Методы изобретательского творчества. Краткая история методов изобретательства Разработка новых технических систем
До сих пор не изжито представление, будто изо-бретательство — это наитие «свыше», нисходящее на вас вдохновение, что-то вроде «по-этического угара» в технике. К великому сожалению, умал-чивается вся правда о сущно-сти тяжелого, но и радостного изобретательского труда.
А. Минц, академик
ЕжегодноГосударствен-ный комитет по делам изо-бретений и открытий СССР по-лучает пятьдесят — шестьдесят тысяч заявок и выдает десять — двенадцать тысяч авторских свидетельств.
Много это или мало?
Лет десять назад количество поступающих заявок и выдавае-мых авторских свидетельств бы-ло значительно меньше. С этой точки зрения десять — двена-дцать тысяч изобретений в год немало. Ну, а если срав-нить с изобретательскими «ре-сурсами» страны?
В какой степени используют-ся эти ресурсы?
Патентная классификация разграничивает всю современ-ную технику на двадцать тысяч разделов. Это довольно большие группы. Каждая из них вклю-чает много различных уст-ройств, способов и т. п. И вот на двадцать тысяч такого рода групп выдастся десять — двенадцать тысяч авторских свидетельств. Иначе говоря, каждая группа продвигается в среднем только на пол-изобрете-ния в год!
Откроем наугад патентный классификатор. «Вагранки с пе-редним горном, шахтные печи с горном». Типичный раздел — не слишком большой и не слиш-ком малый. Даже неспециали-сту ясно: нельзя ожидать бур-ного прогресса вагранок с передним горном и шахтных пе-чей с горном, если на все их конструкции приходится лишь 0,5-0,6 изобретения в год.
Разумеется, пол-изобретения в год — средняя цифра. Прак-тически какие-то группы полу-чают ежегодно десятки изобре-тений и бурно развиваются. За-то другие группы годами не ощущают притока новых техни-ческих идей.
Следовательно, десять — двенадцать тысяч авторских свидетельств в год — это мало. Слишком мало!
У заслуженного изобретателя Украинской ССР Николая Ни-колаевича Рахманова тридцать во-семь изобретений. Первое он сде-лал еще в детстве, когда ему было одиннадцать лет.
В начале войны изобретатель ушел в армию. Фашистские пол-чища рвались к Москве, на Кав-каз, к Волге. Толстая стальная броня «пантер» и «тигров» плохо поддавалась обычным снарядам. Чем остановить немецкие танки? Молодой лейтенант-танкист снова начал изобретать. Результат бес-сонных ночей — знаменитый бро-небойный подкалиберный снаряд.
Немало изобретений сделано Рахмановым и после войны. Сре-ди них очень нужное сварщикам и металлургам устройство для за-хвата и переноски пакетов пиломатериалов, труб, шпал и других длинномерных грузов.
Народное хозяйство нашей страны требует все больше тех-нических новшеств. Ежегодно по каждому патентному разделу должно быть не менее десяти — пятнадцати изобретений, то есть «производство» изобрете-ний надо увеличить по крайней мере до двухсот — трехсот ты-сяч в год.
Это вполне реальная задача.
Всесоюзное общество изобре-тателей и рационализаторов объединяет свыше трех миллио-нов новаторов.
Огромная сила! А в условиях нашего социалистического об-щества, где любому проявлению таланта созданы безграничные возможности, эта армия роман-тиков, дерзновенных искателей может и должна творить чуде-са. И тем обиднее, что лишь незначительная часть талантли-вых рабочих, техников, инжене-ров творят на изобретательском уровне. Между тем большин-ство «воировцев» обладает зна-ниями и опытом, необходимыми для изобретательской работы.
Происходит все это потому, что научно-технические знания и производственный опыт — ус-ловия, необходимые, но недоста-точные: нужно еще уметь де-лать изобретения.
Решение изобретательских задач требует особых методов, особых приемов. До недавнего времени нелегкая «наука изо-бретать» постигалась на ошиб-ках, творческое мастерство приходило после многолетней рабо-ты на ощупь. Но и этот накап-ливаемый с таким трудом опыт не обобщался и не передавался. Каждый начинающий изобрета-тель заново проходил весь путь, самостоятельно нащупывая за-кономерности творческого про-цесса. Не удивительно, что очень многие изобретатели до сих пор чаще всего работают примитивным методом «проб и ошибок», наугад перебирая мно-жество всевозможных вариан-тов. Метод этот малоэффекти-вен, отсюда огромные непроизводительные затраты времени и энергии на решение даже не-сложных изобретательских за-дач.
Безусловно, для развития изобретательства большое зна-чение имеет распространение патентной культуры, улучшение качества экспертизы заявок, со-вершенствование правовой охра-ны изобретательства. Но на пер-вый план постепенно выдвигает-ся новый фактор — необходи-мость обучения изобретатель-скому мастерству.
Для существенного увеличе-ния «производства» изобрете-ний нужно организовать систе-матическую подготовку изобре-тателей и повысить к.п.д. твор-ческого процесса.
Мы расскажем о рациональ-ной методике решения изобрета-тельских задач. Но это не «ре-цепт» для автоматической штамповки изобретений. Речь идет о правильной организации творческого труда. Методика не подменяет знания и опыт, она лишь помогает их правильно ис-пользовать, дает планомерную систему анализа и решения изо-бретательских задач. Такая си-стема намного эффективнее, чем поиски решения вслепую, на ощупь, путем «проб и ошибок».
Практика показывает, что изучение методики изобретательства может быть организовано на производстве. Здесь открываются широкие возможности для проявления инициативы бризов, общественных конструкторских бюро, первичных организаций ВОИР и НТО. Внедрение методики изобретательства — мощное средство стимулирования технического прогресса. Чем больше людей овладеет методикой, тем больше будет сделано изобретений, тем быстрее будут решаться актуальные технические задачи.
С 1 июля 1965 года Совет-ский Союз присоединился к Па-рижской конвенции по охране промышленной собственности. Вступление в конвенцию, несом-ненно, вызовет приток иностран-ных патентов в нашу страну. В ближайшее время отечественная научно-техническая мысль во всех отраслях техники столкнет-ся с необходимостью конкурировать с лучшими зарубежными достижениями.
Изобретения становятся ценнейшим товаром. Уже сейчас внедрение одного изобретения дает в среднем годовую эконо-мию порядка пятидесяти — ше-стидесяти тысяч рублей. С вступлением в Парижскую кон-венцию ценность изобретений резко возрастет. Поэтому вне-дрение методики изобретатель-ства имеет важное народнохозяйственное значение.
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РЕШЕНИЯ НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
Никогдане останавливайся перед чем-нибудь только из-за того, что другие за это брались и среди них были лю-ди, может быть, и способней тебя. Это неверно! Твой кончик счастья виден только для тебя, и за него потянуть мож-но только тебе одному.
М. Пришвин
«Секреты» изобретательского мастерства издавна привлекали внимание исследователей. Однако раскрыть эти «секреты» было нелегко, и по-этому из сложного творческого процесса обычно выделялась ка-кая-то одна сторона. Иногда утверждали, что изобретателю необходима прирожденная ин-туиция. В других случаях все сводили к «концентрации внима-ния», «счастливым находкам» и т. п. Одним из первых исследователей, увидевшим необходи-мость перейти от рассуждений «вообще» к изучению внутрен-них закономерностей изобрета-тельства, был А. Гастев, в свое время директор известного Центрального института труда. В статье «Как изобретать» он наметил контуры научной орга-низации творческого труда изобретателя. К сожалению, с се-редины тридцатых годов работы в этом направлении были пре-кращены. Прошло свыше чет-верти века. Развитие науки, в особенности таких ее отраслей, как кибернетика, психология, логика, создало условия для появления практически приемлемой методики изобретатель-ства.
Современная наука может вскрыть закономерности техни-ческого прогресса и вооружить изобретателей специальными знаниями, позволяющими уве-ренно решать технические за-дачи.
Несколько лет назад эпидемии полиомиелита наводили ужас на жителей США, Франции, Англии, Японии. Паралич на всю жизнь превращал детей в инва-лидов. Когда удалось получить за-щитную вакцину, возникла новая проблема: как провести вакцинацию миллионов детей?
Задачу успешно решил химик-изобретатель Алексей Дмитриевич Беззубов. Он изобрел… конфеты, приятные на вкус и содержащие в себе живую вакцину. Несмотря на простоту идеи, ее осуществле-ние было делом чрезвычайно сложным — вакцина необычайно чувствительна, и чтобы сохранить ее живой, пришлось разработать виртуозную технологию.
Как известно, больным диабе-том нельзя есть сладкое — кровь их и так перенасыщена сахаром. А сахарин в больших количест-вах тоже вреден. И Беззубов предложил заменить его сорби-том — шестиатомным спиртом, получающимся при синтезе аскорбиновой кислоты. За решение промышленного синтеза этой ки-слоты Алексею Дмитриевичу бы-ла присуждена Государственная премия. Сорбит полностью усваивается организмом, не повышает содержания сахара в крови и об-ладает приятным вкусом.
В кабинете Беззубова хранит-ся спортивная грамота с бегуном, рвущим стартовую ленточку. Грамота дана Алексею Дмитрие-вичу за «активное участие в ра-боте по подготовке советских спортсменов к XVII олимпийским играм».
Изобретатель неплохо помог нашим физкультурникам, снаб-див их поистине волшебным пе-ченьем, обогащенным витаминами группы «В». Это печенье почти мгновенно «стирает» усталость, возникающую при большой физи-ческой нагрузке, восстанавливает силы спортсмена.
Никого не удивляет, что писа-телей, поэтов, художников, ком-позиторов учат творчеству. Но сочетание слов «метод» и «изо-бретательство» непривычно. До сих пор распространено мнение, будто изобретатель творит в со-стоянии какого-то вдохновенного порыва.
Действительно, чтобы сделать очень крупное или великое изо-бретение, необходимы и соответ-ствующие исторические обстоя-тельства, и благоприятные усло-вия творческой работы, и вы-дающиеся человеческие каче-ства: настойчивость, огромная энергия, смелость и т. д. Однако в развитии современной техники все большую роль играют коллективные усилия участников массового изобретательского движения .
Если полистать «Бюллетень изобретений», нетрудно заме-тить: подавляющее большинство авторских свидетельств выдает-ся, так сказать, на «средние» изобретения — в совокупности они и обеспечивают технический прогресс.
«Способ защиты металлов или сплавов от газовой корро-зии, например, при термиче-ской обработке, отличающий-ся тем, что защиту осуществ-ляют подведением отрица-тельного или положительного потенциала от источника по-стоянного электрического то-ка».
Это вполне патентоспособное изобретение; его новизна и зна-чение, пожалуй, даже выше среднего уровня. Давайте, одна-ко, разберемся, что же приду-мал изобретатель. Защита ме-таллов с помощью электрическо-го тока давно известна. Металл при этом находится в ненагретом состоянии. Никому не приходи-ло в голову, что электрическим током можно защищать и ме-талл, находящийся внутри на-гретой печи. В этой идее и состоит сущность изобретения.
Что ж, идея новая и интересная. Но обязательно ли требовалось некое не поддающееся анализу «озарение», чтобы применить уже известный способ электро-химической защиты в новых (пусть необычных) условиях? Вряд ли…
Так почему же подобные изо-бретения создаются ценой боль-ших усилий? Почему «счастли-вая» идея появляется лишь по-сле множества неудачных попы-ток?
Дело тут, прежде всего, в низ-ком к.п.д. творческого процесса, в очень непродуктивных мето-дах решения изобретательских задач. Заявка на способ защиты металлов при термической об-работке была подана в 1962 го-ду. Между тем потребность в этом изобретении и возможность его появления возникли по край-ней мере два десятка лет назад.
Каждой отрасли производства требуется большое число изо-бретений, которые можно и нужно сделать (при современном развитии науки и техники), но которые «запаздывают» из-за плохой организации творческого труда изобретателей.
Рассмотрим, например, автор-ское свидетельство № 162593 на автономный подводный све-тильник. Водолазу, чтобы избе-жать непроизвольного всплытия, навешивают тяжелый, свинцо-вый груз. И вот изобретатели предлагают «оживить» этот мертвый груз: пусть вместо не-го подвешивается аккумулятор-ная батарея для светильника.
Простая и остроумная идея. Конструируя подводные све-тильники, боролись за каждый грамм — ведь это дополнитель-ный и потому ненужный вес. Но никто не обращал внимания, что в самом водолазном снаряжении есть пассивный груз.
Использование пассивного груза давно применено в авиастроении. Еще в сороковых годах на самолетах С. Ильюши-на броня выполняла «по совме-стительству» функции конструк-тивных элементов — шпангоу-тов, лонжеронов и т. п.
Подавляющее большинство изобретений основано на идеях, уже применявшихся при реше-нии аналогичных задач в других отраслях техники.
Сравните два изобретения:
Изобретение № 112684 1958 г.
«Устройство для очистки поверхности свай, нахо-дящихся в воде, отличающееся тем, что оно вы-полнено в виде надеваемого на сваю кольцевого поплавка, снабженного подпружиненными рифле-ными валиками, очищающими поверхность сваи в процессе вертикального перемещения поплавка при волнении».
Изобретение № 163892 1964 г.
«Устройство для очистки всасывающего патрубка насоса от морских водорослей и ракушек, отли-чающееся тем, что оно выполнено в виде смон-тированных подвижно на патрубке хомутов с но-жами, причем очистка патрубка производится при вертикальном движении поплавка на волнах».
Изобретения относятся к разным патентным разделам, а идея у них общая: цилиндрическая конструкция (свая, труба), находящаяся в воде, может «самоочищаться» кольцевым поплавком, перемещающимся при волнении. Но второе изобрете-ние сделано только через шесть лет после первого. Пройдут го-ды, и кто-то вновь использует эту идею применительно к дру-гой конструкции (не обязатель-но даже цилиндрической).
Здесь отчетливо проявляется низкий уровень организации изобретательского творчества. Есть общий принцип, общий ключ к целой группе изобрете-ний, но после однократного ис-пользования этот ключ выбра-сывается, и в следующий раз надо заново искать решение путем долгих «проб и ошибок». Анализ изобретений (при раз-работке методики изобретатель-ства были проанализированы тысячи авторских свидетельств и патентов) показывает, что существует несколько десятков общих принципов, лежащих в основе большинства современ-ных изобретательских идей.
|
Рис.1 |
|
|
Вот пример. Чтобы шахтная крепь лучше про-тиводействовала давлению вышележащих горных по-род, перешли от прямых балок к арочным (рис.1). Некоторое время спустя этот прием был использо-ван и в гидростроении: на смену прямым плотинам пришли арочные. В горной технике следующим шагом был переход от жесткой арочной крепи к податливой шарнирной. Точ-но так же вслед за арочными плотина-ми были созданы податливые шарнир-ные плотины.
На рис.2 показа-но развитие конст-рукций экскаватор-ных ковшей. Это со-всем другая область техники, однако, и здесь та же логика развития. Сначала передняя кромка ковша была прямой и зубчатой (она да-же внешне походила на прямую плотину). Затем появился об-легченный арочный ковш. Надо пола-гать, следующим — пока еще не сделан-ным — шагом будет создание податли-вых шарнирных ков-шей.
Продолжая анализ изобретений, можно обнаружить общий для разных отраслей техники принцип сфероидальности: от-четливую тенденцию перехода от прямолинейных объектов к криволинейным, от плоских по-верхностей — к сферическим, от кубических конструкций — к шаровым.
Существуют и другие общие принципы, каждый из которых дает «куст» изобретений. На рис.3 показано несколько изо-бретений, сделанных на основе принципа дробления . Один по-плавок разделен (что дает но-вый эффект) на множество мел-ких поплавков. В одном случае эти поплавки препятствуют ис-парению нефти, в другом — ис-парению паров электролита, в третьем — позволяют «дозиро-вать» подъемную силу понто-нов при спасательных работах.
Все это вполне патентоспо-собные и разные изобретения, но в основе их лежит общий принцип . Зная такие принципы и умея ими пользоваться, можно существенно повысить к.п.д. творческой работы. Это одна из предпосылок для создания рациональной системы решения изобретательских задач.
Творчество вполне совмести-мо с системой, с планомерно-стью. Творчество характеризуется прежде всего результа-том работы . Если создано нечто новое, прогрессивное, суще-ственно изменяющее сложив-шееся до этого положение, зна-чит, работа творческая.
|
|
Никто не сомневается, напри-мер, что получение нового хими-ческого вещества — творчество. Однако бесчисленные химиче-ские вещества «построены» из одних и тех же «типовых дета-лей» — из химических элемен-тов. Можно создавать новые хи-мические вещества, наугад под-бирая разные «типовые детали». Когда-то так и делали. Но мож-но изучить «типовые детали» (химические элементы), законы их соединения, взаимодействия и т. д. Этим и занимается совре-менная химия. Новые вещества, созданные химиками, намного сложнее серной кислоты, «твор-чески» открытой алхимиками. Но кто скажет, например, что синтетические пластмассы — это не результат творчества?
Весь смысл методики изобре-тательства, в сущности, состоит в том, что задачи, сегодня по праву числящиеся творческими, она позволяет решать на том уровне организации умственно-го труда, который будет завтра.
ИЗОБРЕСТИ — ЗНАЧИТ НАЙТИ И УСТРАНИТЬ ПРОТИВОРЕЧИЕ
Поставить перед собой цель, разгадывать непонят-ное, экспериментировать, рассчитывать и, наконец, торже-ствовать победу —в этом вели-кое удовлетворение. Испыты-вает его каждый, кто создает новое.
А. Яковлев, авиаконструктор
Развитиетехники, как и всякое развитие, происхо-дит по законам диалектики. По-этому методика изобретатель-ства основывается на приложе-нии диалектической логики к творческому решению техниче-ских задач.
Но логики еще недостаточно для создания работоспособной методики. Нужно учесть и осо-бенности мозга — «инструмен-та», с помощью которого рабо-тает изобретатель. Это весьма своеобразный «инструмент». При правильной организации творческой работы максимально используются сильные стороны человеческого мышления, на-пример интуиция, воображение, и учитываются — во избежание ошибок — слабые стороны мыш-ления, например его инерция.
Наконец, методика изобрета-тельства многое черпает из опы-та, из практики. У квалифициро-ванных изобретателей постепен-но вырабатываются свои приемы решения технических задач. Как правило, эти приемы ограниче-ны и относятся к какой-либо одной стадии творческого процес-са. Методика изобретательства критически отбирает наиболее ценные приемы и обобщает их .
Таким образом, методика изо-бретательства представляет со-бой «сплав» диалектической логики, психологии и изобрета-тельского опыта.
Чем же отличается «методи-ческое» решение от поисков пу-тем проб и ошибок?
Возьмем для примера кон-кретную изобретательскую за-дачу.
«Существующие дождеваль-ные машины имеют низкую производительность. Если же попытаться достичь нужной интенсивности дождевания, увеличивая ширину захвата крыльев машин, резко возрас-тет их металлоемкость.
Выход? Облегчить конструк-цию, применяя пластмассы. И подумать над тем, чем заме-нить… лейку. Ведь в дожде-вальных машинах использует-ся принцип именно этого про-стейшего садового инструмен-та. Веера трубок, многоэтаж-ный душ, пульверизаторы и разбрызгивающие турбины — все что угодно, лишь бы при экономии каждого квадрат-ного сантиметра площади крыльев машины дождь «мо-росил» над наибольшей по-верхностью участка.
Дождевальная машина — это трактор, оборудованный насо-сом и металлической фермой (крыльями). На ферме укрепле-ны разбрызгиватели (лейки). Двухконсольный агрегат
«ДД-100М» подает ежесекундно девяносто — сто литров воды. Рабочий напор — 23 метра, в начале крыла -30 метров, ра-бочая ширина захвата-120 метров. Машина передвигается вдоль оросительных каналов, нарезанных через каждые 120 метров.
Инженер бюро технической информации Московского станко-строительного завода имени С. Орджоникидзе Михаил Ивано-вич Логин не раз наблюдал, как уборщицы, а иногда и сами ста-ночники кропотливо собирают с пола стальную стружку, грузят ее в тележки и вывозят из цеха. До-статочно надежных автоматиче-ских систем транспортировки стружки пока что не существует.
Устройство, изобретенное Логиным вместе с его товарищем Широкинским,- это железный лоток, опирающийся на резиновые про-кладки и вибрирующий с часто-той полторы тысячи колебаний в минуту. Попавшие в лоток струж-ки под действием вибрации по-слушно ползут в требуемом на-правлении. Впоследствии была со-здана еще одна конструкция транспортера, использующего инерцию груза.
Логину так не терпелось испы-тать свое изобретение, что он со-орудил действующую модель но-вого механизма из рейсшины, пружины и пары технических справочников…
Пройдет немного времени, и инерционные транспортеры на-всегда избавят от ручной уборки стружки.
* * *
Дождеватели — металлоем-кие, громоздкие сооружения. Вес фермы пропорционален кубу ее размеров. Если, напри-мер, увеличить длину фермы только наполовину, то вес ее возрастет в три с половиной ра-за. Поэтому и приходится огра-ничиваться крыльями размахом в сто метров.
