный примат «диких», красивых, алогичных и т. п. решений. При этом будут ли они воплощены в изобретения, для ТРИЗ не представляет никакого интереса, это всё практика, а у неё главное - "изобретательская" высота решений.

Примеры:

…предвыборная кампания. Чтобы за кандидата проголосовали, неплохо было бы, чтобы избиратели прочитали его или её автобиографическую книгу. Но читать такую толстую книжку избиратели не будут…

…производство стекла: расплавленная масса движется по роликовому конвейеру и таким образом утончается. Ролики должны быть маленькими, чтобы стекло получалось гладким, и ролики должны быть большими, чтобы конвейер был удобен в эксплуатации…

…системное программирование: программа должна иметь возможность получить доступ к любому объёму оперативной памяти, но в то же время она должна работать на компьютерах с ограниченным объёмом оперативной памяти…

…история: в 800 году происходила коронация Карла Великого. По ритуалу возложить корону на Карла должен был папа римский. Перед Карлом возникла нелёгкая задача. С одной стороны, коронация была нужна для укрепления власти, поэтому её надо провести «по всей форме».

С другой стороны, из политических соображений было совершенно недопустимо, чтобы папа римский короновал Карла, поскольку получалось, что папа выше императора: раз папа дал корону, он может когда-нибудь и забрать её.

Возникла сложная ситуация: Карл должен быть коронован папой римским, чтобы соблюсти ритуал, и не должен, чтобы не оказаться в зависимости от духовенства. Карл Великий нашёл оригинальный выход: в момент коронации он выхватил корону из рук папы и сам водрузил её на свою голову.

Источники и примечания

↑ Альтшуллер изобретения.  М. Московский рабочий, 1973, с. 66.

↑ В настоящее время выявлено 40 основных приёмов, которые могут быть использованы при решении изобретательских задач, сформулированных на уровне технических противоречий.

2  Четыре  признака  «изобретательской»  задачи.

Для наполнения данного положения содержанием в ТРИЗ в качестве признаков «изобретательской» задачи приняты следующие тезисы:

– считается, что решение технических задач способствует только количественному изменению техники; для качественного изменения необходимо решение «изобретательских» задач, то есть задач, средств  для решения которых нет в технической литературе или они неизвестны квалифицированному инженеру;

– если техническая задача не поддаётся решению известными способами и есть череда безуспешных попыток решения, то для решения необходимо изобретение; изобретение становится необходимым, если в задаче есть дополнительное требование «выиграть и …ничего не проиграть» (правда, существует и обратное  утверждение, например у Галилео  Галилея: «невозможно выиграть в одном, не заменив это чем-то другим»);

-  изначально, у формулировки задачи имеется трудно анализируемая неопределённость: расплывчатость, нечёткость, туманность, ошибочность, явный тупик и другие неясности; эта ситуация называется «изобретательской», её описание завершается вопросом «Как быть?»;

– самым важным признаком является возникновение «противоречия» при решении задачи известными способами, а именно: при «улучшении» одной части машины недопустимо «ухудшаются» другие её части; «противоречие» названо техническим и оно считается начальной формулировкой «изобретательской» задачи.

Постановка и решение изобретательских задач

Признаки «изобретательской» задачи предписывают для своего обнаружения обязательных попыток решения проблемы. Эта особенность «признаков» требует специального рукотворного процесса по выявлению и постановке «изобретательских» задач. Таким процессом стало простое  манипулирование ситуативной логикой: неопределённость исходной ситуации считается достаточной мотивацией попыткам решения задачи, попытки решения приводят к возникновению «противоречия», «противоречие» же – к постановке «изобретательской» задачи.

В ТРИЗологии эту последовательность действий считают универсальной технологией анализа ситуации. Её универсальность заключается в том, что она позволяет достаточно просто любую задачу обращать в «изобретательскую».

Другой примечательной особенностью этой технологии является ни чем неограниченная свобода выбора «улучшений». «Свобода» указывает на необычное свойство, имеющееся у «изобретательской» задачи: у неё нет заданной цели, которую требуется достичь.  Как известно, задача без цели – не задача. Из всего множества попыток решения задачи известными способами выбирается только одна из них, являющаяся обязательно «неудачной».

Выбранную «неудачную»  попытку назвали техническим «противоречием». Техническое «противоречие» по сути подтверждает только факт существования «нежелательной» связи  между  «улучшением» и «ухудшением» частей машины.

Особенность этой связи в том, что она возникает не от причин противоречивости состояния машины, а в результате попыток «улучшения» её состояния.