Статья, из которой взята эта задача, помещена в журнале «Изобретатель и рационализа-тор» № 6 за 1964 год под руб-рикой «Требуются изобрете-ния». Это новая задача, удач-ное ее решение будет изобрете-нием.
Какие-либо узкоспециальные, знания для решения этой зада-чи не нужны. И все-таки найти решение путем «проб и ошибок» трудно даже для опытного изо-бретателя. Многочисленные «на-скоки» («а что если попробо-вать так…») не приводят к ус-пеху. И не могут привести. Ра-ботая без методики, на ощупь, изобретатель вынужден перебирать множество вариантов.
Допустим, изобретатель не менее талантлив, чем Эдисон. Но ведь и Эдисону, по его соб-ственному признанию, приходи-лось работать над одним изобре-тением в среднем семь лет. По крайней мере треть этого време-ни уходила на поиски идеи . Вот что говорил изобретатель Нико-лай Тесла, работавший одно время в лаборатории Эдисона:
«Ес-ли бы Эдисону понадобилось найти иголку в стоге сена, он не стал бы терять времени на то, чтобы определить наиболее ве-роятное место ее нахождения. Он немедленно с лихорадочным прилежанием пчелы начал бы осматривать соломинку за соло-минкой, пока не нашел бы пред-мета своих поисков. Его методы крайне неэффективны: он может затратить огромное количество времени и энергии и не достиг-нуть ничего, если только ему не поможет счастливая случайность. Вначале я с печалью наблюдал за его деятельностью, понимая, что небольшие творческие зна-ния и вычисления сэкономили бы ему тридцать процентов тру-да. Но он питал неподдельное презрение к книжному образо-ванию и математическим знани-ям, доверяясь всецело своему чутью изобретателя и здравому смыслу американца».
Внимательно вчитываясь в условия задачи, можно заметить важную особенность, присущую вообще всем изобретательским задачам. Если увеличить длину крыльев машины, говорится в задаче, производительность ма-шины возрастет, но недопусти-мо увеличится вес конструкции. Выигрыш в производительности означает проигрыш в весе. И на-оборот: выигрыш в весе приводит к проигрышу в производительности.
Это общая закономерность — между характеристиками любой машины существует определен-ная зависимость . Конструктор выбирает наиболее благоприят-ное (для конкретных условий) соотношение характеристик. Изобретатель стремится изме-нить это соотношение, сделать так, чтобы выигрыш был по-больше, а проигрыш поменьше. Не случайно А. Эйнштейн, бывший одно время патентным экспертом, писал:
«Сделать изобретение — значит увеличить числи-тель или уменьшить знаме-натель в дроби: произведенные товары/затраченный труд»
Пытаясь обычными способами (в нашем примере изменением длины крыльев) выиграть в чем-то одном, мы проигрываем в другом. В каждой изобретательской задаче есть такое техническое противоречие. Сделать изобретение — значит устран-ить техническое противоречие.
Изобретательских задач очень много, а число присущих им технических противоречий сравнительно невелико. Разные изобретательские задачи, содер-жащие одинаковые технические противоречия, имеют однотип-ные решения.
И в море и в науке самые простые пути — наиболее изведанные. Но в противоположность морю в науке чем путь новее, тем больше он спо-собен дать мореходу.
А. Несмеянов, академик
Отдавая должное терпению, присущему великим изобретателям прошлого, надо ясно видеть, что современный изобретатель может и должен работать иначе. В наше время долгие поиски идеи решения не только свидетельствуют о на-стойчивости изобретателя, они говорят и о плохой организации творческой работы.
Здесь мы сталкиваемся еще с одним распространенным за-блуждением: высокая оценка са-мого изобретения зачастую оши-бочно переносится на методы «делания» этого изобретения. Изобретатель нередко заслужи-вает «пятерку с плюсом» за итог решения и «двойку с минусом» за ход этого решения. Не слу-чайно выдающийся изобретатель Г. Бабат, сравнивая решение изобретательской задачи с вос-хождением на крутую гору, писал так:
«Бредешь, отыскивая во-ображаемую тропинку, по-падаешь в тупик, прихо-дишь к обрыву, снова воз-вращаешься. И когда, на-конец, после стольких му-чений доберешься до вер-шины и посмотришь вниз, то видишь, что шел глупо, бестолково, в то время как ровная широкая дорога бы-ла так близка и по ней лег-ко было взойти, если бы раньше ее знал».
Когда человек ищет решение без системы, мысли «разбегают-ся» под влиянием множества причин. «Каждый из нас,- пи-шет прогрессивный американ-ский психолог Эдвард Торндайк,- при решении интеллек-туальной задачи осаждается буквально со всех сторон раз-личными тенденциями. Каждый отдельный элемент как бы стре-мится захватить сферу влияния на нашу нервную систему, вы-звать свои ассоциации, не счи-таясь с другими элементами и общим их настроением».
Привычные схемы осаждают изобретателя, «блокируют» пу-ти, ведущие к принципиально новым решениям. В этих условиях , как отмечал И. П. Павлов, в особенности горько дают себя знать обычные слабо-сти мысли: стереотипность и предвзятость .
Планомерный поиск, наоборот, упорядочивает мышление, повышает его продуктивность. Мысли как бы концентрируются на одном (главном для данной задачи) направлении. При этом: посторонние идеи оттесняются, уходят, а идеи, непосредственно относящиеся к задаче, сбли-жаются. В результате резко по-вышается вероятность «встре-чи» таких мыслей, соединение которых и даст нам то, чего мы добивались.
Таким образом, поиски решения, ведущиеся по рациональ-ной системе, отнюдь не исключа-ют интуицию (догадку). Напро-тив, упорядочение мышления создает «настройку», благопри-ятную для проявления интуи-ции.
Как мы уже видели, главное в решении изобретательской за-дачи — устранение техническо-го противоречия.
Для методики изобретатель-ства понятие о «технических противоречиях» имеет фундаментальное значение. Вся рацио-нальная тактика решения строится на обнаружении и устранении содержащегося в зада-че технического противоречия. «Охотиться» за противоречия-ми можно, перебирая различные «а если». Это и есть метод «проб и ошибок». Рационально организованный творческий процесс ведется иначе — по опреде-ленной системе.
Методика изобретательства дает алгоритм, разбивающий процесс решения задачи на во-семнадцать последовательных шагов.
ВЫБОР ЗАДАЧИ
Первый шаг: определить, какова конечная цель ре-шения задачи.
Второй шаг: проверить, можно ли достичь ту же цель решением «обходной» задачи.
Третий шаг: определить, решение какой задачи — первоначальной или «об-ходной» — может дать больший эффект.
Четвертый шаг: опреде-лить требуемые количест-венные показатели (ско-рость, производительность, точность, габариты и т. п.) и внести «поправку на вре-мя».
Пятый шаг: уточнить требования, вызванные конкретными условиями, в которых предполагается реализация изобретения.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ СТАДИЯ
Первый шаг: определить идеальный конечный ре-зультат (ответить на во-прос: «Что желательно по-лучить в самом идеальном случае?»).
Второй шаг: определить, что мешает получению идеального результата (от-ветить на вопрос: «В чем состоит « помеха»?»).
Третий шаг: определить, почему мешает (ответить на вопрос: «В чем непосредственная причина «по-мехи»?»).
Четвертый шаг: опреде-лить, при каких условиях ничто не мешало бы полу-чить идеальный результат (ответить на вопрос: «При каких условиях исчезнет «помеха»?»).
ОПЕРАТИВНАЯ СТАДИЯ
Первый шаг: проверить возможность устранения технического противоречия с помощью таблицы типо-вых приемов.
Второй шаг: проверить возможные изменения в среде, окружающей объ-ект, и в других объектах, работающих совместно с данным.
Третий шаг: перенести решение из других отрас-лей техники (ответить на вопрос: «Как решаются в других отраслях техники задачи, подобные дан-ной?»).
Четвертый шаг: приме-нить «обратные» решения (ответить на вопрос: «Как решаются в технике зада-чи, обратные данной, и не-льзя ли использовать эти решения, взяв их, так ска-зать, со знаком минус?»).
Пятый шаг: использо-вать «прообразы» природы (ответить на вопрос: «Как решаются в природе более или менее сходные зада-чи?»).
СИНТЕТИЧЕСКАЯ СТАДИЯ
Первый шаг: определить, как должны быть изменены после изменения одной ча-сти объекта другие его ча-сти.
Второй шаг: определить, как должны быть измене-ны другие объекты, рабо-тающие совместно с дан-ным.
Третий шаг: проверить, может ли измененный объ-ект применяться по-новому.
Четвертый шаг : исполь-зовать найденную техниче-скую идею (или идею, об-ратную найденной) при ре-шении других технических задач.
Процессрешения изобретательской задачи начинает-ся с ее выбора. В большинстве случаев изобретатель получает уже сформулированное задание. Казалось бы, первые пять ша-гов алгоритма не могут дать ничего нового. Однако это не так. Нельзя принимать на веру зада-чи, сформулированные другими. Если бы они были правильно сформулированы, их скорее все-го решили бы те, кто впервые их встретил.
В условиях задачи есть два указания: какова цель (чего на-до достичь) и каковы пути до-стижения этой цели (что надо создать, улучшить, изменить). Цель почти всегда выбирается правильно. А пути к этой цели почти всегда указываются не-верно. Та же цель может быть достигнута и другими путями.
Пожалуй, это самая распрост-раненная ошибка при постанов-ке задачи. Изобретателя ориен-тируют на достижение какого-то результата при создании но-вой машины (процесса, механиз-ма, прибора и т. д.). Внешне это выглядит логично. Есть маши-на, скажем, М 1, дающая резуль-тат P 1. Теперь нужно получить результат Р 2 , и, следовательно, нужна машина М 2 . Обычно Р 2 больше P 1 , поэтому кажется очевидным, что М 2 должно быть больше М 1 .
С точки зрения формальной логики здесь все верно. Но ло-гика развития техники — это логика диалектическая. Она дол-жна учитывать многие факто-ры — общий уровень техниче-ского развития, его перспек-тивные направления, матери-альные возможности и т. д. и т. п. И естественно, чтобы по-лучить двойной результат, во-все не обязательно использовать удвоенные средства.
Вспомним, например, задачу об увеличении производительно-сти дождевальных машин. Ста-тья, из которой взята эта зада-ча, написана высококвалифици-рованным специалистом. Но с точки зрения методики изобре-тательства задача дана в невер-ной, -«тупиковой» формулиров-ке. Чтобыповысить производи-тельность дождевальной машины, надо увеличить размах крыльев. При этом неизбежно увеличится их вес. Следователь-но, говорится в задаче, надо как-то облегчить крылья, повы-сить их удельную прочность. Задача сформулирована так, что подталкивает мысль изобретателя в определенном направлении: нужно использовать пластмас-сы, увеличить эффективность распылителей.
Крылья дождевальной маши-ны рассчитаны на определенную нагрузку. Надо полагать, кон-структоры знают свое дело и не преследовали цель специально создать крылья потяжелее... Ко-нечно, можно повысить удель-ную прочность крыльев. Но то-гда возрастет стоимость агрега-та. Это не изобретательский путь. Пластмассы? Что ж, уже
известны дождевальные машины с надувными крыльями. Такие машины хороши, когда нужен сравнительно небольшой размах крыльев. С увеличением длины надувных крыльев резко возра-стает их объем, «парусность». В нашей же задаче речь идет именно о «длиннокрылых» ма-шинах.
Резервы традиционной кон-струкции дождевальной машины уже исчерпаны. Но задача «на-целивает» на усовершенствова-ние именно этой традиционной конструкции.
Вулканизаторщик Днепропетровского автомобильного парка Халит Рамазанович Юнисов когда-то работал поваром в мос-ковском ресторане «Метрополь», был шахтером, золотоискателем в Бодайбо. Профессии менялись, но неизменным оставалось стремле-ние внести в свое Дело что-то но-вое. Внушительный список новшеств, предложенных Юнисовым, начинается рецептами супов и кончается оригинальным способом использования старых автомо-бильных покрышек.
Кстати сказать, эта проблема в широком масштабе не решена до сих пор, хотя над ней работали крупные научно-исследовательские организации.
В самом деле, резина — боль-шой дефицит, а тысячи тонн ста-рых покрышек, изготовленных из высококачественного сырья, ист-левают на свалках без всякой пользы. По методу, предложенно-му изобретателем, в пресс-фор-му накладывают куски старой по-крышки, обматывают их лентой сырой резины и помещают в печь. Полученные детали отли-чаются высокой прочностью и из-носоустойчивостью. Например, ре-зиновые втулки для блюминга, сделанные Халитом Рамазановичем по просьбе металлургов за-вода имени Петровского, простоя-ли почти в двадцать раз дольше обычных. Метод днепропетров-ского изобретателя получил под-держку Научно-исследовательско-го института резиновой промыш-ленности.
Первый этап творческого про-цесса имеет целью корректиров-ку исходной задачи. Методика изобретательства вводит поня-тие идеальной машины, это об-легчает правильный выбор за-дачи.
Конструктор каждой машины стремится к определенному иде-алу и развивает эту идею по своей линии. Но в конечном счете эти линии сходятся в одну точку — подобно тому, как схо-дятся у полюса меридианы. «По-люсом» для всех линий развития является «идеальная маши-на».
Идеальная машина — это условный эталон, обладаю-щий следующими особенно-стями:
1. Вес и габариты ма-шины должны быть пре-дельно малы.
2. Все части идеальной машины все время выпол-няют полезную работу в полную меру своих расчет-ных возможностей.
Изобретателю надо твердо помнить: многие так называе-мые трудные задачи только по-тому и трудные, что в них со-держатся требования, противо-речащие главной тенденции в развитии машин — стремлению машин «быть повоздушнее». По-чти все темники пестрят слова-ми: «Создать устройство, кото-рое…» Но зачастую никакого устройства как раз и не нужно создавать: вся «соль» задачи состоит в том, чтобы обеспечить требуемый результат «без ничего» или «почти без ничего».
Первый этап алгоритма по-зволяет последовательно откор-ректировать задачу, «нацелив» ее на возможно большее при-ближение совершенствуемого объекта к идеальной машине.
Для достижения конечной це-ли есть по меньшей мере два пу-ти — прямой и «обходной». Прямой, как правило, указан в условиях задачи. «Обходной» нетрудно выявить, отчетливо представив себе конечную цель. Предпочтение, конечно, должно быть отдано той задаче, решение которой больше приблизит со-вершенствуемый объект к иде-альной машине.
Четвертый шаг вносит «по-правку на время»: решение за-дачи, разработка конструкции и ее вещественное воплощение требуют времени. За это время другие изобретатели улучшат другие машины, «конкурирую-щие» с данной. Поэтому надо по-высить желательные сегодня по-казатели на десять — пятна-дцать процентов.
Пятый шаг начинается с уточ-нения масштаба задачи, которая может иметь различные реше-ния в зависимости от того, от-носится ли она ко многим объ-ектам или только к одному. Важно также учесть и конкрет-ные условия, например, наличие тех или иных материалов, ква-лификацию обслуживающего персонала и т. д.
После проверки и уточнения задачи следует перейти к анали-тической стадии.
Мышлениеизобретающего человека имеет характер-ную особенность: изобретатель как бы строит ряд мысленных моделей и экспериментирует с ними. При этом исходной моделью чаще всего служит та или иная уже существующая маши-на. Такая исходная модель имеет ограниченные возможно-сти развития, сковывающие во-ображение. В этих условиях трудно прийти к принципиально новому решению.
Иначе обстоит дело, если изо-бретатель начинает с определе-ния идеального конечного ре-зультата (первый шаг аналитической стадии). И тут в качестве исходной модели принимается идеальная схема — предельно упрощенная и улучшенная. Дальнейшие мысленные экспе-рименты не отягощаются гру-зом привычных конструктивных форм и сразу же получают наи-более перспективное направле-ние: изобретатель стремится до-стичь наибольшего результата наименьшими средствами.
Что же мешает достижению этого результата?
При попытке получить желае-мое (используя уже известные способы) возникает «помеха»: приходится расплачиваться до-полнительным весом или увели-чением объема, усложнением эксплуатации или увеличением стоимости машины, уменьшени-ем производительности или не-допустимым снижением надеж-ности. Это и есть техническое противоречие, присущее данной задаче.
Каждая «помеха» обусловле-на определенными причинами. Третий шаг аналитической ста-дии — нахождение этих причин. Когда причина «помехи» найде-на, можно сделать еще один шаг и определить, при каких условиях исчезнет «помеха».
При анализе очень важно не предрешать заранее, возможен или невозможен тот или иной путь. Это не так просто. Изобре-татель невольно выбирает путь, кажущийся ему более реаль-ным. А это, как правило, приво-дит к малоэффективным реше-ниям.
Анализ позволяет шаг за ша-гом перейти от общей и весьма неопределенной задачи к дру-гой, значительно более простой. Но бывает и так, что причина технического противоречия яс-на, а как устранить ее, неиз-вестно. В этих случаях надо пе-реходить к следующей — опера-тивной стадии работы над изо-бретением.
Как мы уже говорили, суще-ствует сравнительно небольшое число типовых противоречий. (На стр. 12-13-14-15 мы приводим список, включающий тридцать пять наиболее распро-страненных приемов устранения технических противоречий.)
Частота применения приемов различна. В результате изуче-ния примерно пяти тысяч изо-бретений была составлена таб-лица, показывающая, какими приемами чаще всего устраня-ются те или иные типовые тех-нические противоречия. Зная, что желательно изменить (вес, длину, скорость и т. д.) и что этому мешает, можно, пользуясь таблицей, указать наиболее ве-роятные решения. Разумеется, таблица дает решения в общем виде. Применительно к требова-ниям каждой задачи нужно кон-кретизировать эти решения. Ма-стерство изобретателя на этом этапе работы заключается в умении пользоваться идеями, выраженными в общих форму-лах приемов.
Если таблица не дает удовле-творительного решения, следует продолжить оперативную ста-дию.
Прогресс в разных отраслях техники идет неравномерно: это обуславливает массовое «пересе-ление» технических идей. Ха-рактерная особенность современ-ной техники состоит в том, что «разрывы» между уровнями, достигнутыми в отдельных ее отраслях, быстро меняются: ино-гда увеличиваются, иногда уменьшаются. Каждый день приносит нечто новое в той или иной отрасли техники. Это но-вое имеет общетехническое зна-чение.
Ныне нельзя быть только «отраслевым» изобретателем. Даже отличное знание «своей» отрасли техники уже недоста-точно для эффективного реше-ния современных изобретатель-ских задач. Изобретателю необ-ходимо систематически следить за успехами науки и техники, переносить новые приемы и идеи в «свою» отрасль.
После того как найдена тех-ническая идея, решающая по-ставленную задачу, изобретатель приступает к синтетиче-ской стадии творческого про-цесса.
Обычно найденная идея отно-сится к какой-то одной части исходного объекта. Но эта «ча-стичная» идея нередко создает возможность (а порой и необхо-димость) соответственно изме-нить другие части объекта, ра-ботающие совместно с изменен-ной частью. Более того, появ-ляется возможность изменить и методы использования всего объекта. Происходит нечто вро-де цепной реакции: первоначаль-ное «частичное» изменение вы-зывает цепочку других измене-ний. В результате слабая вна-чале идея крепнет, становится более сильной.
НЕТ, ЛОГИКА НЕ ЦЕПИ ТВОРЧЕСТВА
И. Кнунянц, академик .
Проследимза ходом решения приведенной выше за-дачи о дождевальной машине.
В данном случае мы начнем прямо с аналитической стадии и не будем рассматривать «обход-ных» задач, связанных с воз-можностью усовершенствования других типов дождевальных ма-шин. Это несколько осложнит решение, но зато сделает его более показательным: решение будет относиться к той машине, о которой говорится в задаче. Итак, анализ (рис.4).
ПЕРВЫЙ ШАГ
Вопрос: что желательно получить в самом идеаль-ном случае?
Ответ: крылья дождева-теля должны при той же металлоемкости стать вдвое длиннее.
ВТОРОЙ ШАГ
Вопрос: в чем состоит «помеха»?
Ответ: увеличить длину консольного крыла, не ме-няя его веса,- значит сде-лать крыло менее проч-ным. Оно не выдержит подвешенного к нему гру-за-шлангов и разбрызгивателей. При очень боль-шой длине крыло прогнет-ся даже под действием собственного веса.
ТРЕТИЙ ШАГ
Вопрос: в чем состоит непосредственная причина «помехи»?
Ответ: с увеличением длины крыла резко возра-стает изгибающий момент, создаваемый подвешен-ным к крылу грузом.
ЧЕТВЕРТЫЙ ШАГ
Вопрос: при каких усло-виях исчезнет «помеха»?
Ответ: если «длина вы-носа» груза увеличится, а изгибающий момент оста-нется прежним. Изгибаю-щий момент зависит от «длины выноса» и веса груза. «Длину выноса» мы хотим увеличить. Следова-тельно, для сохранения прежнего изгибающего мо-мента надо уменьшить вес груза — шлангов, распыли-телей.
 |
Анализ задачи
ЧЕТВЕРТЫЙ ШАГ
При каких условиях исчезает «помеха»?
Если «длина выноса» груза увеличится, а изги-бающий момент останет-ся прежним. Иными сло-вами, надо уменьшить вес груза — шлангов и распылителей.
ТРЕТИЙ ШАГ
В чем непосредствен-ная причина этой «по-мехи»?
С увеличением длины крыла растет изгибаю-щий момент, создавае-мый грузом.
ВТОРОЙ ШАГ
В чем состоит «поме-ха»?
Длинное и легкое кры-ло не выдержит груза — шлангов и разбрызгива-телей.
ПЕРВЫЙ ШАГ
Что желательно полу-чить в самом идеальном случае?
Чтобы крылья дожде-вателя — при той же ме-таллоемкости — стали вдвое длиннее.
Анализ привел к несколько неожиданному выводу: надо уменьшать не вес крыла, а вес гидросистемы, которая подвеше-на к крылу. Вес этот очень не-велик по сравнению с весом са-мого крыла. Поэтому до сих пор думали только над уменьшением веса крыла… Здесь вряд ли пока можно придумать что-нибудь более эффективное, чем уже известные надувные крылья. Но, как мы говорили, для ши-рокозахватных дождевателей пневматические крылья мало-пригодны.
Логика анализа шаг за шагом выводит на правильный путь. В самом деле, крылья сущест-вуют только для того, чтобы поддерживать груз. Не будет груза — не будет и крыльев. Представьте себе, что надо поддерживать над землей гирю ве-сом в три килограмма, находя-щуюся на расстоянии двухсот метров от трактора. Груз неве-лик, на месте его можно под-нять одним пальцем. Но чтобы поднять его на двухсотметровом расстоянии, потребуется гро-моздкое крыло-консоль. Это крыло будет весить несколько тонн — ведь ему приходится нести и собственный вес.
Если крыло правильно рас-считано, в нем нет лишнего ве-са. Такое крыло почти невозможно облегчить. Другое де-ло — поднимаемый груз. Умень-шить его вдвое — значит вы-играть не полтора килограмма, а тонны, ибо уменьшится и вес крыла. А если уменьшить вес груза на три килограмма (толь-ко на три килограмма!), вы-игрыш будет равен весу всего крыла.
В сущности, задача трудна лишь потому, что внимание при-ковывается к «большому» гру-зу — весу крыльев. При бесси-стемных поисках не так просто сообразить, что этот «большой» груз — следствие «малого» гру-за, и решать задачу надо с дру-гого конца.
Итак, нам нужно уменьшить вес шлангов и разбрызгивате-лей. Очевидно, что «лишнего» веса в них нет (или его немно-го). Для опытного изобретателя уже ясно, что можно сделать. Однако методика позволяет про-должить планомерное решение.
Первый шаг оперативной ста-дии — использование типовых приемов устранения техническо-го противоречия. В данном слу-чае мы столкнулись с противо-речием «длина — вес». Обра-тимся к таблице. Она даёт че-тыре способа (№№ 8, 14, 15, 29): принцип антивеса, принцип сфероидальности, принцип ди-намичности, использование пневмо- и гидроконструкций.
Аналитическая стадия суще-ственно сузила задачу. Мы те-перь не думаем о снижении ве-са крыльев. Нас интересует только уменьшение веса гидро-системы — этого пассивного груза, подвешенного к крыльям дождевателя. Надо проверить применимость четырех типовых способов, «рекомендуемых» таб-лицей. Принцип антивеса озна-чает в данном случае соедине-ние груза с объектами, обладаю-щими подъемной силой, или самоподдерживание груза. Кста-ти сказать, в свое время было запатентовано несколько изоб-ретений, предлагающих исполь-зовать для поддержания раз-брызгивателей аэростаты. Это сложновато. Другое дело — самоподдерживание груза. Мо-жет ли груз (шланги, разбрыз-гиватели) «самостоятельно» ви-сеть в воздухе?
Не каждый решающий зада-чу ответит на этот вопрос (хотя ответ напрашивается сам собой). Но идея, начавшая возни-кать в ходе анализа, теперь становится более определенной. Конструкция дождевателя очень далека от идеальной машины. Громоздкие и тяжелые крылья постоянно несут нагрузку, а ведь груз должен быть поднят над землей только в момент по-лива. Планомерное решение шаг за шагом приводит к мысли, что крылья не нужны (или нужны только в тот момент, когда груз поднят). Разбрызгиватели должны сами висеть над землей. Эта мысль еще более укрепляется, когда «примериваешь» к задаче другие типовые приемы, «вы-данные» таблицей. Принцип сфероидальности, правда, в данном случае неприменим. Но принцип динамичности подтвер-ждает: жесткие крылья не нуж-ны. Наконец, последний из «выданных» таблицей принци-пов прямо подводит к решению: груз должен поддерживаться в воздухе за счет гидрореактив-ной силы.
Напор воды в гидросистеме (23 метра на конце крыльев) достаточен для самоподдержа-ния «леек». Вся громоздкая си-стема крыльев поддерживает «лейки», когда они не нужны, в нерабочем положении…
Расчет показывает, что лег-кая гидросистема может сама себя поддерживать и передвигать. Но даже если гидрореак-тивной силы было бы недостаточно, следовало хотя бы ча-стично облегчить крылья. Пусть в нерабочем положении эти легкие крылья будут опу-щены вниз. При поливе гидрореактивная сила поднимет кон-цы крыльев.
Выигрыш может быть разный (от нескольких процентов веса крыла до полного отказа от крыльев), но это чистый выиг-рыш! Есть явный смысл его использовать.
Мы рассказалио методике изобретательства лишь в общих чертах. Подроб-ное изложение читатель найдет в литературе. В книгах и бро-шюрах по методике изобретательства детально рассмотрена технология творческого про-цесса, приведены разборы учеб-ных задач, освещен опыт внед-рения методики.
Основная форма распростра-нения методики изобретатель-ства — семинары, рассчитанные на двадцать — тридцать часов занятий и тридцать — пятьде-сят часов самостоятельной про-работки изобретательских за-дач. За последние годы такие семинары проводились на ряде предприятий Москвы, Баку, Че-лябинска. Ставрополя, Донецка и других городов. Теоретиче-ские занятия на этих семинарах сопровождались решением но-вых изобретательских задач. Таким образом, методика испытывалась непосредственно на практике. С ее помощью уда-лось решить сотни сложных изобретательских задач.
Сейчас наступило время перейти от проведения отдель-ных семинаров к широкому и систематическому обучению творческому мастерству. Неко-торые шаги в этом направлении уже сделаны. В Челябинске на курсах переподготовки инженер-но-технических работников ме-тодика изобретательства вклю-чена в число постоянных пред-метов. Лекции здесь читает заслуженный изобретатель РСФСР инженер А. Трусов. Аналогичную работу ведет в Совнархозе Узбекской ССР ин-женер Л. Левенсон. Системати-чески выступает с лекциями по методике изобретательства за-служенный рационализатор Ли-товской ССР инженер Ю. Чепеле.
Интересный опыт массового обучения изобретательскому ма-стерству был поставлен на став-ропольском заводе «Красный металлист». Впоследствии пред-седатель Ставропольского крайсовета ВОИР П. Свешников писал:
«Методика представляет громадную ценность для изо-бретателей и рационализато-ров. Она помогает решать за-дачи в сжатые сроки, не те-ряя времени на «прыжки » из стороны в сторону».
К таким же выводам пришли и другие участники «ставро-польского эксперимента»:
«Систематизация пути от правильной постановки задачи до ее решения необходима всем творческим работникам. В технических вузах должен быть специальный курс, обучающий творческому приме-нению полученных знаний.
Л. ИВАНОВ, главный инженер завода «Красный металлист».
«Считаю, что методика учит строгой последовательности и логичности мышления, учит правильно выбирать задачу и помогает ее решать. Семинары дают большую практическую пользу, необходимо проводить их в широких масштабах. Распространение методики изо-бретательства будет способ-ствовать росту массового дви-жения новаторов.
Н. ЦАПКО. председатель заводского Сове-та ВОИР.
«Многие задачи были бы давно решены, если бы поис-ки велись не наобум, а по стройной системе. Решать изобретательские задачи мо-жет каждый грамотный рабо-чий, техник и инженер.
Г. ПЕТ-РОВ, инженер.
1. Принцип дробления
Разделить объект на части, независимые друг от дру-га или соединенные гибкими связями.
Пример. Авторское свидетельство № 161247. Подводное транспортное судно, корпус которого имеет цилиндрическую форму, отличающееся тем, что с целью уменьшения осадки судна при полной его загрузке корпус судна выполнен из двух рас-крывающихся шарнирно сочлененных полуцилинд-ров.
2. Принцип вынесения
Отделить от объекта «мешающую» часть или, наобо-рот, выделить единственную нужную часть (или свой-ство).
Пример. Авторское свидетельство № 153533. Устройство для защиты от рентгеновских лучей, от-личающееся тем, что с целью защиты от ионизиру-ющего излучения головы, плечевого пояса, позво-ночника, спинного мозга и гонад пациента при флю-орографии, например, грудной клетки, оно снабже-но защитными барьерами и вертикальным, соответ-ствующим позвоночнику стержнем, изготовленными из материала, не пропускающего рентгеновские лучи.
Целесообразность этой идеи очевидна. Зачем, про-свечивая грудную клетку, «попутно» облучать самые чувствительные части человеческого тела?! Изобретение выделяет наиболее вредную часть потока и блокирует ее. Заявка, подана в 1962 году, между тем это простое и нужное изобретение могло быть сделано значительно раньше.
3. Принцип местного качества
Разделить объект на части так, чтобы каждая часть могла быть изготовлена из наиболее подходящего мате-риала и находилась в условиях, наиболее соответствую-щих ее работе.
Пример. Деревянные балки, армированные стек-ловолокном. Прочность таких балок вдвое больше, чем у обычных.
4. Принцип асимметрии
Машины рождаются симметричными. Это их тради-ционная форма. Поэтому многие задачи, трудные по от-ношению к симметричным объектам, легко решаются нарушением симметрии.
Пример. Тиски со смещенными губками. В отли-чие от обычных они позволяют зажимать в верти-кальном положении длинные заготовки.
5. Принцип объединения
Соединить однородные (или предназначенные для смежных операций) объекты.
Пример. Патент США № 3154790. Жилетка с при-стегивающимися (на молнии) рукавами.
6. Принцип совмещения
а) Один объект поочередно работает в нескольких ме-стах.
б) Один объект одновременно выполняет несколько функций, благодаря чему отпадает необходимость в дру-гих объектах.
7. Принцип «матрешки»
Один объект размещается внутри другого, который в свою очередь находится внутри третьего… и т. д.
Пример. Авторское свидетельство № 162321. Ван-на для плавки магния с электрическим обогревом, отличающаяся тем, что с целью сокращения време-ни для замены электродов последние выполнены в виде двух полых цилиндров, установленных один в другом.
8. Принцип «антивеса»
а) Компенсировать вес объекта соединением с други-ми объектами, обладающими подъемной силой.
б) Самоподдерживание объекта за счет аэродинами-ческих, гидродинамических и т. п. сил.
Пример. Использование аэродинамической подъ-емной силы для частичной компенсации веса тяжело-весного наземного транспорта.
9. Принцип предварительного напряжения
Заранее придать объекту изменения, противополож-ные недопустимым или нежелательным рабочим изме-нениям.
Пример. Авторское свидетельство № 84355. Заго-товку турбинного диска устанавливают на вращаю-щийся поддон. Нагретая заготовка по мере охлаж-дения сжимается. Но центробежные силы (пока за-готовка не потеряла пластичности) как бы отштам-повывают заготовку. Когда же деталь остынет, в ней появляются сжимающие усилия, как в предвари-тельно напряженном железобетоне.
10. Принцип предварительного исполнения
Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие без затрат времени на их доставку и с наиболее удобного места.
Пример. Авторское свидетельство № 162919. Способ снятия гипсовых повязок с помощью проволочной пилы, отличающийся тем, что с целью пре-дупреждения травм и облегчения снятия повязки пилу помещают в предварительно смазанную под-ходящей смазкой трубку, выполненную, например, из полиэтилена, и загипсовывают в повязку при ее наложении.
11. Принцип «заранее подложенной подуш-ки»
Компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными сред-ствами.
Пример. Аварийные металлические кольца, зара-нее надеваемые на обод колеса и позволяющие добраться до ремонтной базы на спущенной шине.
12. Принцип эквипотенциальности
Исторически многие производственные процессы складывались так, что перемещение обрабатываемого объекта в пространстве представляло собой прихотливо изогнутую кривую. Между тем «траекторию движения» почти всегда можно расположить только в одной плос-кости. В идеальном случае объект должен перемещать-ся по прямой линии или окружности. Всякий дополни-тельный изгиб затрудняет работу, осложняет автомати-зацию.
Пример. Авторское свидетельство № 110661. Кон-тейнеровоз, в котором контейнер не грузится в ку-зов, а чуть-чуть приподнимается с гидроприводом и устанавливается на опорную скобу. Такая машина не только работает без крана, но и перевозит значительно более высокие контейнеры.
13. Принцип «наоборот»
а) Сделать движущиеся части системы неподвижными, а неподвижные — движущимися.
б) Перевернуть объект «вверх ногами».
Пример. Авторское свидетельство № 66269. Осве-тительный снаряд, снабженный парашютом с пру-жинным каркасом и осветительной звездочкой, на-правляющей световые лучи вверх и помещенной над куполом парашюта. Последний отличается тем, что с целью использования парашюта в качестве рефлектора для направления световых лучей осве-тительной звездочки вверх и затенения земли в вер-шине помещен груз, предназначенный для опуска-ния парашюта вершиной вниз.
14. Принцип сфероидальности
Перейти от прямолинейных частей объекта к криво-линейным, от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба или параллелепипеда,- к шаровым конструкциям.
Пример. Жидкий металл в доменной печи, про-никая между огнеупорными кирпичами, вызывает быстрый износ футеровки. Износ уменьшается, ес-ли футеровка имеет сферическую форму. При та-кой форме футеровки кирпичи меньше нагрева-ются. Кроме того, чугуну труднее проникнуть в наиболее уязвимые (угловые) места.
15. Принцип динамичности
Характеристики объекта (вес, габариты, форма, аг-регатное состояние, температура, окраска и т. д.) долж-ны быть меняющимися и оптимальными на каждом эта-пе процесса.
16. Принцип частичного решения
Получить 99 процентов требуемого эффекта намно-го легче, чем получить все сто процентов. Задача пе-рестает быть трудной, если отказаться от одного про-цента требований (что нередко можно сделать).
Пример. Глобус, выполненный в виде двадцати-гранника (икосаэдра). Такой глобус, близкий по форме к сферическому, легко изготовить. Кроме того, он может быть превращен в плоскую геогра-фическую карту.
17. Принцип перехода в другое измерение
а) Трудности, связанные с движением (или размеще-нием) объекта по линии, устраняются, если объект при-обретает возможность перемещаться в двух измере-ниях (то есть по плоскости). Соответственно задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, упрощаются при переходе к про-странству трех измерений.
б) Многоэтажная компоновка объектов вместо одно-этажной.
Пример. Авторское свидетельство № 1S3073. Устройство для очистки и выравнивания поверхно-сти льда катков, устанавливаемое на автомашине, включающее нож и систему тяг, отличающееся тем, что с целью увеличения маневренности автома-шины устройство смонтировано под шасси автомо-биля.
18. Принцип изменения среды
Для интенсификации процессов (или устранения со-путствующих процессам вредных факторов) надо изме-нить среду, в которой протекают эти процессы.
Пример. Искусственное увеличение содержания углекислого газа в воздухе теплиц и парников. В результате овощные культуры созревают вдвое бы-стрее, а урожай увеличивается в три — шесть раз.
19. Принцип импульсного действия
При недостатке энергии или мощности надо перейти от непрерывного действия к импульсному.
Пример. Авторское свидетельство № 105017. Способ получения высоких и сверхвысоких дав-лений, отличающийся тем, что высокие и сверхвы-сокие давления воспроизводят в результате им-пульсного электрического разряда внутри объема любой проводящей или непроводящей жидкости, находящейся в открытом или закрытом сосуде.
20. Принцип непрерывности полезного дей-ствия
а) Работа должна вестись непрерывно — машина не должна стоять без дела.
б) Полезная работа должна осуществляться без хо-лостых и промежуточных (транспортных) ходов.
в) Переход от поступательно-возвратного движения к вращательному.
Пример. Авторское свидетельство № 126440. Спо-соб многоствольного бурения скважин двумя ком-плектами труб. При одновременном бурении двух-трех скважин применяется ротор с несколькими стволами, включаемыми в работу независимо друг от друга, и два комплекта бурильных труб, пооче-редно поднимаемых и опускаемых в скважины для смены сработанных долот. Операции по смене до-лот совмещаются во времени с автоматическим бурением в одной из скважин.
21. Принцип проскока
Вредные или опасные стадии процесса должны пре-одолеваться на большой скорости.
Пример. Патент ФРГ №1134821. Устройство для разрезания тонкостенных пластмассовых труб боль-шого диаметра. Особенность устройства — большая скорость движения ножа. Нож рассекает трубу так быстро, что та не успевает деформироваться.
22. Принцип «обратить вред в пользу»
Вредные факторы могут быть использованы для по-лучения положительного эффекта.
23. Принцип «клин — клином»
Вредный фактор устраняется за счет сложения с дру-гим вредным фактором.
Пример. Новый тип телефонных наушников, ко-торыми можно пользоваться и при сильном шуме. Специальный генератор воспроизводит внешние шумы с таким сдвигом по фазе, что оба шума взаим-но гасят друг друга.
24. Принцип «перегибания палки»
Усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.
Пример. Холодильные установки для сжижения гелия нуждаются в смазке, а смазка замерзает при сверхнизких температурах. Академик П. Капица в своей машине для сжижения гелия устроил зазор между поршнем и цилиндром, дав возможность газу свободно вытекать через этот зазор. При утеч-ке газ расширяется настолько быстро, что создает-ся противодавление, мешающее вытеканию новых порций газа.
25. Принцип самообслуживания
а) Машина должна сама себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции.
б) Использование отходов (энергии, вещества) для выполнения вспомогательных операций.
Пример. Авторское свидетельство № 153152. Устройство для охлаждения двигателя внутреннего сгорания, отличающееся тем, что с целью повыше-ния интенсивности охлаждения за вентилятором установлен эжектор, использующий кинетическую энергию выхлопных газов для подсоса дополнитель-ного количества охлаждающего воздуха.
26. Принцип копирования
Вместо сложного, дорогостоящего или хрупкого объ-екта используются его упрощенные, дешевые и проч-ные копии.
Пример. Система городских электрических часов.
27. Дешевая недолговечность взамен доро-гой долговечности
Пример. Резец, режущая пластинка которого име-ет пять граней. Если затупилась одна грань, мож-но быстро ввести в действие другую.
28. Замена механической схемы электриче-ской или оптической
Пример . Реостат, в котором нет трущихся частей. Пространство между контактом и переменным со-противлением заполнено полупроводниковым ма-териалом. Под действием бегающего светового зайчика полупроводник начинает проводить ток, замыкая цепь.
29. Использование пневмоконструкций и гидроконструкций
Вместо «твердых» конструкций используются конст-рукции, «сделанные из воздуха или воды». Сюда отно-сится, в частности, использование воздушной подушки и гидрореактивных устройств.
Пример. Авторское свидетельство № 161792. Уплотнительное устройство для электронных за-зоров в сводах дуговых печей. Чтобы создать в печи необходимую атмосферу, уплотнительное уст-ройство выполнено в виде кольца со стенками коробчатого, открытого в сторону электродов, сече-ния, внутрь которого тангенциально подают струю воздуха или азота, отжимающую дымовые газы обратно в печное пространство.
30. Использование гибких оболочек (вклю-чая использование тонких пленок)
Пример. Надувная колыбель, которая в сложен-ном виде легко помещается в дамской сумочке.
31. Использование магнитов и электромаг-нитов
32. Изменение прозрачности или окраски
Пример. Прозрачные бинты, позволяющие наблю-дать за состоянием раны, не снимая повязки.
33. Объекты, взаимодействующие с дан-ным объектом, должны быть сделаны из того же материала
Пример. Авторское свидетельство № 162215. Спо-соб изолировки мест соединений в лобовых ча-стях обмоток статоров электрических машин путем заливки компаунда в форму, устанавливаемую на месте соединения. Для увеличения электрической прочности изоляции головок форму выполняют из изоляционного материала и используют как эле-мент изоляции.
34. Принцип отброса ненужных частей
Выполнившая свое назначение часть объекта не долж-на оставаться мертвым грузом — ее следует отбросить (растворить, испарить и т. д.).
Пример. Патент США № 3160950. Чтобы не по-страдали чувствительные приборы при резком стар-те ракеты в космос, их погружают в пенопласт, ко-торый, сослужив свое дело, легко испаряется в кос-мосе.