В ТРИЗ такую «нежелательную» связь приравняли к противоречию в законе (антиномии). В действительности, связь между «улучшением» и «ухудшением», какой бы она не была – желательной или нет, обусловлена только физическим действием «золотого» правила механики – выигрыш в одном сопровождается проигрышем в другом. Что не является противоречием.

Действие «золотого» правила механики обеспечивает  именно соблюдение закона – закона сохранения энергии. По этой причине техническое «противоречие», возникающее при попытках решения задачи, не обладает признаками классического противоречия. Как следствие, формулировка «изобретательской» задачи не имеет главного – цели качественного изменения техники.

Для решения «изобретательских» задач, имеющих техническое «противоречие», в ТРИЗ разработан специальный решающий инструмент, названный Алгоритмом Решения Изобретательских Задач (АРИЗ). Алгоритм является общей реконструкцией необычного, парадоксального, изобретательского хода мыслей гипотетически талантливого изобретателя.

В ходе реконструкции использовались как обыденные представления об изобретательском деле, так и свидетельства самих изобретателей. Применение Алгоритма это посильная имитация мышления способного изобретателя, а как всякая имитация она неотличима от симуляции и означает неизбежную фальшь или фарс дела.

Решение задачи по правилам АРИЗ заключается в постепенной и планомерной перестройке описания исходной ситуации до такого состояния, когда ответ на задачу само проявляется и становится очевидным или определяемым с помощью очень легкой догадки.

Отсутствие цели у «изобретательской» задачи  в АРИЗ восполнено достаточно амбициозной целью: целью получения «высокого» уровня решений задачи в виде т. н. «диких», алогичных решений. Они составляют главную ценность ТРИЗ. Примат «диких» решений над всем остальным сводит к нулю какую-либо необходимость создания на их основе изобретений.

Изобретения для ТРИЗ не самоцель, они нужны для решения той или иной практической задачи. АРИЗ предназначена только для получения общей идеи  решения (а не самого решения), в функцию Алгоритма не входит конструкторская, техническая, инженерная проработка  полученного решения.

По этой причине в АРИЗ не предусмотрен раздел, относящийся к процессу создания изобретений.  Уникальность  ситуации в том, что «изобретательские» задачи как бы решаются, но не полностью - без изобретений. Применение ТРИЗологии проявляется, когда ошибочно или умышленно отождествляются «дикие» решения с изобретениями, ТРИЗ – с практическим методом создания изобретений.

Применением ТРИЗологии являются  и утверждения, что ТРИЗ - не  эвристический метод. Эвристический – значит, основанный на догадке. Догадки, требуемые для решения «изобретательских» задач, в ТРИЗ используются широко как принципиальный, особый и целевой вид абстракций:

1 – идеальный конечный результат (ИКР) – результат, который получается сам собой, «без ничего» (существует похожее в сказках: «по – щучьему велению, по – моему хотению»);

2 – идеальная машина (ИМ) – это когда машины совсем нет, а результат тот же, что и с машиной (похожее есть в известных мечтах о сказочных или потусторонних силах);

3 – идеально – это означает, что машина выполняет полезные функции без какой-либо  расплаты за это: не тратит энергию, материалы, не имеет веса, размеров и т. д. (похожее имеется в проектах перпетуум-мобиле или вечного двигателя).

Приложения «идеальности»

В ТРИЗ вершиной развития всех абстракций «идеальности» является декларирование существования  т. н. закона « увеличения степени идеальности технических систем» - одного из главных и «непреложных» законов в семействе Законов Развития Технических Систем (ЗРСТ).  «Увеличение степени идеальности» определяется как отношение суммы выполняемых технической системой полезных функций к сумме факторов расплаты.

Это одна единственная в ТРИЗ математическая формула, представляющая собой абстрагированный аналог коэффициента полезного действия (КПД). Отношение отражает тенденции качественного развития технических систем и характеризуется стремлением к бесконечности, если удастся выразить «функции» и «расплату» в одинаковых  единицах измерения.

Толкование развития как «стремление к бесконечности полезного» является классическим применением  ТРИЗологии. Бесконечностью полезного действия, как известно, характеризуется исключительно «перпетуум-мобиле или вечный двигатель. 

Применением ТРИЗологии  является причисление видимого и явного несоблюдения провозглашенного закона к парадоксу. Тем же подходом является последующее причисление недействующего закона к удобному понятию, означающего только приближение технической системы к некоторой идеальной машине, которой нет, а её функции выполняются.

Основа ТРИЗологии и современность. Задачей – максимум для ТРИЗ была и остаётся попытка охватить всё многообразие мира одной – двумя формулами и с помощью их превращать все возникающие проблемы в заветный плод «сверхсильного мышления».

В этом осовремененная суть «алхимических» принципов, которые составляют основу ТРИЗологии как учения о «сильном мышлении». С помощью «алхимических» устремлений образована историческая последовательность из «решающих» инструментов:

- АРИЗ,

- Вепольный анализ,

- Стандарты, ЗР ТС.

Представление этой последовательности  как развитие ТРИЗ является естественным применением ТРИЗологии.  В действительности последовательность означает ту самую череду безуспешных попыток решить задачу – максимум и найти всеобщие «формулы».

Причина безуспешности в отсутствии точно проверенных знаний. К ним Галилео Галилей относил истинное знание: «Истинное знание – есть знание причин». Какого – либо  места для знания причин в «алхимических» принципах не предусмотрено.

Этим объясняется возникшая ситуация, когда ТРИЗ может существовать только в стадии ТРИЗологии. Конечность этой стадии обозначилась в начале ХХI века очередным предельным воплощением «алхимических» устремлений, которые направлены на саму ТРИЗ. Они выразились в попытке охватить и заменить всё многообразие «решающих» инструментов ТРИЗ одной «сильной» формулой, названной Универсальной Системой Эволюции (УСЭ).

Методы разрешения противоречий

Методы устранения противоречий, возникающих при постановке и решении задач технического творчества, когда проблему, характеризуемую множеством признаков требуется преобразовать в искомое решение, которое характеризуется множеством признаков и набором неизвестных новых признаков.

Разрешение противоречий достигается при  добавлении новых  признаков или  исключении существующих  признаков, изменении значений показателей признаков, др. упорядочении известных признаков. 

Для  обнаружения  признаков  и  разрешения  противоречий  используются следующие методы:

1) эвристические стратегии и методы, обобщающие эмпирический опыт многих творческих личностей (алгоритм решения изобретательских задач, матрица технических противоречий, метод эвристических приемов и др.);

2) математические модели технических систем;

3) анализ противоречий с позиции различных законов и  закономерностей техники, которые могут подсказать перспективные и эффективные решения, в том числе и за счёт «исправления» выявленных нарушений закономерностей. Особое внимание следует уделить законам и закономерностям развития техники,  историческому методу, изучению эволюции техники;

4) анализ противоречий на различных уровнях абстрактного представления технической системы: на уровне функциональной структуры, принципа действия, технического решения

5.1 Метод Бартини

В 30-е годы советский авиаконструктор разработал метод, ставший логически предшественником широко распространенных сейчас в СССР алгоритмических методов. Базовыми понятиями метода явились понятия функциональной модели разрабатываемой технической системы и диалектического разрешения противоречий [36].

рекомендовал начинать процесс проектирования с мысленного представления себе, что же требуется при отсутствии ограничений по конструкторским материалам и энергии Снятие ограничений, по разъяснению Бартини, означает, что разработчик должен представить себе наличие материалов с любыми требуемыми свойствами, наличие любого вида энергии в любом количестве в требуемой точке пространства.

Задача разработчика - понять, что же является истинной целью существования технической системы и каковы ее функции. Р. Бартини указывал, что лучший агрегат самолета - это такой агрегат, который во время полета остается в ангаре, а функции его выполняются. После уточнения целей и требуемых функций необходимо понять, что же мешает их осуществить в первоначальном виде. Р. Бартини пишет об этом так:

"При решении поставленной задачи необходимо установить сколь возможно компактную факторгруппу сильной связи, определить факторы, которые играют решающую роль в рассматриваемом вопросе, отделив все второстепенные элементы. После этого надо сформулировать наиболее контрастное противоречие "ИЛИ-ИЛИ", противоположность, исключающую решение задачи... Решение задачи надо искать в логической композиции тождества противоположностей... "И-И" [36,,с. 113].

В настоящее время подход, предложенный Р. Бартини, реализован в таких отечественных методах, как АРИЗ (алгоритм решения инженерных задач), Обобщенный эвристический алгоритм поиска новых технических решений, Комплексный метод поиска новых технических решений и т. д.

5.2 Алгоритм решения творческих задач

1. Уточнение задачи.

  1.1. Определить конечную цель.

  1.2. Проверить, можно ли достичь той же цели "в обход", решением другой задачи.