35. Изменение агрегатного состояния объ-екта
Пример. Авторское свидетельство № 162580. Спо-соб изготовления полых кабелей с каналами, обра-зованными трубками, скрученными вместе с токоведущими жилами, с предварительным упрочнением трубок веществом, удаляемым из них после изготовления кабелей. Чтобы упростить технологию, в качестве указанного вещества применяют парафин, который заливают в трубки перед скруткой их с жи-лами, а после изготовления кабеля расплавляют и выливают из трубок.
|
Какие |
||||||
|
Вес |
Длина |
Площадь |
Объем |
Скорость |
Форма |
|
| Вес | IIIIIIIII | 1, 8, 29, 34 |
29, 30, 8, 34 |
29, 34, 6, 9 |
2, 8, 11, 12 |
9, 14, 24, 6 |
| Длина | 8, 14, 15, 29 |
IIIIIIIII | 4, 14, 15, 17 |
7, 17, 14 | 13, 14 | 1, 8, 9 |
| Площадь | 2, 14, 29, 30 |
14, 5 | IIIIIIIIII | 7, 14, 17 | 29, 30 | 8, 14 |
| Объем | 2, 14, 29, 8 |
1, 7 | 1, 7 | IIIIIIIII | 29 | 1, 15 |
| Скорость | 8, 31, 13 | 18 | 29, 30 | 7, 29 | IIIIIIIII | 32 |
| Форма | 8, 9, 29 | 29, 34 | 34, 4 | 34, 14, 15, 4 |
34 | IIIIIIIII |
| Энергия | 12, 8, 34 | 12 | 18, 15, 19 | 10 | 12 | |
| Мощность | 12, 8, 34 | 1, 10, 35 | 35 | 10 | ||
| Материал, вещество |
35, 6, 29, 18 |
35 | 35, 18 | 35, 18, 20 | 35 | 35, 14, 16 |
| Производительность | 5, 6, 8, 20 | 14, 2, 28, 29 |
2, 6, 18, 10 |
2, 6, 18, 34 |
11, 20, 28 | 14, 10, 4 |
| Надежность | 3, 8, 9, 29 | 1, 9, 16, 14 |
16, 17, 9, 14 |
16, 3, 9, 14 |
21, 35 | 1, 35 |
| Коэффициент полезного использования |
5, 6, 14, 25 |
14, 29, 5 | 15, 19 | 7, 29, 30 | 10, 13 | 29, 5 |
| Точность | 28, 32, 13 | 9, 28, 29 | 31, 32 | 32, 31 | 10, 28 | 32 |
| Вредные акторы |
19, 22, 23, 24 |
17, 18, 1, |
17, 18, 1, 2 |
17, 18, 1, 2 |
21, 24, 33 | 24, 1, 2, 35 |
| Удобство работы | 1, 2, 8, 15 | 1, 17 | 1, 17 | 1, 15, 35 | 35, 34 | 1, 4, 34 |
| Переменные условия работы |
1, 6, 15, 34 |
35 | 35 | 15, 29, 35 | 35 | 15, 35 |
|
Какие |
Что недопустимо изменится, если решать задачу известными способами |
||||
|
Энергия |
Мощность |
Материал, |
Производительность |
Надежность |
|
| Вес | 8, 12, 34 | 12, 19, 24 | 3, 26, 34, 9 |
5, 6, 13, 12 | 1, 3, 11, 14 |
| Длина | 18, 35 | 1, 35 | 29, 35 | 28, 13 | 1, 9, 14, 29 |
| Площадь | 19 | 19 | 29, 30 | 14, 1, 29. 17 | 10, 29 |
| Объем | 18 | 18 | 29, 30 | 4, 18, 21, 22 | 14, 1 |
| Скорость | 8, 15, 18 | 18, 19 | 9, 19 | 8, 13 | 11 |
| Форма | 34 | 34 | 30 | 26 | 4 |
| Энергия | IIIIIIIII | 6, 19 | 34 | 12, 28 | 19 |
| Мощность | 6, 19 | IIIIIIIII | 34 | 20, 28 | 19, 2 |
| Материал, вещество |
18 | 18 | IIIIIIIII | 35, 18, 29 | 19, 3, 27 |
| Производительность | 35, 10, 26 | 35, 20, 10 | 10, 15, 35 | IIIIIIIII | 13, 35 |
| Надежность | 21 | 21 | 21, 28, 14, 3 |
13, 35 | IIIIIIIII |
| Коэффициент полезного использования |
17, 19, 33 | 17, 19, 33 | 6, 33, 3 | 25, 32 | 9 |
| Точность | 32 | 32 | 32 | 10, 26, 28, 32 | 32 |
| Вредные факторы |
1, 2, 35, 6 |
18, 35, 1, 2 |
35, 33, 21 | 4, 22, 23 | 27, 35, 18, 2 |
| Удобство работы |
1, 4, 35 | 1, 4 | 35 | 35, 1, 4, 31 | 17, 27 |
| Переменные условия работы |
19, 35 | 19, 35 | 3, 35 | 35, 5, 6 | 35 |
|
Какие |
Что недопустимо изменится, если решать задачу известными способами |
||||
|
Коэффициент |
Точность |
Вредные |
Удобства |
Переменные |
|
|
Вес |
6, 14, 25, |
26, 27, 28, |
8, 13, 1, |
6, 13, 25, |
19, 15, 29 |
|
Длина |
7, 2, 35, |
1, 15, 33, |
1, 15, 29 |
14, 15 |
|
|
Площадь |
15, 30 |
29, 18 |
22, 23, 33 |
15, 17, 29 |
15, 30 |
|
Объем |
7, 15 |
22, 23, 33 |
15, 29 |
||
|
Скорость |
14, 20 |
31, 32 |
21, 28, 18, |
||
|
Форма |
33, 1, 21, |
1, 4 |
1, 15, 29 |
||
|
Энергия |
21, 22, 23 |
||||
|
Мощность |
19, 16, 4, |
||||
|
Материал, |
18, 3, 6 |
19, 21, 24 |
15, 18 |
||
|
Производительность |
31, 10, 20, |
1, 10, 16, |
17, 21, 32, |
31, 1, 7, |
1, 15, 7, |
|
Надежность |
9, 11, 36 |
19, 21, 23, |
|||
|
Коэффициент |
IIIIIIIII |
22, 23, 24 |
1, 15 |
||
|
Точность |
16, 32 |
IIIIIIIII |
10, 32, 16, |
1, 32, 35 |
15, 16, 32 |
|
Вредные |
21, 22, 35, |
29, 33, 31, |
IIIIIIIII |
29, 31, 33, |
35, 31, 28, |
|
Удобство работы |
35, 2, 13 |
32, 13 |
23, 21, 22, |
IIIIIIIII |
15, 34 |
|
Переменные |
35, 15 |
35, 11, 32 |
11, 29, 31 |
IIIIIIIII |
|
ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА СЕМИНАРА
ЗАНЯТИЕ ПЕРВОЕ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА
1. Развитие техники происходит закономерно. Эти закономерности могут быть познаны и использова-ны при решении изобретательских задач;
2. Теория изобретательства по-строена на изучении закономерно-стей развития техники и обобще-нии творческого опыта изобретате-лей. Теория учитывает также осо-бенности человеческой психики.
3. Как работает современный изобретатель. Наиболее распрост-раненные ошибки. Метод определе-ния разности.
4. Основные принципы рацио-нальной методики работы над изо-бретением. Примеры решения изо-бретательских задач.
5. Задача № 1 для домашнего ре-шения.
ЗАНЯТИЕ ВТОРОЕ
ИДЕАЛЬНАЯ МАШИНА. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОТИВОРЕЧИЯ
1. Разбор учебной задачи № 1.
2. Тенденции развития современ-ных машин. Понятие об идеальной машине.
3. Как возникают изобретатель-ские задачи. Решить задачу — значит устранить техническое про-тиворечие.
4. Изобретательских задач очень много, а технических противоре-чий всего несколько десятков. Зная способы устранения таких типовых противоречий, можно ре-шать большинство встречающихся на практике задач.
5. Решение учебных задач. Ме-тод последовательного деления.
6. Задача № 2 для домашнего ре-шения.
ЗАНЯТИЕ ТРЕТЬЕ
ВЫБОР И АНАЛИЗ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОЙ ЗАДАЧИ
1. Изобретательство — стиль ра-боты современного инженера, техни-ка, рабочего. Создавать новое надо не от случая к случаю, а постоян-но:
а) о романтике изобретатель-ского творчества,
б) алгоритм выбора задачи, не бояться слова «невоз-можно!»,
г) инерция мышления и «об-ходные» задачи,
д) алгоритм анализа задачи,
е) разбор учебной задачи № 2.
ЗАНЯТИЕ ЧЕТВЕРТОЕ
ОПЕРАТИВНАЯ СТАДИЯ РАБОТЫ НАД ИЗОБРЕТЕНИЕМ
1. Таблица основных приемов устранения технических противо-речий. Решение задач с использо-ванием таблицы.
2. Перенос технических идей из ведущих отраслей техники.
3. Использование решений, «под-сказанных» природой.
4. Решение учебных задач.
5. Задача № 3 для домашнего решения.
ЗАНЯТИЕ ПЯТОЕ
СИНТЕТИЧЕСКАЯ СТАДИЯ РАБОТЫ НАД ИЗОБРЕТЕНИЕМ
1. Изменение одной части маши-ны в большинстве случаев вызы-вает необходимость изменения других ее частей.
2. Новая машина должна по-но-вому обслуживаться.
3. Использование найденной идеи для решения других задач.
4. Учебные задачи.
ЗАНЯТИЕ ШЕСТОЕ
КОНТРОЛЬНАЯ ЗАДАЧА
1. Разбор учебной задачи № 3.
2. Ознакомление с условиями контрольной задачи (в качестве контрольной задачи берется проб-лема, актуальная для производст-ва, на котором проводится семи-нар).
ЗАНЯТИЕ СЕДЬМОЕ
ОТ ИДЕИ ДО КОНСТРУКЦИИ
1. Особенности конструкторской разработки новых изобретатель-ских идей.
2. Основные требования к жиз-неспособной конструкции нового изобретения.
3. Изобретательский экспери-мент.
4. Решение учебных задач.
ЗАНЯТИЕ ВОСЬМОЕ
ПРАВИЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОГО ТРУДА
1. Систематическая подготовка и решению изобретательских задач. Творческий «арсенал» изобретате-ля: типовые приемы, новые техни-ческие идеи, сведения о новых ма-териалах.
2. Работа с патентной литерату-рой. Использование патентной ли-тературы для пополнения творче-ского «арсенала».
3. Внедрение изобретений. Об-стоятельства, затрудняющие внед-рение (относительно невысокое ка-чество изобретения, недоработанность конструкций, неправильная организация «доводки» изобрете-ния, неиспользование прав, предоставленных советскому изобрета-телю).
4. Как должно быть организова-но внедрение изобретений в завод-ских условиях.
5. Коллективная работа над изо-бретением. Организационные фор-мы такой работы.
6. Учебные задачи по темам за-нятий 3 и 4.
ЗАНЯТИЕ ДЕВЯТОЕ
РЕШЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ ЗАДАЧИ
1. Разбор наметившихся реше-ний контрольной задачи.
2. Показательное решение конт-рольной задачи.
3. Учебные задачи №№ 4, 5, 6 для домашнего решения.
ЗАНЯТИЕ ДЕСЯТОЕ
ИТОГОВОЕ СОБЕСЕДОВАНИЕ
1. Разбор задач №№ 4, 5, 6.
2. Обзор литературы по изобре-тательству.
3. Тенденции развития теории изобретательства. Кибернетика и теория изобретательства. Можно ли создать машину, решающую изобретательские задачи.
4. Ознакомление участников се-минара с нерешенными задачами, имеющими важное народнохозяй-ственное значение.
Важнейшая цель семинара — научить работать «по алгорит-му», то есть по определенной сис-теме. Заранее, до начала занятий, руководитель семинара должен подготовить солидный «запас» учебных задач. Часть задач может быть взята из книг по теории изо-бретательства. Но основной неис-черпаемый источник — патентная литература. В сущности, описание каждого изобретения представля-ет собой решение той или иной технической задачи.
Вот, например, описание, взятое из шестого номера «Бюллетеня изо-бретений» за 1963 год:
«Устройство для ликвидации за-висания сыпучего материала в бункере, действующее при подаче сжатого воздуха, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности процесса обрушения зависшего материала оно выпол-нено в виде секции, устанавлива-емой на внутренней наклонной стенке бункера и состоящей из металлического или иного листа, к которому по контуру гермети-чески прикреплена слабо натяну-тая фильтроткань, футерованная резинотканью».
Нетрудно составить учебную за-дачу, где в условии будет сказано:
«Сыпучие материалы часто зави-сают в бункерах. Нужно приду-мать простой и эффективный спо-соб устранения этого вредного яв-ления».
Учебные задачи могут быть взяты также из технических жур-налов, из газет.
Занятия по теории изобретатель-ства имеют специфическую осо-бенность — они связаны с творче-ским мышлением, а творческое мышление требует большого на-пряжения. Два часа такого напря-жения (после трудового дня) — не-малая нагрузка. Поэтому новый
материал надо давать «дозами» по пятнадцать-двадцать минут, а за-тем должна следовать короткая «разрядка»: можно рассказать по ходу беседы занимательный случай из истории техники или весе-лый эпизод из собственной прак-тики. А главное, нужен постоян-ный контакт со слушателями. На-до чаще обращаться к ним с во-просами, например, не самому ис-правлять ошибки, допущенные кем-то при решении задачи, а при-влекать к этому самих слушате-лей.
Решение задач целесообразно ве-сти у доски, причем особенно удоб-но, когда два слушателя одновре-менно решают одну и ту же зада-чу у двух досок. В этом случае участники семинара могут срав-нивать два решения.
Надо помнить, что цель семина-ра состоит отнюдь не в заучива-нии правил, а в их усвоении. Слу-шатели на первых порах могут с чем-то согласиться и с чем-то не согласиться. Не следует навя-зывать обязательные рецепты. Если, решая у доски задачу, уча-стник семинара захочет сначала отгадать решение, не стоит ме-шать: пусть и он сам и другие на-глядно убедятся, что лучше — си-стема или угадывание. Вообще слушателям лучше предоставлять возможно большую самостоятель-ность в решении. От руководителя семинара требуется и чувство такта: например, при неудачных решениях надо найти слова, спо-собные подбодрить «неудачника», особенно если он искренне огор-чен своим неумением.
Особое место в программе зани-мает решение контрольной задачи. Это своеобразный экзамен и вме-сте с тем очень полезный урок творческого мастерства. Руководи-тель семинара должен очень тща-тельно выбрать задачу, умело на-правлять решение и верно оцени-вать полученные технические идеи. Наиболее удачные решения должны послужить предметом за-явок на авторские свидетельства. Это и будет одной из главных пра-ктических задач семинара.
Мы назовемнесколько исключительно важных направлений, в которых ощущается острая не-хватка изобретательских сил. Эти направления связаны с новыми проблемами (или со старыми про-блемами, острота которых неожи-данно возросла). Специфика тут в том, что проблемы «созрели», а изобретательские силы не «пере-брошены» с других направлений.
1. Опреснение морской воды. Потребность в пресной воде (пре-имущественно для промышленных целей) стремительно растет. Меж-ду тем географическое распреде-ление пресной воды далеко не соответствует географии промыш-ленности. Зато почти повсеместно есть вода, содержащая соли: во-да морей и океанов, подземные (сильно минерализованные) воды, сточные воды.
Существующие способы опрес-нения в основном сводятся к вы-париванию, химическому «умягче-нию» (перевод растворимых со-лей в нерастворимый осадок), использованию ионообменных фильтров, вымораживанию солей. Все эти способы далеки от идеального сочетания характеристик — эффективности, высокой произво-дительности, экономичности, уни-версальности, надежности, про-стоте.
Здесь остро ощущается нехват-ка принципиально новых идей.
Чтобы «подтянуть» эту отрасль техники до среднего уровня, по-требуется по меньшей мере 300 — 500 оригинальных изобрете-ний.
Ознакомление с патентной литературой — очень важный этап под-готовки. Ни в коем случае не на-чинайте работу, не просмотрев па-тенты, относящиеся ко всему комплексу «водных» проблем.
2. Сбор нефти, плавающей на водной поверхности. Это довольно каверзная задача. Она становится все более актуальной, а количест-во изобретений в этой области очень невелико.
Нефть попадает в моря, озера и реки с отходами нефтеперера-ботки. В крупных портах основные «поставщики» попадающей на во-ду нефти — танкеры. Выгрузив топ-ливо, танкер принимает водяной балласт. При новой погрузке бал-ласт, изрядно «приправленный» нефтью, выкачивается за борт.
Трудность задачи в том, что слой нефти имеет небольшую (и переменную) толщину - от долей миллиметра до десяти - пятнад-цати сантиметров. Мешают сбору нефти и волны.
В Советском Союзе выданы десятки авторских свидетельств на ловушки, собирающие нефть. Не-которые конструкции (например, нефтеулавливатель инженера Д. Кабанова) просты и остроумны. Однако эти конструкции были со-зданы давно; в то время масштабы «битвы» с «водоплавающей» нефтью были значительно скром-нее.
Итак, нужны дешевые и эффек-тивные средства (или способы) сбора «водоплавающей» нефти, пригодные в широком диапазоне рабочих условий (переменная тол-щина нефтяного слоя, волнение, переменный фронт очистки).
3. Разгрузка смерзающихся гру-зов (или «обходная» задача — предотвращение смерзания гру-зов, транспортируемых на откры-тых платформах). Существующие средства и способы разгрузки смерзающихся грузов либо слож-ны, либо малопроизводительны. Задача состоит в том, чтобы одно-временно удовлетворить этим противоречивым требованиям.
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР. Основы изобретательства. Центрально-чер-ноземное книжное издательство, 1964.
С. Г. КОРНЕЕВ. Алгебра и гармония. Тамбовское книжное изда-тельство, 1964.
Д. ПОЙА. Как решать задачу. Учпедгиз, 1961.
A. И. МИКУЛИЧ. Некоторые вопросы машинной эвристики. Журнал « Зарубежная радиоэлектроника» , 1964, №№ 10, 11.
Д. БИЛЕНКИН. Путь через невозможно. Тамбовское книжное издательство, 1964.
B. Н. МУХАЧЕВ. Как рождаются изобретения. «Московский ра-бочий». 1964.
В 1953 году американский психолог А. Осборн предпринял попытку усовершенствовать метод «проб и ошибок». Пытаясь решить задачу этим методом, изобретатель выдвигает какую-то идею («А если сделать так?»), а затем проверяет, годится она или нет. Есть люди, которые по складу ума хорошо «генерируют» идеи, но плохо справляются с их анализом. И наоборот: некоторые люди больше склонны к критическому анализу идей, чем к их «генерации». Осборн решил разделить эти процессы. Пусть одна^ группа, получив задачу, только выдвигает идеи, хотя бы и самые фантастические. Другая группа пусть только анализирует выдвинутые идеи.
Мозговой штурм (брейнсторминг)-так назвал Осборн свой метод - не устраняет беспорядочных поисков. В сущности, он делает их даже более беспорядочными. Как мы видели, «пробы» долгое время идут в направлении «вектора инерции»: они не просто беспорядочны, они преимущественно направлены не в ту сторону. Поэтому переход к «простой беспорядочности» - уже какой-то прогресс.
Основные правила мозгового штурма несложны:
1. В группу «генераторов» идей должны входить люди различных специальностей.
2. «Генерирование» идей ведут, свободно высказывая любые идеи, в том числе явно ошибочные, шутливые, фантастические. Регламент - минута. Идеи высказываются без доказательств. Все идеи записываются в протокол или фиксируются магнитофоном.
3. При «генерировании» идей запрещена всякая критика (не только словесная, но и молчаливая - в виде скептических улыбок и т. п.). В ходе штурма между его участниками должны быть установлены свободные и доброжелательные отношения. Желательно, чтобы идея, выдвинутая одним участником штурма, подхватывалась и развивалась другими.
Рис 3 Американский психолог А. Ф, Ооборн усовершенствовал метод «проб и ошибок», предложив «мозговой штурм*
4. При экспертизе следует внимательно продумывать все идеи, даже те, которые кажутся явно ошибочными или несерьезными.
Обычно группа «генерации» идей состоит из шести-» десяти человек. Продолжительность штурма невелика: 20-40 минут.
На рис. 3 показана схема штурма (для трех участников- Л, Б, В). Специальности у штурмующих разные (условно это показано тремя разными окружностями), поэтому пробы не так привязаны к вектору инерции ВИ,
как обычно. К тому же правила штурма стимулируют «генерирование» смелых и даже фантастических идей: штурмующие выходят за пределы узкой специальности - а именно там, за этими пределами, и лежат решения высших уровней.
На схеме отражен еще один важный механизм штурма- взаимодействие и развитие идей. Участник штурма А высказал идею /, ее тут же видоизменил В - возникла идея 2. Теперь Л иначе видит свою идею, это позволяет продолжить -ее развитие (стрелка 3). Образуется цепь идей 1 -2 -3 -4, направленная к решению второго уровня. Правда, механизм подхватывания идей иногда столь же последовательно (цепь 5 -6) ведет и в сторону от решения…
В уже упоминавшейся книге Дж, Диксона «Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений» приведены протоколы нескольких мозговых штурмов. Вот отрывок из одного протокола, зафиксировавшего решение задачи о том, как при сортировке отделить зеленые (незрелые) помидоры от созревших.
«ТОМ: Мы сортируем их по цвету. В данном случае, вероятно, нужно применять индикатор цвета. ЭД: Излучательная или отражательная способность. Зеленый помидор должен иметь большую отражательную способность.
ДЕЙВ: Твердость. Мы надавливаем на них слегка или притрагиваемся к ним. ДИК: Электропроводность. ТОМ: Сопротивление электрическому току. ДЕЙВ: Магнетизм!
ДИК: Размер. Разве зеленые помидоры не меньше по размеру?
– ЭД: Вес. Соз:ревшие помидоры будут тяжелее. ТОМ: Размер и вес должны быть связаны друг с другом.
ДЕЙВ: Размер и вес дают плотность. ЭД: Удельный объем.
ТОМ: В зрелых помидорах очень много воды, потому они имеют удельный объем воды. ДЕЙВ: Они плавают илн тонут?
ДИК: Может быть, сортировать их по плотности - в зависимости от того, плавают они в воде или тонут?
ЭД: Не обязательно в воде, может быть и в другой жидкости» К
Известны различные разновидности мозгового штурма: обратный штурм (ишуг недостатки машины или процесса; выявление недостатков позволяет поставить новые изобретательские задачи), индивидуальный, парный, массовый, двухстадийный (два этапа по полтора часа, в перерыве ведется свободное обсуждение проблемы), поэтапный (последовательно штурмуются постановка задачи, решение, развитие идеи в конструкцию, проблема внедрения).
За последние годы мозговой штурм использовался для решения проектных, конструкторских и различного рода практических проблем. Этот успех объясняется не столько достоинствами метода мозгового штурма, сколько недостатками традиционного метода «проб и ошибок». Если начальная температура -100°, то и переход к -50е - уже оттепель.
«Бестолковость» поисков, возведенная мозговым штурмом в принцип, компенсируется количественным фактором - задачу штурмуют «оравой». Внешне штурм выглядит эффектно - задача решается за один день. Но выигрыш тут в значительной мере кажущийся: 50 человек в течение одного дня затрачивают столько же работы, сколько один человек за 50 дней. А мозговой штурм всегда требует (учитывая время на предварительную подготовку) несколько сотен человеко-дней. Выигрыш достигается лишь за счет сокращения малоперспективных попыток в направлении «вектора инерции».
Мозговой штурм дает положительный эффект, например, когда надо найти новые способы рекламы, но он не дает существенных результатов, когда дело касается более сложных проблем, которые могут быть решены на изобретательском уровне: здесь его «потолок» - решения второго уровня.
Есть два пути усовершенствовать мозговой штурм: перейти к профессиональному мозговому штурму (об этом я расскажу чуть позже) и повысить эффективность самой процедуры штурма. Второй путь изучался Обще-
ственной лабораторией методики изобретательства при НС ВОИР на задачах, по которым исследователи знали ответ. При такой постановке опытов экспериментаторы находились как бы над лабиринтом, в котором блуждали испытуемые: было отчетливо видно, ведет ли тот или иной шаг к ответу или куда-то в сторону.
При этом выяснились принципиальные недостатки мозгового штурма. Мозговой*штурм исключает управление мышлением - в этом его принципиальный недостаток. Штурм действительно помогает преодолевать инерцию: мысль сдвигается «с мертвой точки», разгоняется… и часто проскакивает то место, где надо остановиться. 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.
В ходе мозгового штурма запрещена явная критика, но она почти неизбежно заменяется скрытой критикой в форме выдвижения новых предложений, пресекающих развитие других идей.
Мы проводили мозговые штурмы с запретом скрытой критики: не разрешалось обрывать развивающиеся цепи идей - требовалось доводить каждую идею до логического завершения («А если разделить корабль на две части?… Предлагаю делить на много частей: корабль из блоков… Корабль из мелких частиц… Из порошка… Корабль из отдельных молекул, корабль-облако… Из отдельных атомов…»). При такой организации эффективность штурма повышается Но резко возрастают и затраты времени: штурм приходится вести в течение многих дней. Это уже не мозговой штурм, а мозговая осада.
При мозговой осаде можно в какой-то степени управлять мышлением, но суть дела от этого не меняется: поиск по-прежнему ведется простым перебором вариантов.
Вероятно, кое-кому из изобретателей приходила на ум заманчивая идея: а нельзя ли получить - для каждой задачи - список всех возможных вариантов? Ведь имея такой список, не рискуешь что-либо упустить…
Чтобы составить полный список нужен специальный метод. Таким методом (точнее - приближением к нему) является так называемый морфологический анализ, предложенный в 1942 году известным американским астрономом Ф. Цвшски.
На первый взгляд может показаться странным, что метод организации творческого мышления придумал астроном. На самом же деле здесь все закономерно. Астрономия первой из наук столкнулась с большими динамическими системами (звездами, галактиками) и первой ощутила необходимость б методах, позволяющих анализировать такие системы.
В начале XX века нидерландский астроном Герц-шпрунг и американский астрофизик Рассел построили диаграмму «Спектр - светимость». На одной оси этой диаграммы указаны спектральные классы, а на другой - светимость звезд. Оказалось, что каждому спектральному классу звезд соответавует определенная светимость. В бесчисленное множество звезд сразу был внесен порядок- звезды разместились на диаграмме по одной линии («главная последовательность»). Более того, упорядочилось и представление о развитии звезд: с увеличением возраста меняется спектр звезды; звезда перемещается на диаграмме вдоль линии «главной последовательности».
Диаграмма Герцшпруига - Рассела оказала огромное влияние на астрономическое мышление (как таблица Менделеева - на мышление химиков). В последующие годы она уточнялась, развивалась, были найдены новые линии для звезд-гигантов, звезд-карликов и т. д., были построены новые двухмерные и трехмерные диаграммы.
В 1939 году Ф. Цвикки, анализируя белые пятна на диаграмме «Масса - светимость», сделал выдающееся открытие - теоретически доказал существование нейтронных звезд. Три года спустя, когда Цвикки привлекли к ракетным разработкам, он перенес метод построения многомерных диаграмм в технику, назвав его морфологическим методом.
Сущность этого метода заключается в построении многомерных таблиц (морфологических ящиков), в которых осями берутся основные показатели данной совокупности объектов. Предположим, надо найти оптимальную конструкцию ранцевого устройства для передвижения
пловца-подводннка. Мы можем начать перебирать различные «а если сделать так?». Например: а если использовать электромотор и аккумуляторы? Или: а если использовать энергию сжатого воздуха н турбинку? Или: а если использовать энергию сжатого воздуха, по не с турбинкой, а с плавником типа «рыбий хвост»?…
При морфологическом методе-до выбора - нужйо построить многомерную таблицу, на одной оси которой надо отложить (в данном случае) вид используемой: энергии (электрическая, механическая, химическая и т. д.), на другой оси - разные типы двигателей (электромоторы, турбины, ракетные двигатели различных систем), на третьей - типы возможных движителей (винт, плавник, ракета и т. д). Такой ящик охватит почти все мыслимые комбинации.
Конечно, ящик будет тем полнее, чем больше осей amp; нем и чем длиннее эти осн. Так, ящик, составленный Цвиккй для прогнозирования oдного только типа ракет- двигателей, имел - при 11 осях - 36864 комбинат ций!…
В этом, собственно, и заключается один из основных недостатков морфологического метода. При решении изобретательской задачи даже средней трудности в ящике* могут оказаться еотни тысяч и миллионы вариантов.
Другой недостаток метода - отсутствие уверенности в том, что при построении ящика учтены все оси и все классы вдоль этих осей. Интуитивный поиск вариантов заменяется интуитивным же поиском осей и классов. Выигрыш в том, что мы переходим от перебора мелких (й потому легко теряющихся) единиц (вариантов) к подбору крупных единиц (оси, классы по осям). Проигрыш в тйм, что, упустив хотя бы одну оеь, мы автоматически теряем очень большую группу вариантов. А с осями, как с вариантами, самые тривиальные лезут в глаза, а самые интересные прячутся за психологическими барьерами. И все-таки морфологический метод - большой шаг вперед по сравнению с обычным перебором вариантов.
Наиболее эффективно применение этого метода при решении конструкторских задач общего плана (проектирование новых машин, поиск новых компоновочных решений). Возьмем, для примера, проектирование снегоходов. Можно построить морфологический ящик со следующими осями и классами по осям *.
1. Двигатель: внутреннего сгорания; газовая турбина; электрический; турбореактивный;
парусный (для снегоходов это не лишено смысла).
2. Движитель:
моноколесо (кабина внутри колеса); обычные колеса; ребристые колеса; овальные колеса; квадратные колеса; цилиндрические пневмокатки; гусеницы; снежные винты; лыжи и вибролыжи; воздушный винт; воздушная подушка; ноги (шагающий движитель); спиральный движитель; рессорно-листовой движитель; импульсно-фрикционный движитель; снегометный движитель;
вращающиеся тарелки и еще не менее 15 комбинированных движителей.
3. Опора кабины:
на движитель (например, на лыжи); непосредственно на снег.
4. Тип кабины: открытая;
закрытая однокорпусная;
катамаран;
сдвоенная тандемного типа.
5. Обеспечение амортизации: за счет движителя;
за счет специальных амортизаторов; без амортизации.
6. Управление:
изменение направления двигателя; изменение направления движителя; снежные рули; воздушные рули.
7. Обеспечение заднего хода: реверс двигателя; реверс движителя;
без реверса (разворотом).
8. Торможение: основным двигателем; вспомогательным двигателем; воздушными тормозами; снежными тормозами.
9. Предохранение от примерзания на стоянкек механическое;
механическое с помощью двигателя;
электрическое;
химическое;
тепловое;
без предохранения. Мы охватили далеко не все возможные оси и не все классы по осям. Тем не менее в ящике уже более миллиона вариантов.
Морфологический метод надо признать, таким образом, как полезный вспомогательный прием.
Чтобы как-то упорядочить перебор вариантов, можно составить списки наводящих вопросов. Такой метод называется методом контрольных вопросов. Различные списки предлагались многими авторами еще в 20-е годы.
В США наибольшее распространение получил список вопросов А. Осборна. В этом списке девять групп вопросов, например: «Что можно в техническом объекте уменьшить?» или «Что можно в техническом объекте перевернуть?» Каждая группа вопросов содержит подво-просы. Например, вопрос «Что можно уменьшить?» включает подвопросы: можно ли что-нибудь уплотнить, сжать, сгустить, конденсировать или применить способ миниатюризации? укоротить? сузить? отделить? раздробить?
Один из наиболее полных и удачных списков принад-
лежит английскому изобретателю Т. Эйлоарту К Вот некоторые пункты этого списка: «Набросать фантастические биологические, экономические и другие аналогий. Установить варианты, зависимости, возможные связи, логические совпадения… Узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных в данном деле людей… В воображении залезть внутрь механизма…»
В сущности, каждый вопрос-это проба (пли серия проб). Составляя списки, их авторы, естественно, отбирают из изобретательского опыта относительно сильные вопросы. Однако отбор ведется без исследования внутренней механики изобретательства. Поэтому списки указывают, что делать, и не Объясняют, как это делать. Как, например, «установить варианты» или «проследить возможные связи», если их очень много? Как построить аналогию или как «в воображении залезть внутрь механизма», чтобы это действительно йавело на решение задачи?
Метод контрольных вопросов noMOfaeT в какой-то мере уменьшить психологическую инерцию, и только.
Пытаясь усовершенствовав мозговой штурм, нетрудно обнаружить, что целесообразно было бы использовать две возможности:
1. Создать не одни 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 I960 году изобретательскую фирму «Синектикс».
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».
В основу синектики положен мозговой штурм, проводимый постоянными группами. Такие группы, накапливая приемы, опыт, работают сильнее случайно собранных В синектические группы обычно включают людей разных специальностей (за обучение одной группы фирма «Си-нектикс» берет от 20 до 200 тысяч долдаров; заказчики - «Дженерал моторе», «ИБМ», «Дженерал электрик» и другие крупнейшие фирмы).
Решение задачи синектической группой начинается с ознакомления с «проблемой, как она дана» (ПКД). Затем группу уточняя проблему, превращает ее в «проблему, как она понимается» (ПКП), Далее начинается собственно решение, основанное, как пишет Гордон, на превращении непривычного в привычное и привычного - в непривычное, т. е на систематических попытках взглянуть на задачу с какой-го новой точки зрения и тем самым сбить психологическую инерцию Для этого в синек-тике используют четыре вида аналогий
Прямая аналогия (ПА) -рассматриваемый объект сравнивается с более или менее аналогичным объектом из другой отрасли техники или с объектом из живой природы. Например, если мы хотим усовершенствовать процесс окраски мебелц, то применение ПА будет состоять в том, чтобы рассмотреть, как окрашиваются минералы, цветы, птицы и т д Или - как окрашивают бумагу, как «окрашивают» телеизображение
Личная аналогия (ЛА) -ее называют также эмпати-ей: решающий задачу человек вживается в образ совершенствуемого объекта, пытаясь выяснить возникающие при этом чувства, ощущения. Например, в предыдущем случае можно представить себя белой вороной, которая хочет как-то окраситься
Символическая аналогия (СА) - обобщенная, абстрактная аналогия Например, для шлифовального круга СА будет «точная шероховатость»
Фантастическая аналогия (ФА) - в задачу вводятся какие-нибудь фантастические существа, выполняющие то, что требуется по условиям задачи Или какие-нибудь фантастические средства (шапка-невидимка, сапоги-скороходы и т п)
Ход синектического заседания обязательно записывается магнитофоном, затем запись тщательно изучается с целью совершенствования тактики решения.
Синектика - наиболее сильное из того, что есть в зарубежных странах в области методики изобретательства. Но возможности синектики весьма ограничены. Синектика осталась механическим набором приемов, оторванных от изучения объективных закономерностей развития техники. Задачи второго уровня и нижних подуровней третьего уровня - таков потолок синектики.
Для эффективного решения изобретательских задач высших уровней нужна эвристическая программа, позволяющая заменить перебор вариантов целенаправленным продвижением в район решения. Иначе говоря, нужен эвристический алгоритм, способный свести, скажем, задачу четвертого уровня «ценой» в 100 000 проб к задаче первого уровня «ценой» в 10 проб.
Такой алгоритм не может быть создан на основе опыта отдельного изобретателя или даже группы изобретателей. Чтобы получить работоспособный эвристический алгоритм, нужно: выявить объективные закономерности развития технических объектов; исследовать большие массивы патентной информации; создать программу решения, в которой каждый шаг органически вытекал бы из предыдущего; постоянно отрабатывать и совершенствовать эту программу на практике.
Я начал эту работу в 1946 году. Не хотелось бы сейчас, задним числом, утверждать, что уже тогда имелось в виду получение общей методики изобретательства. Первоначальная цель была намного проще: найти приемы, помогающие в моей личной изобретательской практике. Однако к 1948 году изобретения отошли на второй план. Стало очевидным, что «изобретение способа изобретать»- проблема намного более интересная. «Обычным» изобретениям оставалась роль подопытных кроликов; на которых испытывался алгоритм решения изобретательских задач.
В следующих главах мы подробнее познакомимся с основными положениями методики изобретательства и алгоритмом решения изобретательских задач. Сейчас отмечу только, что алгоритмическая методика рассматривает процесс решения изобретательской задачи как последовательность операций по выявлению, уточнению и преодолению технического противоречия. Направлен ность мышления достигается при этом ориентировкой на идеальный способ, идеальное устройство. На всех этапах решения используется системный подход. Алгоритм включает также конкретные шаги по устранению психологических барьеров, имеет развитый информационный аппарат- данные о типовых приемах преодоления технических противоречий.
Чтобы создать практически работоспособную методику решения изобретательских задач, каждый вывод, каждая рекомендация обязательно испытывались на практике.
Первый, еще весьма беглый, очерк на эту тему был опубликован в 1956 году в далеком от техники журнале «Вопросы психологии» и не привлек внимания изобретателей. Положение изменилось только в 1959 году, когда «Комсомольская правда» рассказала о практических результатах, даваемых методикой изобретательства. Вслед за этим ее основные принципы были изложены в журнале «Изобретатель и рационализатор» К В течение года на страницах журнала проходила дискуссия.
Большинство участников дискуссии выразило уверенность в том, что методика «станет могучим оружием в руках тысяч новаторов техники и производства». Одобрил методику и Экспертный совет Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР.
Подводя итоги дискуссии, редакция писала: «В наше время бурного развития науки и техники, когда созидательное творчество стало делом миллионов советских людей, проблема раскрытия «секретов» изобретательского мастерства, выведения разумных правил, действенных способов работы над техническими новшествами становится все более и более насущной…»
В 1961 -1965 годах был опубликован ряд работ, которые дали возможность изобретателям использовать методику при решении новых технических задач, на практике испытать и подправить рекомендуемые методы творческой работы. Одновременно продолжалось изучение накопленного изобретателями опыта. Дважды проводились анкетные опросы новаторов - в них участвовали изобретатели более чем из 180 городов нашей страны. В Москве, Баку, Свердловске, Новосибирске, Дубне и других городах были организованы семинары по теории и практике изобретательства. Общее количество изобретений, сделанных с помощью предложенной методики,- по далеко ие полным данным - превышает 3 тысячи
В 1968 году Центральный совет ВОИР создал Секцию методики технического творчества, а год спустя - Общественную лабораторию методики изобретательства Лаборатория, объединившая усилия энтузиастов, подготовила и опубликовала»учебные яособия -гпрограмму, сборники задач, тексты лекций Была наложена подготовка преподавателей, и теперь теория и практика решения изобретательеких^задач преподаетесь общественных, институтах изобретательского творчества, в молодежных изобретательских «школax, в университетах технического, творчества.
С 1971 года в Баку при республиканском -совете-ВОИР и ЦК ЛКСМ Азербайджана работает учебный и исследовательский Общественный институт изобретательского творчеству. Институт готовит изобретателе^, способных решать сложные творческие задачи в разлив иых отраслях техники Основной учебный предмет в институте-алгоритмическая методика решения изобретательских зздач. Умение пользоваться эвристическим алгоритмом вырабатывается в процессе практических занятий- сначала на учебных задачах, а затем на новых, взятых из производственной практики.
Методы изобретательского творчества
Стоит сказать, что для начинающих создателей изобретений очень важно знать апробированные, проверенные практикой методы изобретательского творчества . По оценкам специалистов, в настоящее время разработано свыше пятидесяти, а с учетом частных методик - несколько сотен методов поиска решений творческих задач. Эти методы ориентированы на развитие как логического мышления, так и интуиции. Из множества методов поиска новых оригинальных решений практических задач выделим наиболее известные.
Метод проб и ошибок , называемый иногда ʼʼслепым переборомʼʼ. Этот метод использовал в своей изобретательской практике величайший математик и механик Древней Греции Архимед . Его изобретения вызывают уважение ученых и сегодня. Среди них - зажигательные зеркала, блоки для подъема тяжестей, работающие с использованием ʼʼархимедова винтаʼʼ водоподъемные машины, военные метательные машины и т.д. Архимед предложил в своих работах создание новых технических объектов путем комбинации 14 известных элементов. Некоторые из множества таких комбинаций стали затем изобретениями и были использованы для решения практических задач в различных отраслях. Впоследствии человечество предпринимало неоднократно попытки усовершенствовать данный метод. Известный писатель и изобретатель Н. Петрович в этой связи справедливо указывает : ʼʼВ случае если бы мы задались целью последовательно, начиная со времен Архимеда и кончая нашим просвещенным ХХ веком, проследить и описать все попытки создать методику изобретательства, то получилась бы энциклопедия из многих томов. Ее смело можно было озаглавить ʼʼМалоуспешное единоборство разума с методом проб и ошибок за две тысячи летʼʼ.
Выдающийся американский изобретатель Томас Алва Эдисон (1847- 1931), автор 1099 изобретений, работал над изобретениями, разделяя техническую проблему на ряд конкретных задач и по каждой из них одновременно организуя поиск наиболее удачного решения путем проверки многочисленных возможных вариантов. Бесспорный изобретательский талант Эдисона и реализация им в техническом творчестве методики проб и ошибок привели к созданию целого ряда выдающихся технических новшеств. При этом над одним изобретением, по признанию самого Эдисона, приходилось трудиться в среднем до семи лет.
Метод контрольных вопросов. Решение изобретательских задач упомянутым выше методом проб и ошибок требует рассмотрения всевозможных вариантов, число которых при достаточно сложных задачах достигает значительной величины. К примеру, для изобретения щелочного аккумулятора Эдисону пришлось поставить 50 тыс. опытов. Чтобы как-то упорядочить, сделать более осмысленным и целенаправленным рассмотрение вариантов, составляются списки наводящих, ʼʼподсказывающихʼʼ вопросов. В этом суть метода контрольных вопросов. Он получил распространение в 20-30-е годы ХХ века. Широко известен список А.Ф. Осборна (США), состоящий из девяти групп вопросов: ʼʼЧто можно в техническом объекте уменьшить?ʼʼ, ʼʼЧто можно в техническом объекте перевернуть?ʼʼ и т.д. В каждой группе имеются подвопросы типа: можно ли что-нибудь укоротить, сузить, сжать и т.д. .