  1.3. Определить, решение какой задачи (первоначальная или "обходная") может дать больший эффект.

  1.4. Определить требуемые числа показателей (скорость, габариты, точность, производительность, быстродействие и т. п.).

  1.5. Уточнить требования, названные конкретными условиями.

2. Аналитическая стадия.

  2.1. Что желательно получить в самом идеальном случае?

  2.2 Определить, что мешает реализации (получению) идеального конечного результата?

  2.3.Почему мешает?

  2.4.Определить, при каких условиях исчезает помеха.

3.Оперативная стадия.

  3.1.Проверить возможность устранения технического противоречия, изменяя данные объекта (решить задачу типовым приемом)

  3.1.1.Количественные изменения.

  3.1.2.Изменения условий работы объекта.

  3.1.3.Разделение.

  3.1.4.Соединение.

  3.1.5 Компенсация.

  3.1.6.Наоборот.

  3.1.7.Динамизация.

  3.2.Проверить изменение среды или других объектов.

  3.3.Перенести решение из других областей техники.

  3.4.Применить обратные решения.

  3.5.Использовать "прообразы" природы.

4.Синтетическая стадия

  4.1 Определить, как данные объекты изменены после изменения одной части, а затем другой части объекта.

  4.2.Определить, как данные объекты работают вместе с другими.

  4.3.Проверить, может ли измененный объект быть применен по новому.

  4.4.Использовать найденную техническую идею (или идею обратную найденной) при решении других технических задач.

Постоянная работа большого коллектива разработчиков над совершенствованием метода АРИЗ привела к появлению новых шагов, информационных фондов, значительно усиливших метод.

Важнейшими составляющими его, однако, по-прежнему остаются понятие "идеальная машина" и основанный на ней "идеальный конечный результат" (ИКР), понятие противоречия (технические и физические противоречия). Последние модификации алгоритма состоят из нескольких десятков операторов, снабженных правилами их выполнения.

Метод, разработанный группой исследователей под руководством в 1976 г., представляет собой линейную последовательность предписаний, предназначенных для обработки информации с целью облегчения выхода на решение [37].

  Первоначально метод рассматривался авторами как основа для построения полностью алгоритмизированного метода, допускающего перевод на ЭВМ. В настоящее время такая программа не реализуется. Блок-схема обобщенного эвристического алгоритма состоит из семи этапов.

1. Предварительная постановка задачи.

2. Изучение и анализ задачи.

3. Уточнение и детализация постановки задачи.

4. Поиск технических идей и решений и физических принципов действия.

5. Выбор наилучших технических решений.

6. Доработка выбранных технических решений.

7. Анализ технико-экономических показателей, найденных технических решений и оценки перспектив их внедрения.

Каждый этап включает ряд процедур (6-16). Как правило, процедуры сформулированы в виде рекомендаций. Например: "Шаг 4.6. Попытайтесь преобразовать в искомое ТР старые практически используемые ТР или в свое время отброшенные забытые решения" (ТР - техническое решение). Кроме процедур, метод содержит информационные фонды.

5.3 Комплексный метод поиска новых технических решений

В 2008 г. в ННовгороде под руководством и был создан комплексный метод поиска новых технических решений. Он явился следствием проведения работы по организации управления полным циклом процесса проектирования. Укрупненная блок-схема процесса поиска технического решения приведена на Рисунке - 1.

На основе разработанного общего представления был создан метод, включивший в себя совокупность известных к тому времени операторов. Особенностями метода являются тщательная отработка теоретических положений, на которых базируются основные операторы, наличие двух развитых ветвей, определяющих характер работы при синтезе и совершенствовании технических систем, а также последовательный характер перехода от физического противоречия к техническому решению.

Развитие в рамках метода получил и аппарат системного подхода. В частности, применительно к поиску технических решений постулируются следующие положения.

1. Любой технический объект можно представить в виде технической системы, т. е. в виде искусственно созданного материального единства закономерно организованных в пространстве и во времени и находящихся во взаимной связи элементов, имеющих целью своего функционирования осуществление некоторой общественной потребности.

2. Состав и структура вновь создаваемой технической системы определяются необходимостью обеспечения требуемого функционирования (внешнего и внутреннего), а также направлением развития данного класса объектов техники.

3. Требования, предъявляемые к создаваемой технической системе, разделяются на:

а) технические требования, отражающие взаимосвязи и отношения с другими техническими объектами (в том числе с изделием) ;

б) социальные требования, отражающие взаимосвязи и отношения с общественной, человеческой средой;

в) экологические требования, отражающие взаимодействие с природным окружением.