Определенный интерес представляет следующий список-памятка, составленный английским изобретателем Т. Эйлоартом (цит. по ):
1. Перечислить все качества и определения предполагаемого изобретения. Изменить их.
2. Сформулировать задачи ясно. Попробовать новые формулировки. Определить второстепенные задачи и аналогичные задачи. Выделить главные.
3. Перечислить недостатки имеющихся решений, их основные принципы, новые предположения.
4. Набросать фантастические, биологические, экономические, химические, молекулярные и другие аналогии.
5. Построить математическую, гидравлическую, электронную, механическую и другие модели (модели точнее выражают идею, чем аналогии).
6. Попробовать различные виды материалов и виды энергии: газ, жидкость, твердое тело, гель, пену, пасту и др.; магнитную и электрическую энергии, тепло, свет, силу удара и т.д.; различные длины волн, поверхностные свойства и т.п.; переходные состояния - замерзание, конденсация, переход через точку Кюри и т.д.
7. Установить варианты, зависимости, возможные связи, логические совпадения.
8. Узнать мнение некоторых совершенно не осведомленных в данном вопросе людей.
9. Устроить сумбурное групповое обсуждение, выслушивая всех и каждую идею без критики.
10. Попробовать ʼʼнациональныеʼʼ решения: хитрое шотландское, всеобъемлющее немецкое, расточительное американское, сложное китайское и т.д.
11. Спать с проблемой, идти на работу, гулять, принимать душ, ехать, пить, есть, играть в теннис - все с ней.
12. Побродить в стимулирующей обстановке (свалки лома, технические музеи, магазины дешевых вещей), просмотреть журналы, комиксы.
13. Набросать таблицу цен, величин, перемещений, типов материалов и т.д. для разных решений проблемы или разных ее частей; искать пробелы в решениях или новые комбинации.
14. Определив идеальное решение, разрабатывать возможные элементы.
15. Видоизменить решение проблемы с точки зрения времени (скорее или медленнее), размеров, вязкости и т.п.
16. В воображении залезть внутрь механизма.
17. Определить альтернативные проблемы и системы, которые изымают определенное звено из цепи и таким образом создают нечто совершенно иное, уводя в сторону от нужного решения.
18. Чья это проблема? Почему его?
19. Кто придумал это первым? История вопроса. Какие толкования этой проблемы имели место?
20. Кто еще решал эту проблему? Чего он добился?
21. Определить общепринятые граничные условия и причины их установления.
Эти и подобные им списки, как правило, указывают только, что нужно делать, но не объясняют, как это сделать.
Метод контрольных вопросов дает возможность в какой-то мере ʼʼоторватьсяʼʼ от привычных, устоявшихся представлений о предмете, помогает преодолеть или уменьшить психологическую инерцию, изменить направление поиска.
Метод аналогий с живой природой . Суть метода ясна из названия. Умозаключение по аналогии, как известно, состоит в переносе знания, полученного в результате анализа какого-либо объекта͵ на менее изученный, сходный по существенным свойствам и качествам объект. Подобные умозаключения являются одним из источников научных гипотез. Попытки ʼʼподсмотретьʼʼ в живой природе рациональные решения своих проблем предпринимались на протяжении всей истории человечества. Среди первых, о ком история сохранила достаточно подробные сведения, следует назвать Леонардо да Винчи. Он известен не только как художник, автор ʼʼулыбки Моны Лизы (Джоконды)ʼʼ, но и как крупнейший изобретатель, использующий метод аналогий. Им созданы проекты летательных аппаратов, геликоптера по аналогии с винтом Архимеда, двухверетенной самопрялки, цепных передач, шарикового подшипника, маятниковых часов, надувного спасательного круга, водолазного скафандра и т.д. .
Поиск аналогий в деятельности живого организма и функционировании технических систем привлекало ученых во все времена. Так, сердце человека рассматривали как хорошо работающий механический насос. Век электричества породил аналогию процессов, протекающих в нервной системе, с теми, которые реализуются в электрических цепях. Сегодня одной из наиболее популярных аналогий является ʼʼкомпьютерная метафораʼʼ. Ее смысл состоит в отношении к естественному интеллекту как к вычислительному устройству. Многие стороны интеллекта рассматриваются по аналогии со свойствами компьютеров (долговременная и оперативная память, процедурное и декларативное представление знаний и т. д.), которые известны проектировщикам ЭВМ и программистам. Эта метафора привела к созданию новой области психологических исследований интеллекта - когнитивной психологии .
В творчестве используются аналогии различных типов (функциональная, структурная, субстратная аналогии; аналогии отношений, внешней формы). Изобретательская практика свидетельствует о том, что чем отдаленнее области, между которыми проводят аналогии, тем более неожиданный, оригинальный результат должна быть получен при решении задачи. Следует иметь в виду, что самые сложные проблемы всегда имеют простые, ясные для понимания, неправильные решения, в связи с этим умозаключения, сделанные по аналогии с конкретными объектами, носят, как правило, лишь правдоподобный характер и требуют последующей тщательной проверки и технического обоснования.
В техническом творчестве аналогии выполняют еще одну роль - их удобно использовать для выявления тенденций развития технических объектов, общественных и личных потребностей и технических средств, создаваемых для их удовлетворения.
Методы использования случайностей. В истории науки и техники немало примеров, когда случайность помогала сделать серьезное открытие или изобретение. Кроме общеизвестных легенд об Архимеде и Ньютоне, имеются некоторые более достоверные случаи. Широко известна история открытия радиоактивности французским физиком А.А. Беккерелем в результате того, что он нечаянно проявил неэкспонированную фотопластинку, находившуюся рядом с урановой солью. Химик Фальберг после лабораторных опытов забыл вымыть руки перед тем, как сесть за обеденный стол. Ощутив, что почему-то все блюда сладкие, он связал это с обнаруженными на руках следами только что полученного вещества. В результате исследования этого вещества ученый открыл сахарин. Случайно опрокинутая на гусиное перо перекись водорода помогла Ричардсону изобрести способ обесцвечивания волос. Изобретением способа химической чистки ткани Мариле был обязан случайно упавшему в бочку со скипидаром загрязненному костюму рабочего. Такие примеры можно было бы продолжать и дальше. При этом, как справедливо указывал французский ученый Луи Пастер, ʼʼНе всякому помогает случай; судьба одаряет только подготовленные умыʼʼ. Известное ʼʼяблоко Ньютонаʼʼ смогло появиться лишь в результате двадцатилетнего труда ученого. По этой причине вряд ли можно назвать благоразумным пассивное ожидание случайных результатов, ошибок и т.п.
Подвидами этого метода являются метод фокальных объектов метод и метода гирлянд случайностей и ассоциаций.
Метод фокальных объектов предложен американцем Ч.С.Вайтингом. Название метода происходит от слова ʼʼфокусʼʼ (означающего в оптике точку, в которой собирается прошедший через оптическую систему параллельный пучок световых лучей) и означает, что в данном случае имеется в виду концентрация внимания на каком-то объекте.
В соответствии с этим методом, решение технической задачи осуществляется посредством выполнения ряда последовательных шагов:
¨ определения фокального объекта͵ ᴛ.ᴇ. объекта͵ на который направлено наше внимание;
¨ выбора случайных объектов (от двух до шести);
¨ составления ведомости выбранных объектов и всех их признаков;
¨ генерирования идей путем присоединения к фокальному объекту признаков случайно выбранных объектов;
¨ развития первоначальных идей и генерирование новых путем свободных ассоциаций (фиксируются объекты, которые непроизвольно вспоминаются после данного объекта͵ затем - после нового и т.д.) по всем признакам случайно выбранных объектов. Объединение фокального объекта последовательно с каждым элементом полученного ряда ассоциаций приводит к новым идеям;
¨ оценки и выбор полезных решений.
Метод гирлянд случайностей и ассоциаций, предложенный рижским инженером Г.Я. Бушем, предусматривает следующие поведенческие рекомендации при решении каких-то сложных задач, когда кажется, что они неразрешимы вообще :
1) не нужно падать духом, следует помнить, что, в случае если задача не противоречит физическим законам, она обязательно будет иметь решение, в случае если не на данном этапе, то в будущем;
2) нужно искать пути выхода из возникшего тупика, среди которых предлагаются следующие:
2.1.изменить уровень задач. К примеру, вместо усовершенствования устройства нужно искать новый принцип его конструирования;
2.2.преобразовать задачу в двухступенчатую, предусматривающую решение сначала простой ее части, которая выполнит роль подсказки для решения основной задачи изобретения;
2.3.поставить вспомогательный вопрос для выяснения возможных решений задачи при изменении параметров объекта;
2.4.рассмотреть инвертированную (ᴛ.ᴇ. обратную) задачу;
2.5.привлечь принципы решения, существующие в других отраслях, казалось бы, вообще далеких от рассматриваемой;
2.6.организовать коллективное генерирование идей, ᴛ.ᴇ. мозговой штурм;
2.7.временно прекратить поиск путей решения. Это создает возможность взглянуть через какое-то время на задачу с новых позиций.
Морфологический метод. Суть его состоит в проведении морфологического анализа, ᴛ.ᴇ. в исследовании структурных связей и взаимоотношений между предметами, явлениями, идеями. При этом вначале выявляются всевозможные взаимоотношения, независимо от их ценности. Метод, позволяющий за короткое время создать большое число оригинальных технических объектов, предложен в 1942 ᴦ. швейцарским ученым-астрономом Ф. Цвикки.
На базе морфологического подхода разработано целое семейство методов практического решения изобретательских задач, и один из них - метод морфологического ящика . В соответствии с этим методом, поиск решений технических задач состоит из нескольких этапов:
¨ точной формулировки изобретательской задачи;
¨ расчленения объекта (процесса, проблемы) на основные функциональные узлы (параметры);
¨ последовательного независимого рассмотрения всех узлов (параметров) и выбора для них всех возможных решений;
¨ составления многомерной таблицы (ʼʼморфологического ящикаʼʼ), которая бы вмещала все варианты решения задачи. Каждому функциональному узлу (параметру) в таблице соответствует определенная графа (ʼʼосьʼʼ), где перечисляются все возможные (с точки зрения изобретателя) варианты его решения. В случае двух осей таблица имеет наиболее простой вид (обычная двумерная); при наличии n осей - n -мерный ящик;
¨ анализа и оценки всех без исключения возможных решений с позиций оптимального достижения поставленной цели (обычно - функции, которую должно выполнять устройство);
¨ отбора одного или нескольких наилучших вариантов для практического использования. В сложных ситуациях само использование также нуждается в морфологическом анализе.
В случае если параметров (характеристик) больше, то для каждого из них берется вертикальная ось, на которую наносят все возможные альтернативы (варианты), а затем каждую из них последовательно рассматривают совместно со всеми другими альтернативами.
Метод эффективен лишь для решения простых задач. В случае сложных задач крайне важно рассматривать множество комбинаций. Так, пользуясь данным методом для прогнозирования только одного типа реактивных двигателей, Ф. Цвикки получил (при наличии 11 осей) 36 864 комбинации. Ему удалось создать несколько реактивных двигателей, которые базировались на новых принципах.
Метод мозговой атаки (или ʼʼмозгового штурмаʼʼ). Предложенный американским психологом А.Ф. Осборном метод возник как попытка устранить одну из наиболее серьезных помех творческому мышлению - боязни критики выдвигаемых идей. В целях устранения этой помехи метод предполагает выдвижение и анализ любых идей (в том числе самых фантастических, явно ошибочных, шуточных), так как они могут стимулировать появление более ценных изобретений. Тем самым снимается запрет на критику. То, что такой подход эффективен, показывает следующий пример.
Во время второй мировой войны транспортное судно под командой морского офицера А.Ф. Осборна без надлежащего сопровождения военных кораблей перевозило груз в Европу. Получив радиограмму о возможном нападении на судно немецких подводных лодок, А.Ф. Осборн предложил членам команды высказать соображения о том, как противостоять надвигающейся опасности. Один из матросов предложил выстроить команду вдоль борта͵ к которому будет приближаться торпеда, и дружным дутьем ʼʼотдутьʼʼ торпеду в сторону. Впоследствии оснастка судна вентилятором, создающим мощный направленный поток воды, в действительности спасла атакованное судно от торпеды, которую в действительности удалось ʼʼотдутьʼʼ. Сегодня это техническое решение, разумеется, уже устарело. При этом метод приобрел широчайшую популярность при поиске решений в неопределенных ситуациях. Это не случайно. Осборн интуитивно ʼʼуловилʼʼ механизм работы мозга, распределение функций генерации и анализа идей. Реализация абсурдной на первый взгляд идеи и явилась основанием для разработки метода мозговой атаки (цит. по ).
А.Ф. Осборн, создавая метод, основывался на том, что у одних людей ярче выражены способности к выдвижению идей, а у других - к их анализу, критическому осмыслению. Чтобы они, выполняя работу совместно, не мешали друг другу, было предложено разделить участников поиска решения технической задачи на две группы, к примеру, ʼʼфантазеровʼʼ и ʼʼкритиковʼʼ (ʼʼгенераторов идейʼʼ и ʼʼаналитиковʼʼ).
В задачу ʼʼфантазеровʼʼ входит только выдвижение идей. Обстановка должна быть доброжелательной, способствующей смелому предложению любых идей. При этом запрещена не только словесная критика, но и любые жесты, иронические улыбки и т.п. В составе ʼʼфантазеровʼʼ (5 - 10 чел.) должны быть люди разных специальностей с различным уровнем образования, квалификации, могущие за короткое время (от 15 мин до 1 ч) предложить несколько десятков идей. При этом должны учитываться не только самостоятельные новые идеи, но и попытки усовершенствовать или комбинировать только что предложенные. Несомненно, что в группе должен быть руководитель, способный в ходе коллективной мозговой атаки обеспечивать широкий разброс мнений и умеющий незаметно поворачивать процесс генерирования идей в нужное русло. На предварительном этапе организатор обеспечивает четкую формулировку задачи, а также подбор двух групп участников: ʼʼгенераторов идейʼʼ и ʼʼаналитиковʼʼ. ʼʼМозговой штурмʼʼ обычно продолжается 1,5-2 ч.
При решении проблемы обе группы должны дать ответ на вопросы: 1) чем должна завершиться выработка и 2) что препятствует получению желаемого. Функции этих двух групп различаются: ʼʼгенераторыʼʼ должны высказать возможно большее число идей решения, тогда как ʼʼаналитикиʼʼ выделяют из этого потока идеи, перспективные для последующей проработки. Обязательным условием реализации метода является категорический запрет любых суждений относительно генерируемых идей, как благоприятных, так и критических. Иногда откровенно неудачные на первый взгляд идеи приводят к перспективным решениям. Успех ʼʼмозгового штурмаʼʼ чаще всего определяется правильным подбором участников и обеспечением творческой атмосферы при его проведении.
После завершения ʼʼштурмаʼʼ участники коллективно редактируют список наработанных идей. На этом этапе уже возможно ʼʼполукритическоеʼʼ отношение к ним и расширение списка новыми идеями, возникшими в процессе редактирования. Практика показывает высокую эффективность метода: при индивидуальной работе несколько человек за 15-30 мин в сумме предлагают 10-20 идей, тогда как такая же по численности группа, принимающая участие в мозговом штурме, за то же время способна генерировать от 50 до 150 идей.
Выделенные идеи передаются группе экспертов, которые вначале разделяют их на осуществимые и неосуществимые (при данном уровне развития техники), а затем выбирают наиболее приемлемые. При этом ведется тщательный поиск ʼʼрационального зернаʼʼ в каждой выдвинутой идее.
Метод ʼʼмозгового штурмаʼʼ успешно применяется в области управления, бизнеса, экономики и др.
Размещено на реф.рф
Не утратил он значения и для коллективного решения изобретательских задач в различных областях техники, и в процессе обучения (для тренинга начинающих изобретателей). Существуют много разновидностей мозговой атаки: ʼʼмассовая мозговая атакаʼʼ, метод ʼʼконференции идейʼʼ и др.
Родственным этому методу являетсяметод синектики, или ʼʼобъединения разнородных элементовʼʼ , предложенный американским ученым В. Гордоном в 50-х годах XIX в. . Творческие синектические группы (5-7 чел.) создаются из представителей разных профессий или научных дисциплин, людей разного возраста͵ образования, различной квалификации и т.п. В корне синектики лежит мозговая атака, однако проводится она постоянными группами, которые, овладевая специальными приемами и накапливая опыт, работают более эффективно, чем случайно собранные люди. Организация технического творчества по методу синектики реализуется в 4 этапа:
1. Подбор группы специалистов - ʼʼсинекторовʼʼ.
2. Освоение практики использования аналогий при решении различных технических задач.
3. Анализ проблемы и поиск ее решения.
4. Оценка результатов решения проблемы, их оптимизация и реализация.
На первом этапе подбирают группу специалистов в возрасте 25-40 лет, которые на своем жизненном пути хотя бы раз меняли свою профессию. В качестве критериев отбора используются профессия, образование, гибкость мышления, диапазон знаний и практических навыков, контрастность психологических типов личности .
Во время второго этапа формируются в коллективе взаимопонимание, заинтересованность каждого участника в эффективном решении изобретательских задач, создаются предпосылки для ʼʼсинектическогоʼʼ мышления:
¨ умения отвлечься от частностей, выделять сущность задачи, абстрагироваться от привычного контекста͵ мысленно удаляться от предмета разработки;
¨ способности управлять процессом развития тривиальных идей;
¨ навыков повышенной терпимости к идеям других людей, готовность учитывать и развивать их;
¨ уверенности в успешном решении проблемы;
¨ умения обнаруживать в обычных явлениях нечто особенное и использовать выявленные оригинальные качества как стартовые для творческого воображения.
Для формирования такого мышления коллектив тренируется в использовании аналогий различных типов :
¨ прямых - разрабатываемый технический объект ʼʼсинекторʼʼ сопоставляет с похожими объектами из различных областей техники и естествознания;
¨ личных - ʼʼвживаниеʼʼ в образ объекта͵ отождествление ʼʼсинектораʼʼ самого себя с каким-либо элементом проблемной ситуации, исследуемым объектом или какой-то его частью, с целью проникнуть в суть его работы;
¨ символических - реализующихся при подборе метафор и сравнений, в которых характеристики одного предмета отождествляются со свойствами других;
¨ фантастических - позволяющих представлять вещи в виде, какими они не являются, но какими ʼʼсинекторʼʼ хотел бы их видеть.
На третьем этапе участники группы:
¨ знакомятся с формулировкой проблемы в той редакции, как ее представляет заказчик;
¨ выявляют очевидные (тривиальные) решения (которые вряд ли позволят создать что-то новое и оригинальное);
¨ ищут аналогии, превращающие необычное в привычное, при этом допускается игнорирование физических законов;
¨ устанавливаются главные трудности и противоречия, препятствующие решению проблемы.
Суть четвертого этапа составляет дискуссия, по итогам которой формулируются интересные идеи, которые доводятся до степени, достаточной для изготовления модели решения.
Вметоде ʼʼобратного мозгового штурмаʼʼ
при создании новаторского решения отталкиваются от перечня недостатков анализируемого объекта͵ который затем должен быть предельно критически рассмотрен. При этом перечень по возможности должен быть максимально полным. Объектом анализа служат конкретные изделия, технологии, их отдельные элементы и т.д. Метод широко используется для решения таких задач, как составление технических заданий на разработку объекта изобретения, проведение экспертизы проектно-конструкторской документации и др.
Размещено на реф.рф
Предметом коллективного обсуждения бывают: описание анализируемого объекта͵ анализ его известных недостатков, связанных с изготовлением, эксплуатацией, ремонтом, а также представление об идеальном конечном результате и о нежелательных недостатков.
При подборе участников в группу ʼʼгенераторовʼʼ дополнительно включают специалистов, обеспечивающих весь жизненный цикл объекта. Правила для участников обсуждения те же, что и при прямом ʼʼмозговом штурмеʼʼ. Результатом работы является список возможных противоречий и недостатков объекта͵ отредактированный ʼʼаналитикамиʼʼ. Поиск путей устранения недостатков и ограничений осуществляют прямым ʼʼмозговым штурмомʼʼ.
Выявленные недостатки служат основанием для постановки новых изобретательских задач. Поэтапная мозговая атака предусматривает последовательное решение проблемы от постановки задачи до внедрения.
Стратегия семикратного поиска. Сущность этого метода, разработанного Г.Я. Бушем, состоит в последовательном, системном и многократном применении различных таблиц, матриц, диаграмм, схем и т.п. Автор метода исходит из того, что эффективному одновременному рассмотрению, сравнению, изучению человек может подвергнуть до семи предметов, понятий, идей .
В методе различают стратегическую и тактическую части. Стратегия подразделяется на семь стадий:
1) анализ проблемной ситуации, общественных потребностей.
2) анализ функций аналогов и прототипа. Выявление оптимальных условий потребления и эксплуатации. Определение актуальных и главной функций.
3) постановка задачи. Формулировка задачи в общем виде, определение требуемого уровня решения и уровня качества технического объекта.