4. Каждая группа требований представляет собой систему требований, взаимосвязанных между собой.

5. Возможность выполнения требований, налагаемых на техническую систему, определяется составом входа и выхода технической системы и их соотношением между собой. Выход технической системы, в частности, определяет ее "способности", главными из которых являются функции. Функции показывают, что система может делать. Остальные "способности" характеризуют выполнение этих действий. Каждой функции соответствует определенная подсистема.

6. Назначению технической системы и общественной потребности, которую она удовлетворяет, соответствует главная полезная функция (ГПФ) системы. "Способности", необходимые и достаточные для выполнения ГПФ, являются полезными.

7. На основании требований, предъявленных к системе, могут быть составлены аналогичные требования к каждой из подсистем и к каждому элементу системы. Причем конкретное содержание требований будет зависеть от особенностей подсистемы или элемента.

8. Выделение части технической системы (подсистемы или элемента) обязательно должно сопровождаться выделением принуждающих связей, учитывающих влияние остальных частей технической системы.

9. Каждое техническое решение описывает некоторую техническую систему.

10. Любую задачу можно представить в виде системы более простых задач.

11. Процесс поиска технического решения можно представить в виде системы определенных операций. Метод, разработанный в Горьком, несмотря на громоздкость и сложность изучения, представляет собой определенный шаг вперед в процессе построения системы оптимального проектирования.

5.4 Проблемно-ориентируемые методы

Фундаментальный метод проектирования Мэтчетта.

Метод разработан Э. Мэтчеттом (Великобритания). Начиная с 1960 г. автор сам преподает этот метод в Бристоле (школа Мэтчетта). Основная цель метода - научить проектировщика понимать и контролировать свой образ мыслей и более точно соотносить его со всеми аспектами проектной ситуации. Для этого используют следующие приемы:

- применение "режимов мышления" (мышление стратегическими схемами, в параллельных плоскостях, с нескольких точек зрения, "образами", в основных элементах);

- разработка языка, дающего возможность "мыслить о мышлении";

- подавление критических способностей для выявления творческой фантазии;

- самоконтроль и самонастройка на отдельных этапах процесса проектирования.

Делая основной упор на личный опыт, интуицию и мыслительные способности проектировщика, фундаментальный метод проектирования не предусматривает проведения научных исследований и испытаний для уменьшения неопределенности. В методе, однако, широко применяют информационный поиск. Он имеет следующие стадии:

- проектирование (выявление и разрешение конфликтов в многомерных ситуациях) идет с учетом закономерностей исторического развития технологии, что позволяет получать прогрессивные идеи и конструкции умозрительным способом;

- в ходе обучения методу практикуют подробное ознакомление с другими, более практичными и простыми методами проектирования.

В методе большое внимание уделяется также элементам рационального мышления (контрольные перечни вопросов, графическая интерпретация процесса поиска и мышления и др.) Э. Мэтчетт считает очень важным умение видеть процесс решения задачи как бы со стороны. При этом появляется возможность своевременно корректировать стратегию поиска. Основной педагогический принцип метода заключается в том, чтобы начинать с методов, которые уже освоены учащимися, а не навязывать им совершенно новый, в который они возможно никогда не поверят и откажутся при первых же признаках затруднений.

По ряду причин фундаментальный метод проектирования не удается усвоить в полном объеме без помощи его автора, но отдельные его части могут представлять интерес для инженеров, занимающихся разработкой и конструированием технических систем разных уровней.

5.6 Индуцирование психоинтеллектуальной деятельности

Метод, разработанный в 70-х годах в Грузии под руководством , представляет собой набор последовательностей операторов, предназначенных для решения различных типов творческих задач (изобретательские, научные, организационные и т. п.) [41].

Метод предполагает коллективную работу, для чего определены роли участников, есть ведущий, эксперты, рядовые участники и т. д. Процедура работы с использованием метода установлена довольно строго, что дало возможность авторам говорить о применимости метода в системе "человек-машина".

Метод не нашел до настоящего времени широкого применения в силу сложности и малой отработанности на практических задачах.

5.7 Метод систематической эвристики

Этот метод разработан в ГДР большим коллективом авторов под руководством П. Коха и И. Мюллера. Он представляет собой системно организованный набор эвристических программ, облегчающих выполнение этапов изобретательского поиска.

Под эвристической программой понимают перечень предписаний, представленных в виде ряда указаний для разработчиков, благодаря которым они рациональным путем получают необходимую информацию и целесообразно ее перерабатывают. Программы предназначены для использования при проектировании и конструировании.