4) генерирование изобретательских идей, направленных на лучшее выполнение объектом его функционального назначения. Выбор и использование эвристических средств.
5) конкретизация идей (структура, конструкция, форма, материал, операции и их последовательность).
6) оценка альтернативы и выбор рациональных вариантов решения, отбор оптимального варианта.
7) упрощение, развитие и реализация решения.
Тактическая часть метода состоит из практических приемов, применяемых на разных стадиях процесса создания нового технического объекта.
Один из них - прием ʼʼсемь ключевых вопросовʼʼ. Как указывает Г.Я. Буш, еще римский оратор Квинтиллиан (I в. н.э.) определил семь вопросов, на которые крайне важно ответить, чтобы информация о событии, явлении, процессе, задаче была полной. К ним относятся следующие: кто? что? где? чем? зачем? как? когда? Эти вопросы направлены на получение информации соответственно о субъекте, объекте, месте, средствах, цели, методах и времени, относящихся к рассматриваемому явлению или событию.
Метод ступенчатого подхода основан на системном анализе причин, определяющих цели разработки, и препятствий на пути выработки конкретных решений. Его реализация должна быть представлена в виде следующей цепочки действий:
¨ определяется конечная цель решения задачи;
¨ выявляется основание для возникновения потребности в новом решении;
¨ находятся противоречия, которые вызывают крайне важно сть решения задачи;
¨ определение препятствий (или ограничений) на пути устранения выявленных противоречий;
¨ осуществляется поиск возможных средств для преодоления препятствий;
¨ строится модель задачи и проверка правильности решения.
Реализация метода способствует систематизации имеющейся информации и преобразованию найденной идеи в техническое решение.
Метод ʼʼматриц открытияʼʼ базируется на морфологическом анализе, но ориентирован, главным образом, на систематическое исследование приемлемого числа исполнения создаваемого объекта. По результатам анализа строится таблица, в строках которой записывают выбранные признаки объекта͵ а в столбцах - эвристические принципы их реализации. На пересечения ряда и столбца в каждую клетку записывают сведения о соответствующих возможных решениях. Реализацию этого метода затрудняет то, что использование в качестве показателей функциональных и конструктивных признаков объекта затрудняет выбор соответствующих эвристических приемов.
Метод функционального изобретательства , ᴛ.ᴇ. , выработка операций реализации технического объекта (физического преобразования, химического превращения и др.) и потребность, которая должна быть удовлетворена с помощью этого объекта. Реализация метода должна быть представлена как последовательность действий по определению функций отдельных элементов технического решения, выявления основной функции, поиска путей изменения последней, поиска методов реализации вспомогательных функций, которые необходимы для осуществления новой основной функции.
Метод функционального конструирования , предложенный Р. Коллером, основан на полном абстрагировании от конструктивных особенностей объекта. Внимание концентрируется на анализе функций, которые данный объект должен выполнять. При реализации уточняется основная функция объекта͵ которую представляют в виде совокупности элементарных парных (прямых и обратных) операций (излучение - поглощение, увеличение - уменьшение, соединение - разъединение, объединение - разделение и т.д.). Метод также предусматривает применение математических и логических операций. Выделение элементарных операций позволило осуществлять комбинаторный поиск их возможных носителей для воспроизведения базовых функций конструируемых объектов. Метод пригоден при автоматизированном поиске конструкций для реализации новых технических решений .
Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) - это комплексная программа, основанная на законах развития технических систем и позволяющая проанализировать исходную задачу, построить ее модель, выявить противоречие, мешающее получению желаемого результата обычными (известными) путями, и найти наиболее эффективный прием разрешения этого противоречия. Сущность АРИЗ описана Г.С. Альтшуллером . Им же предложена классификация изобретательских задач, включающая пять уровней сложности:
1. Задачи, для решения которых достаточно применение средств (устройств, способов, веществ), которые используются по своему назначению. Сам объект не изменяется. В процессе решения достаточен ʼʼпереборʼʼ нескольких, вполне очевидных вариантов. Задача и средства ее решения обычно относятся к одной узкой сфере деятельности.
2. Задачи, в которых происходят некоторые изменения объекта и имеет место переход к отраслевому масштабу. Количество рассматриваемых вариантов решений возрастает до нескольких десятков.
3. Задачи, в которых предполагается значительное изменение объекта. Принципы решения чаще всего заимствуются из других областей техники.
4. Задачи, в которых объект изменяется полностью, а решения основаны на достижениях фундаментальной науки, прежде всего, в области физических и химических эффектов и явлений.
5. Задачи, в которых происходит изменение всей системы, в которую входит объект. Здесь средства решения чаще всего основаны на обширных экспериментальных данных (результаты сотен тысяч - миллионов опытов, собственных и описанных в литературе). Отправной точкой для решения задач этого уровня могут стать научные открытия. К примеру, решающее значение для становления передовых информационных технологий имели два открытия, сделанные в XX веке и отмеченные Нобелевскими премиями. Первое из них - лазерно-мазерный принцип, установленный Ч. Таунсом (США) и российскими физиками Н. Басовым и А. Прохоровым. Второе - интегральные схемы и полупроводниковые гетероструктуры для высокоскоростной и оптоэлектроники, разработанные интернациональным коллективом ученых: Д. Килби (США), Г. Кремером (ФРГ) и Ж. Алферовым (РФ) (цит. по ). Эти открытия создали предпосылки как для улучшения действия ранее существующих устройств, так и создания принципиально новых, которые сегодня широко используются в системах спутниковой связи и Интернета͵ мобильных телефонах и др.
Открытие принципов функционирования природных объектов вооружает изобретателей новыми средствами создания технических решений. Обобщение опыта создания технических решений изобретателями представлено в межотраслевом фонде эвристических приемов . Этот фонд ориентирован на различные области техники и содержит систематизированное обобщенное описание приемов, а также по 2-3 примера решения технических задач, активизирующих техническое творчество на стадии устранения главных недостатков и противоречий прототипа. Структура фонда включает 12 групп эвристических приемов (табл. 1 ).
Таблица 1 .
Методы изобретательского творчества - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Методы изобретательского творчества" 2017, 2018.
Г.Я. Буш
Издательство "Лиесма", г. Рига, 1972
3. ПРАКТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА
3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ
Методы технического творчества, базирующиеся на объективных закономерностях, открытых наукой, являются основой создания новых решений технических задач с общественной значимостью. Известно множество практических методов технического творчества, которые различаются по своей эвристической ценности, уровню разработки, общности применения, четкости определения. Фонд методов технического творчества постоянно меняется. Одни найденные методы решения изобретательских задач становятся стереотипными и используются для решения других задач аналогичного типа. Некоторые методы технического творчества постепенно разрабатываются до уровня жесткого алгоритма и становятся методами решения тривиальных технических задач, причем и сами задачи, решаемые этими методами, становятся тривиальными. Чем более общим является метод решения изобретательских задач, тем дольше он сохраняет свои эвристические свойства.
Методы технического творчества еще недостаточно систематизированы и классифицированы. Научно обоснованные методы технического творчества должны удовлетворять следующим основным требованиям: они должны отражать обобщенный опыт работы изобретателей, быть достаточно понятно определены и легко актуализироваться, должны быть определены возможная роль и место метода в творческом процессе изобретателя и обобщены типовые условия применимости методов. Методы должны иметь единую и четкую классификацию. Следует также обобщить известные приемы комбинирования методов, расчленения их на разновидности, приемы и операции, объединения методов в программы решения изобретательских задач.
Остановимся подробнее на классификации методов изобретательства. Такая классификация может осуществляться по различным признакам.
По признаку общности методы изобретательства можно разделить на всеобщий, общие и частные методы изобретательства. Всеобщим методом изобретательства, как и всякого творчества, является марксистско-диалектический метаметод, причисляемый нами к стратегическим средствам решения изобретательских задач. Общие методы изобретательства применяются для решения широкого круга изобретательских задач в разных областях техники. К таким методам можно отнести методы эвристической аналогии, эвристического объединения, эвристической инверсии и т. д. К частным методам изобретательства принадлежат методы, предназначенные для решения специальных изобретательских задач или задач в определенной, как правило, узкой области техники. В их число входят, например, метод превращения возвратно-поступательного движения во вращательное, метод отдаленной гибридизации, метод компаундирования и т. д.
Следует отметить, что деление методов на общие и частные является условным: практически трудно очертить границу между одними и другими. Кроме того, в изобретательской практике узкоспециальные частные методы нередко применяются для решения ранее не предусмотренных задач и дают в случае успеха, как правило, весьма оригинальные решения.
По признаку детерминированности методы изобретательства можно делить на эвристические и алгоритмические. Жестко детерминированные алгоритмические методы принципиально непригодны для нахождения решения изобретательской задачи, хотя и могут быть использованы в творческом процессе изобретателя для осуществления операций репродуктивного типа.
Эвристические методы (неполные алгоритмы, рекомендации, предписания, не обладающие свойствами детерминированности и обязательной результативности) в настоящее время являются основными при решении изобретательских задач.
По назначению методы изобретательства, применяемые для оптимизации творческого процесса изобретателя, упрощенно классифицируются следующим образом.
По уровню сложности методы изобретательства разделяются на простые и сложные.
К простым причисляют способы постановки, решения, реализации изобретательской задачи, содержащие элементарные операции, применяемые в определенных типовых ситуациях. Таковы, например, метод смешивания ингредиентов вещества, метод применения гибких промежуточных элементов для соединения технических объектов или их частей и т. д.
Сложные методы содержат элементы нескольких простых. Так, метод поэтапной мозговой атаки содержит элементы обратной мозговой атаки, прямой мозговой атаки, двойной мозговой атаки и мозговой атаки экспертов. Простые и сложные методы изобретательства, как правило, применяются для выполнения определенной стадии или шага творческого процесса изобретателя.
В связи с развитием кибернетики в последнее время принято подразделять методы изобретательства на методы, предназначенные для решения изобретательских задач человеком, методы решения изобретательских задач кибернетическими машинами и методы, предназначенные для решения человеком в содружестве с кибернетическими машинами. Некоторые из этих методов могут быть универсальными.
По эвристическому принципу методы решения изобретательских задач можно условно разделить на следующие основные виды: методы эвристической аналогии, эвристического комплекса, эвристического разделения и редукции, эвристической инверсии и методы эвристического комбинирования. Эти основные группы, в свою очередь, делятся на множество методов, имеющих свои особенности и приемы.
Особое практическое значение для изобретателей имеет классификация задач по эвристическому принципу, облегчающему выбор методов для поиска конкретного решения.
3.2. МЕТОДЫ ЭВРИСТИЧЕСКОЙ АНАЛОГИИ
Методы эвристической аналогии основываются на естественном стремлении человека к подражанию. С помощью этих методов изобретательские задачи решаются путем усмотрения аналогичных ситуаций в природе, технике, общественных и других явлениях и использования найденных аналогий для устранения противоречий, создавших проблемную ситуацию.
Простейшие аналогии видит каждый. Обнаружение скрытых аналогий - типичное качество изобретателя. Изобретатель прежде всего тот, кто видит аналогии качеств и свойств, хороший изобретатель тот, кто видит аналогии функций и поведения, наилучший изобретатель усматривает аналогии отношений и пропорций и великий изобретатель тот, кто способен усмотреть аналогии изобретательских задач и средств их решения.
Древнейшей группой методов аналогии является группа методов аналогии с природой. Природа была учителем изобретателя. Первые орудия труда человек находил непосредственно в природе. Потом он стал познавать свойства объектов природы и использовать их для удовлетворения своих потребностей. Так, например, некоторые племена Африки используют навоз в качестве связующего материала, а пепел навоза - как белила.
Начиная рассматривать эвристические методы изобретательства, следует оговориться, что методы аналогии, как и другие эвристические методы поиска решения задач, не гарантируют достижения решения в каждом отдельном случае и могут привести к ошибочным результатам. Так, например, в XVIII веке представляли себе, что условия плавания аэростатов в воздухе имеют полную аналогию с условиями плавания морских судов, поэтому предлагалось много проектов управляемых аэростатов с парусами, веслами и рулями. Управляемые аэростаты д"Артуа, Массэ и Христиана Крамба имели по два весла. Аэростат Гютона де Морво имел прямоугольный руль, аэростат Менье - треугольный руль, аэростат Миолана и Жанины - руль в виде хвоста рыбы. Аэростат Мартина был оборудован вертикальным парусом над корзиной, а аэростат Карры имел целых три паруса. Эти решения по аналогии успеха не имели.
Каждый из эвристических методов имеет свои сильные и слабые стороны, границы применяемости, разновидности, вариации, приемы. Ограничимся перечислением наиболее распространенных эвристических методов с примерами их использования в изобретательской практике.
Метод приспособления природных конструкций и веществ для технических целей предусматривает проведение ряда несложных операций с объектами природы.
Древнейшие галечные орудия представляли собой камни, окатанные движением морской или речной воды и наскоро оббитые немногими ударами в рабочей части. Первый топор в северных областях земного шара изобретен путем приспособления нижней челюсти пещерного медведя
Метод палеобионики заключается в использовании для поиска решения изобретательской задачи прототипов вымерших животных и растений.
Изобретатели Ю. Буштедт, Л. Лагиян, Н. Литвинов изобрели двухъярусную буровую колонну по аналогии с конструкцией зубов вымерших палеоящеров (авт. свид. СССР№ 161008).
Метод биомеханики рекомендует создать конструктивные изобретения по аналогии с механическим принципом действия объектов природы. Русский ученый П Л Чебышев в конце прошлого века разработал "стопоходящую машину", используя принципы движения ног кузнечика.
Метод биохимии рекомендует использовать процессы по аналогии с биохимическими реакциями, ферментами, катализаторами и т. п. Этот метод был использован при создании способов искусственного получения хлорофилла, хинина, мочевины, красителей и др.
Метод биоархитектуры заключается в использовании аналогии с формами, архитектоникой и пропорциями живой природы для решения изобретательских задач. Польский архитектор А Карбовский применил в жилищном строительстве опыт пчел в сооружении восковых сот, которые являются идеальной формой для монолитных конструкций - сотовых стен, ограждений, радиаторов и т. д.
Метод биокибернетики применяется для решения множества изобретательских задач вплоть до воссоздания искусственных биологических структур, процессов и функций, построения кибернетических устройств, способных осуществлять логические операции Создан целый ряд кибернетических устройств для решения интеллектуальных задач по аналогии с природными объектами, как например, "Перцептрон" Ф. Розенблата, "Личность Олдос" Дж. Лоулина, "Гомункулюс" Дж и С. Геллахоннов и др.
Метод аналогии с предметами, явлениями и веществами неживой природы также позволяет в ряде случаев решать изобретательские задачи Так, сотрудник Грозненского нефтяного научно-исследовательского института Я. Мирский для молекулярного раздела нефти создал молекулярные сита на основе аналогии с природными камнями - неолитами.
Метод аналогии с физическими явлениями позволил Г. Галилею изобрести маятник для измерения биений пульса по аналогии с раскачивающейся люстрой в Пизанском соборе.
Метод аналогии с общественными явлениями был использован Т Гротгусом для создания способа и теории электролиза воды. Механизм электропроводности, по Гротгусу, может быть представлен как цепочка последовательных разложений и воссоединений молекул воды и выделение крайних звеньев цепочки в виде свободных элементов у полюса тока. "Цепочка Гротгуса", как писал сам автор, возникла по аналогии с модным танцем того времени "grand chatne".
Метод прецедента применяется для создания новых технических объектов по аналогии с разработанными в прошлом изобретениями. Английский изобретатель Эверитт создал автомат для продажи спичек по аналогии с автоматом для продажи "священной воды", изобретенным еще Героном Александрийским (I век до н э.).
Метод реинтеграции (метод нити Ариадны) заключается в создании нового сложного технического объекта или процесса по аналогии с одной особо значащей деталью, операцией или простым техническим объектом. Известный изобретатель Ф. Цандер в 1930 г. создал свой ракетный двигатель ОР-1 по аналогии с паяльной лампой.
Метод применения стандартных копирующих приспособлений (трафаретов, шаблонов, масок, моделей и т д) использовал Т. А. Эдисон, когда он в 1875 г. создал мимеограф, применив парафиновый трафарет, под который подкладывалась чистая бумага Для размножения печатного текста по трафарету прокатывали валиком, смоченным специальными чернилами.
Метод замещения принципа работы технического объекта эквивалентным использовали проф. А. Лясс и сотрудники из научно-исследовательского института технологии и машиностроения, которые изобрели новый способ уплотнения формовочной смеси путем замещения традиционного принципа другим, эквивалентным: они предложили уплотнять формовочную смесь заливкой. Авторам изобретения в 1967 г. присуждена Ленинская премия; лицензия на него была продана во Францию с правом использования ее в Испании, Португалии и Швейцарии.
Метод замещения конструкций их эквивалентами использовал финский изобретатель Э. Хенриксон при создании новой конструкции замка без пружин, применив" поворачивающиеся шайбы кассового аппарата.
Метод замещения материалов их эквивалентами позволил Т. А. Эдисону в 1900 г. изобрести железо-никелевые щелочные аккумуляторы вместо применявшихся тогда свинцовых аккумуляторов.
Метод протезирования заключается в подборе и замещении элементов технического объекта или живого организма функционально аналогичным техническим устройством, в случае, когда регенерация или замена тождественными запасными частями невозможны. Еще русский изобретатель И. Л. Кулибин в 1791 г. создал весьма совершенные протезы ног. Творческий коллектив под руководством Д. М. Иоффе изобрел протез плеча с биоэлектрическим управлением (авт. свид. СССР № 240176).
Метод увеличения размеров основан на существующей тенденции к увеличению размеров прототипа некоторых технических объектов. Метод прост и применяется с древнейших времен, о чем свидетельствуют гигантолиты, бифасы и мегалитические сооружения каменного века. Так, путем увеличения размеров ножа была изобретена сабля. Прием этого метода: увеличение технического объекта до предельно возможных размеров - гиперболизация,- дал множество новых технических устройств - гигантские экскаваторы, турбины, самосвалы, прокатные станы, корабли, самолеты, дирижабли.
Метод уменьшения был известен уже на заре изобретательства, о чем свидетельствуют микролиты в виде проколок, шипов-вкладышей весом в несколько граммов и даже миллиграммов. Методом уменьшения размеров автомобильного счетчика пройденного пути был изобретен курвиметр для измерения расстояния на картах и чертежах.
Метод моделирования позволяет решать многообразные изобретательские задачи. Для этой цели можно использовать физическое (миниатюрное, партикулярное), математическое и кибернетическое моделирование. Методом кибернетического моделирования зрительного аппарата человека сотрудники центра перспективных исследований компании "Дженерал Электрик" создали биоэлектрический датчик положения - визилог, сигнализирующий о своем положении в пространстве. Визилог может быть использован в космической навигации.
Метод имитации заключается в создании таких технических объектов, которые по форме, цвету, внешнему виду аналогичны какому-то объекту, но по ряду других свойств (например, по химическому составу, структуре) не соответствуют ему. Чукчи для приманки животных изобрели особый инструмент из кости - вабик, имитирующий поскребывание по льду нерпы. Конструкцию детского игрушечного автомата Б. Д. Робустов, С. С. Ферапонтов и М. К. Пучков создали путем имитации боевого автомата (авт. свид. СССР № 242726).
Метод псевдоморфизации предполагает выполнение" одного технического объекта в форме другого, имеющего совершенно иное назначение, с целью создать ложное представление. По методу псевдоморфизации создано огнестрельное оружие в виде тросточки, зажигалка в виде пистолета, авторучка в виде гвоздя, копилка в форме книги, радиоаппарат в виде бумажника и др.
Метод антропоморфизации заключается в создании человекоподобных по внешнему виду технических конструкций. Методом антропоморфизации созданы андроиды - железный "человек-привратник" Альберта Великого, "писец" Ф. Кнауса, "флейтист" Ж. Вокансона, "парикмахер" Г. Грасфельдера, а также куклы, кубки в форме человеческой головы, кариатиды - венчающие части колонн, служащие опорой для антаблемента или арки, и т. д.
Метод аналогии с формой животных и растений целесообразен не только с технической, но и с художественной точки зрения, поскольку пропорциональность, гармоничность, цветовые характеристики природных аналогов могут быть с успехом применены для создания совершенных и красивых технических изделий. Особый кастет, который по форме представляет собой почти точный слепок когтей тигра, изобрели индейцы. В истории изобретательства известны также "летающий голубь" Архита Теренского, швейная машина "белка" С. Б. Эллиторпа.
3.3. МЕТОДЫ ЭВРИСТИЧЕСКОЙ ИНВЕРСИИ
Методы этой группы предполагают поиск решений изобретательских задач в направлениях, противоположных традиционным, в инвертировании технического объекта, изменении расположения элементов объекта, уравновешивании нежелательных факторов средствами противоположного действия. Инверсии можно подвергать сами технические объекты, их элементы, структуру, агрегатное состояние, форму, параметры движения. Некоторые методы инверсии, например, метод инверсии гетерогенных структур в гомогенные, метод деструкции, применяются редко, в основном для решения ряда специальных задач; другие, например, методы антитезиса и компенсации, распространены и имеют универсальные свойства.