Система эвристических программ построена по иерархическому принципу. Она представляет собой пирамиду, на вершине которой ведущая программа, затем укрупненные рабочие программы, а также накопитель программ. Библиотека программ построена по кассетному принципу и содержит в себе программы для решения задач определенного класса (см. таблицу).

Выбор программы для работы осуществляют с помощью специального алгоритма.

Метод систематических эвристик достаточно сложен, однако он представляет значительный интерес как один из наиболее развитых проблемно ориентированных методов, т. е. адаптирующихся под решение конкретной задачи.

Работу над совершенствованием программы продолжают до настоящего времени. Увеличивается число рабочих программ, подпрограмм, уточняются предписания, приведенные в них. Представляет практический интерес знакомство с рядом таких программ, в частности, с укрупненной программой А1.

Заключение

Все это определило необходимость перехода на новый принцип методического руководства поисковой деятельностью. Процесс решения проблемы характеризуется в новом методе двумя основными переменными: а) объект анализа не остается постоянным в течение всего процесса решения; б) при работе с одним и тем же объектом цели исследования все время меняются.

Следовательно, процесс решения проблемы в общем случае состоит из большого числа разнообразных этапов, различающихся как по объектам, так и по целям их обработки. Отсюда можно сделать вывод о том, что для оптимальной деятельности на каждом этапе работы она должна быть разделена на столь же мелкие элементы, оптимально подходящие к каждому этапу.

Метод дал возможность организовать систему логических операторов, а также разработать правила, позволяющие формировать из них разнообразные процедуры. Система базируется на операторах, привлеченных из различных методов поиска новых технических решений, а также на специально разработанных операторах. Область использования каждого оператора однозначно определяется двумя характеристиками: объекты исследования и цель их исследования. Это позволило создать матрицу, в которой размещены все операторы поисковой деятельности.

Матрица организована следующим образом: в вертикальном ряду размещены виды объектов, с которыми приходится иметь дело в поисковой деятельности, а в горизонтальном - виды деятельности при исследовании и решении задач.

При формировании шкалы видов деятельности за основу взята система принципов диалекгического метода исследования (отражение, активность, всесторонность, единство индукции и дедукции, детерминизм, взаимосвязь количественных и качественных характеристик, историзм, противоречие, диалектическое отрицание, восхождение от абстрактного к конкретному, единство логического и исторического, единство анализа и синтеза) 

Система операторов, сформированная подобным образом, обладает, кроме методической, еще и методологической функцией, т. е. позволяет прогнозировать появление новых операторов, формируя их описания.

Рассмотренные в обзоре методы создания новых технических решений не исчерпывают всего многообразия средств, применяющихся для этого в инженерной практике. Число таких. методов в настоящее время достигло нескольких сотен и продолжает расти. Они ориентированы на различные классы задач, разработаны специалистами, обладающими различным творческим опытом и имеющими неодинаковые, подчас полярные установки по отношению к природе технического творчества.

Все рассмотренные методы представляют известную ценность, обеспечивая широкие возможности выбора методических средств при создании новых технических решений.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

А.10 Отрывок из «Приключение капитана Врунгеля»

«Едва миновали берега Новой Гвинеи, нас нагнал тайфун чудовищной силы...» Так начинается один из рассказов капитана Врунгеля (.«Приключения капитана Врунгеля»). Ураган сломал единственную мачту «Беды»; запасные паруса на яхте были, но без мачты паруса не поднимешь. «Тут, вдали от больших океанских дорог, нас ждала страшная участь, — рассказывает капитан Врунгель, — мы годами могли болтаться среди океана...» Положение, казалось бы, безвыходное. Но бравый капитан, как всегда, проявил изобретательность и нашёл выход.

Решение: Соорудить воздушного змея и привязать на длинный канат.

А.11 Отрывок из «Приключение капитана Врунгеля»

Был у Лома недостаток: полное незнание иностранных языков. Это, конечно, важный порок, но это не остановило меня. Я взвесил положение, подумал, прикинул и приказал Лому овладеть английской речью за три недели.

Как быть?

Противоречие: язык надо изучить срочно, так как яхта должна скоро уйти

в плавание, и его изучить нельзя, поскольку это займет много времени, а

времени мало (разрешение противоречия в пространстве и времени).

Решение: Английский можно учить и в плаванье, находясь на яхте. Расстояние до Англии большое, 3 недели + время в море.