Метод инверсии агрегатного состояния веществ применяется с целью достижения технического эффекта путем преобразования агрегатного состояния веществ. Этот метод позволил изобрести холодильные компрессоры, сатуратор, льдогенератор, ингалятор, пульверизатор.
Метод инвертирования заключается в изменении расположения в пространстве традиционного технического объекта (нижней частью вверх или набок), превращении объектов горизонтального типа в объекты вертикальной композиции, перестановке элементов технического объекта в обратном порядке. Стенд для испытания и обкатки гусеничных повозок, созданный изобретателем М. Г. Жарновым, отличается тем, что в качестве бесконечной ленты и поддерживающего механизма применена ходовая часть гусеничной повозки, перевернутая опорными роликами вверх (авт. свид. СССР № 79242).
Метод инверсии плоскости действия технического" объекта позволил изобретателю Э. Берлинеру в 1887 г. изменить плоскость записи звука на валике фонографа Т. А. Эдисона и записать звук на пластинке.
Метод инверсии одних физических величин в другие чаще всего применяется в приборостроении, радиотехнике и электротехнике. Распространенным приемом является инверсия оптических, механических, звуковых, тепловых и других величин в электрические. Так, например, путем инверсии механических колебаний иглы, увлекаемой извилинами звуковой борозды вращающейся патефонной пластинки, в электрические колебания звуковой частоты был создан адаптер.
Метод инверсии вредных сил в полезные позволил инженеру А. Е. Маноцкову создать планер, у которого вибрация крыльев не оказывает вредного воздействия на пилота, а используется для создания дополнительной подъемной силы.
Метод антитезиса заключается в использовании для создания нового технического объекта явлений, процессов, приемов и свойств предметов, диаметрально противоположных традиционным.
Уже на заре изобретательства первобытные племена обрабатывали твердый кремень с помощью более мягкого рога или кости. Изобретатель активной турбины К. Г. Лаваль в 1889 г должен был решить проблему вращения турбины при скорости 30 тысяч оборотов в минуту. Традиционный прием - применение укорочения, утолщения и упрочения вала - не давал желаемых результатов, поскольку добиться точного уравновешивания турбинного колеса практически оказалось невозможным. Лаваль поставил свой знаменитый опыт с гибким валом из камышового стебля и решил проблему методом антитезиса - применением податливого гибкого вала.
Разновидностями метода антитезиса можно считать методы регенерации, рекуперации, инверсии жестких и твердых материалов в гибкие и пластичные.
Методы инверсии асинхронных процессов в синхронные или наоборот заключаются в целесообразном изменении протекания процессов во времени. Изобретатели В. Т. Яшков, А. В. Якименко и А. В. Худяков предложили аудиометр, отличающийся тем, что в нем применен блок синхронизации, содержащий схему совпадения сигнала коммутатора и сигнала начала записи (авт. свид. СССР №240167).
Метод механической компенсации представляет собой уравновешивание нежелательных и вредных факторов механическими средствами противоположного действия. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте хлебопекарной промышленности создан дозатор жидкости, отличительной особенностью которого является то, что для точности дозирования путем уравновешивания поплавка со штоком цилиндра в момент отсечки дозы на штоке укреплен уравновешивающий груз (авт. свид. СССР№ 188695).
Метод компенсации посредством упругих элементов является разновидностью метода механической компенсации. С применением этого метода изобретены вагонные буферы с пружинами для смягчения ударов о препятствия при движении. Аналогичным образом созданы гиреобразные и сальниковые компенсаторы, предотвращающие появление чрезмерных напряжений в стенках трубопроводов при тепловых деформациях.
Методом гидравлической компенсации Ю. В. Селезнев в содружестве с другими изобретателями разработал новую конструкцию пиметра с повышенной надежностью. Особенностью предлагаемого пиметра является то, что устройство для гашения колебаний выполнено в виде гидравлического демпфера (авт. свид. СССР № 217670).
Методом электромагнитной компенсации создан сварочный генератор, изобретенный Г. М. Каспржаком и другими. Генератор позволяет регулировать крутизну фронтов сварочного тока в широком диапазоне. Дополнительные полюсы генератора снабжены демпферными обмотками, создающими динамическую компенсацию их индуктивности при переходном процессе (авт. свид. СССР№ 188605).
Метод оптической компенсации применяется при решении ряда специальных изобретательских задач. По этому методу изобретены оптические компенсаторы в рефрактометрах для уничтожения окрашенной полосы на границе светлой и темной частей поля зрения, а также способ стабилизации космических аппаратов давлением солнечных лучей.
Метод акустической компенсации в изобретательской практике применяется сравнительно редко. Примером его применения может служить изобретение акустических компенсаторов для звуковой пеленгации.
Метод реверсирования заключается в изменении направления вращательного движения в противоположную* сторону. Японские изобретатели Т. Коляма и другие разработали способ колебательного перемешивания расплавленного металла, отличающийся тем, что сосуд с металлом подвергают эпицентрическому вращению-попеременно в прямом и обратном направлении (патент СССР №247141).
Метод реципрокации рекомендует возвращать технический объект или процесс к исходной точке, к начальному состоянию, к прежним условиям. Различают одинарную (метод бумеранга) и многократную реципрокации. Методом реципрокации созданы древние приспособления для добычи огня (рис. 9) - огнивное сверло, огнивная пила, огнивный круг, огнивное сверло с луком, а также способ реципрокативного сверления с поршнем.
Метод инверсии возвратно-поступательного движения во вращательное позволяет повысить быстроходность машин. Ф. Кениг и А. Бауэр в 1811 г. создали плоскопечатную машину, заменив верхнюю плиту печатного станка, производящую возвратно-поступательное движение, круглым барабаном, который вращался, соприкасаясь с нижней плитой печатного станка - талером, и прижимал бумагу.
Метод инверсии вращательного движения в возвратно-поступательное использовали австралийцы Г. В. Уолз, В. Э. О. Холт и Б. О. Левери, разработавшие устройство для формирования крученых нитей, отличительной особенностью которого является осевое возвратно-поступательное движение крутильного механизма, получаемое путем его превращения из вращательного движения кривошипным механизмом (авт. свид. СССР № 247088).
Метод инверсии пути рекомендует изменять направление движения технического объекта или его элемента на противоположное. Граммофонные пластинки Э. Берлинера проигрывались от центра к краю. Французские изобретатели братья Пате предложили способ проигрывания пластинок в обратном направлении - от края к центру. Новые проигрыватели стали называться по фамилии изобретателей патефонами.
Метод инверсии иммобильных технических объектов в мобильные - давно известный и эффективный метод технического творчества. Примером его применения может служить инверсия стационарных крепостей в подвижные осадные башни (Ассирия и Древняя Греция). Аналогичным образом было создано одно из важнейших русских военных изобретений своего времени - подвижная крепость - так называемый гуляй-город.
Методы эвристической инверсии формы технического объекта принадлежат к простейшим методам решения изобретательских задач. Инверсия формы может преследовать различные цели - расширение функций объекта, повышение производительности, удобства обслуживания или достижения другого технико-экономического эффекта.
Методом инверсии формы традиционной поперечной пилы были изобретены циркулярная пила и ее разновидности - лобзик, ленточная пила, ножовка, бугельная пила, лучковая пила, наградка.
Метод инверсии асимметрических конструкций в симметричные применяется для решения ряда специальных задач. Детали, обладающие зеркальной симметрией только в одной плоскости, порождают необходимость применения правых и левых деталей. Оригинальность гироскопического устройства, созданного Л. И. Карчу, заключается в том, что с целью повышения жесткости и равножесткости его конструкций опоры ротора выполнены симметрично относительно геометрического центра подвеса (авт. свид. СССР № 179013).
Метод инверсии симметричных конструкций в асимметрические также позволяет решить ряд изобретательских задач. С применением этого метода были изобретены, например, тиски с асимметрично смещенными губами, позволяющими зажимать в вертикальном положении длинные заготовки.
Методы инверсии стилевых трафаретов и штампов представляют собой приемы художественного конструирования и имеют прямое отношение к изобретательству. Современный художественный стиль в нашем веке пережил несколько трафаретов. Сперва появился стилевой штамп ступенчатой формы. В 20-х и 30-х годах строили ступенчатые небоскребы, радиоаппараты, холодильники, зажигалки, измерительные приборы. С начала 30-х до 40-х годов преобладал стилевой штамп обтекаемой формы.
К этой группе принадлежат методы инверсии ступенчатой, обтекаемой, прямоугольной формы, методы цилиндрических, конусообразных, трапециевидных, клиновидных, призматических, сферических и спиралеобразных конструкций.
3.4. МЕТОДЫ ЭВРИСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
Эвристическое объединение технических объектов, их элементов, веществ, функций, операций и даже технических объектов с живыми организмами лежит в основе методов эвристического комплекса.
В изобретательской практике применяются три схемы комплексного объединения элементов: новое + новое; новое + старое; старое + старое.
В некоторых случаях создание комплекса принципиально просто. Например, путем объединения насоса с такими объектами, как горелка, паровая кастрюля, радиатор, счетчик оборотов и лодка, были получены соответственно примус, паровая машина, калорифер, анемометр и катер без винта. Разумеется, что в комплекс могут быть объединены и не два, а большее количество технических объектов, устройств и элементов. Так, объединенные с тем же насосом ресивер и трубопровод дали компрессор, пресс и манометр - гидравлическую испытательную машину, ручка и перо - авторучку.
Метод интеграции заключается в комплексном объединении технических объектов или элементов, имеющих самостоятельное значение и сохраняющих его после объединения в новом комплексе. Французский инженер Ж. Кюнью в 1783 г. изобрел паровую повозку путем объединения телеги с паровым котлом.
Метод концентрирующей интеграции заключается в создании нового технического объекта путем такого объединения двух или нескольких элементов самостоятельного назначения, при котором они полностью или частично включаются один в другой.
Изобретатель А. М. Пастухов создал удочку для подледного лова с рукояткой, внутри которой смонтированы электромагнит с якорем, гальванический элемент, триггерный преобразователь, регулятор частоты колебаний и противовес со стержнем, а в передней части рукоятки расположен карман для запасных мормышек (авт. свид. СССР № 246956).
Метод создания телескопических конструкций является разновидностью метода концентрирующей интеграции. Изобретатели Н. А. Берчин, О. М. Устинович и Г. Г. Намзер предложили устройство для подвода жидкости к подвижным объектам и для ее отвода, отличающееся тем, что с целью уменьшения утечек жидкости за пределы устройства применены телескопически раздвигаемые подводящие трубы, смонтированные внутри телескопических раздвигаемых отводящих труб (авт. свид. СССР №240191).
Метод пространственного сращения также является разновидностью метода концентрирующей интеграции. Примерами его применения для создания технических объектов могут служить стенные шкафы, радиоаппараты, встроенные в полки или в секретер, зеркало, вделанное в дамскую сумочку, аппараты связи, встроенные в рабочий стол.
Метод агглютинации осуществляется путем присоединения к основному техническому объекту другого, который может и не иметь самостоятельного значения, причем присоединение может осуществляться без изменения конструкции соединяемых объектов и быть временным.
На основе метода агглютинации создан электронный вычислительный центр. К основной машине можно по мере надобности присоединить несколько десятков внешних устройств - перфораторов, накопителей, приспособлений для ввода и печатания информации.
Метод объединения технических объектов посредством применения промежуточных элементов или операций позволил группе изобретателей Рижского государственного электротехнического завода ВЭФ под руководством Ю. П. Поне разработать новый способ установки радиоэлементов с гибкими выводами на платы с печатным монтажом. Оригинальность способа заключается в том, что радиоэлементы закрепляют на пленку с размещенными в отверстиях элементами на плату и после соединения выводов пленку как промежуточный элемент удаляют, например, растворением (авт. свид. СССР № 202258).
Метод объединения нескольких процессов был применен при создании способа переработки отходов титана. Особенность способа заключается в совокупном применении процессов хлорирования исходных отходов титана четыреххлористым титаном в среде хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов при температуре порядка 600-650°С, отделение низших хлоридов титана от примесей и восстановление низших хлоридов титана магнием или натрием (авт. свид. СССР № 188674).
Метод объединения технических элементов или систем с живыми организмами в единую техническую систему является прогрессивным приемом решения изобретательских задач. В США создан сверхчувствительный прибор, фиксирующий запах ядовитых газов. В основе этого прибора живая муха, обладающая высокой чувствительностью к запахам. К ее нервным окончаниям присоединены электроды по которым поступает сигнал о появлении газов.
Метод агрегатирования заключается в создании новых технических объектов путем объединения стандартных технических элементов, имеющих самостоятельное назначение. Методом агрегатирования В. В. Прибылков и И. М. Белянский создали агрегатную самоходную машину для раздачи корма и уборки навоза в свинарниках, содержащую скребковый транспортер, шнек, элеватор для выгребания корма и бульдозер для сгребания навоза (авт. свид. СССР № 127512). Все рабочие органы машины смонтированы на базовой детали - раме стандартного шасси ДСШ-М-14 и приводятся в действие от его двигателей.
Метод объединения унифицированных элементов, узлов, деталей , будучи эффективным методом технического творчества, редко дает решение задания на уровне изобретения. Им пользовался Леонардо да Винчи при создании оригинальной конструкции конюшни. Все здание по проекту Леонардо да Винчи возводилось из унифицированных элементов. В ширину конюшня состояла из трех отделений. Среднее отделение предназначалось для перехода и обслуживания, два боковых - для размещения лошадей. Здание могло быть увеличено в длину наращиванием стандартных секций.
Метод модульных элементов - разновидность рассматриваемого метода - применил еще Поллион Марк Витрувий, который установил модуль для калибров свинцовых водопроводных труб.
Архитектор А. Т. Полянский при строительстве зданий применил объемные модули унифицированно. Использование двух типов объемных модулей позволило построить более 70 зданий пионерского лагеря "Новый Артек", в том числе спальных корпусов, столовых, комнат, приемных и медицинских корпусов, пищевых блоков, костровых площадок, гостиниц.
Метод объединения микромодулей в техническом творчестве интенсивно начал использоваться в конце 50-х и в начале 60-х годов главным образом в электронной промышленности. Микромодуль - это простейший стандартный миниатюрный узел радиоэлектронной аппаратуры, собранный из диэлектрических пластинок с укрепленными на них микроэлементами схем.
Метод был с успехом применен при создании американской стратегической ракеты "Минитмэн-2", оперативно-технической ракеты "Першинг", ракет "Cnappoy-l", "Сайдвиндер", "Фалкон", "Феникс" и др.
Метод смешивания - один из простейших методов физического объединения материалов и веществ. Ф. Гофман в 1718 г. приготовил капли, прославившие его имя, смешав одну часть эфира с тремя частями спирта. Путем смешивания жидкого нитроглицерина с твердым пористым пироксилином А. Нобель изобрел динамит.
Метод легирования широко используют изобретатели для создания новых сплавов. Так, например, А. М. Корольков и Е. В. Безус создали новый сплав на основе меди, содержащий марганец и отличающийся тем, что он легирован цезием и цирконием с целью уменьшить удельное электросопротивление без применения температурного коэффициента электросопротивления (авт. свид. СССР №241673).
Метод непрерывного потока предполагает такое объединение материальных элементов производства, которое позволяет параллельно выполнять процессы, операции и приемы на участке производства и обеспечить непрерывное последовательное движение предмета труда через рабочие места в строго установленном ритме.
Метод непрерывного потока в производстве применяется около ста лет - со времени изобретения конвейера. Одним из первых ленточных конвейеров был "песковоз" русского изобретателя А. Лопатина, предназначавшийся для транспортировки золотосодержащих песков на приисках Восточной Сибири.
Методом увеличения количества одновременно выполняемых функций вместо сохи, лишь царапавшей почву, примерно за два столетия до нашей эры был изобретен плуг, который не только разрезал дерн, но и переворачивал вспаханный пласт.
Одной из отличительных особенностей устройства для гидравлической защиты погружного электродвигателя, предложенного коллективом изобретателей под руководством Б. А. Красикова, является то, что турбина двигателя одновременно выполняет функции пяты (авт. свид. СССР №237469).
Метод увеличения количества последовательно выполняемых функций позволяет создавать универсальные технические объекты. Рижский изобретатель О. Рутенберг предложил кровать-носилки для больных (патент Латвии № 307). Советский изобретатель И. А. Тихонов разработал способ пуска синхронных компенсаторов путем включения машины на время асинхронного режима через пусковой блок. Отличительной особенностью способа является использование пускового блока для последовательного пуска нескольких машин (авт. свид. СССР №239409).
Метод дублирования заключается в удвоении рабочих органов, рабочих позиций, технологических процессов. Латышский изобретатель Я. Абеле предложил граммофонную иглу с двумя заостренными концами (патент Латвии № 1907). Путем дублирования веретен Леонардо да Винчи изобрел двухверетенную самопрялку.
Метод компаундирования состоит в том, что для увеличения производительности параллельно соединяют два технических объекта. Спаривание осуществляется различными приемами: технические объекты устанавливаются параллельно как независимые агрегаты, связываются синхронизирующими, транспортными или другими устройствами, наконец, конструктивно объединяются в один агрегат.
Методом компаундирования древнегреческий изобретатель Ктесибий Александрийский изобрел двухсторонний пожарный насос. Русский изобретатель И. Ползунов в 1763 г. создал двухцилиндровую паровую машину.
Метод резервирования состоит в увеличении количества ненадежных технических объектов для повышения надежности технического объекта в целом.
В 1859 г. по проекту И. Брюнеля в Англии был сооружен корабль "Грейт Истерн", прозванный "Левиафаном", считавшийся чудом своего времени и описанный Жюль Верном в его романе "Плавающий город". Корабль имел трехкратное резервирование двигателей - он был оборудован гребными колесами диаметром 17 м, гребным винтом и парусами.
Метод мультипликации рабочих органов является простым, эффективным и одним из наиболее распространенных в изобретательской практике. Методом мультипликации отдельных блоков Архимед изобрел полиспаст. Русский изобретатель Р. Глинков в 1760 г. сконструировал 30-веретенную льнопрядильную машину, приводившуюся в действие водяным колесом.
Методом мультипликации рабочих позиций Леонардо да Винчи создал серию многоствольных органных пушек. Одна из них имеет 33 ствола, расположенных в три ряда. Одновременно стреляют 11 стволов, оборудованных общим устройством для воспламенения заряда. По этому же методу созданы русская ракетница Петра Первого и скорострельное 44-ствольное орудие А. К. Нартова,изготовленное в 1741 г.
Метод увеличения количества обрабатываемых деталей имеет два основных приема: увеличение количества деталей, обрабатываемых одновременно на одной рабочей позиции, и расширение номенклатуры поочередно обрабатываемых деталей после некоторой переналадки станка.
Первым приемом созданы устройства для одновременной штамповки нескольких одинаковых деталей и кройки носильных костюмов. Второй прием позволил создать так называемые специализированные станки для обработки нескольких однотипных деталей разных размеров. Устройство для штамповки, разработанное рижскими изобретателями В. В. Мерий-Мери и Б. А. Иоффе, содержит несколько гидравлических цилиндров с соответствующей оснасткой. Каждый гидроцилиндр выполняет роль отдельной прессовой головки упрощенной конструкции, позволяющей путем изменения ее положения по уровню и наклону производить переналадку на различные размеры и форму деталей.
Метод мультипликации числа актов и операций , по данным советского историка С. А. Семенова, применялся еще в каменном веке. Использование этого метода дало значительный технико-экономический эффект: возросло количество однотипных заготовок, получаемых из одного и того же объема материала, облегчилась их дополнительная обработка при оформлении орудий, повысились качество орудий и эффективность их использования.
Методом многоэтажных конструкций создан многоступенчатый архимедов винт для откачки воды, описанный Джеронимо Кардано (1501-1577), известный "вольтов. столб", изобретенный Александром Вольта в 1799 г. (рис. 14).
Метод многослойных конструкций позволил коллективу изобретателей, руководимому Ш. А. Фурманом, прийти к идее создания ювелирных изделий, имитирующих драгоценные камни. Особенностью изделий является многослойный интерференционный фильтр с чередующимися слоями металлов и диэлектриков, который позволяет получать различные цвета и оттенки (авт. свид. СССР №189535).
Метод гирлянд заключается в мультипликации аналогичных технических объектов путем их последовательного присоединения к связывающему нитевидному элементу.
Древнейшими изобретениями, созданными по методу гирлянд, являются разного рода ожерелья: из раковин улиток, кусочков скорлупы яиц, зубов зверей и летучих.мышей, змеиных костей, птичьих клювов и сушеных ягод.
Советский изобретатель Б. С. Блинов создал высокоэффективные гирляндные продольные и поперечные гидротурбинные установки.
Метод каскадных конструкций и процессов использовали изобретатели Е. X. Ремпе и Т. М. Грюнберг при разработке способа определения содержания аминокислот и сахаров в корневых высших растениях, отличающегося тем, что с целью уменьшить потери аминокислот и сахаров и определить количество этих веществ жидкую питательную среду из-под растений пропускают через каскад колонок с ионообменными смолами (авт. свид. СССР №249028).
Этот метод заложен в основу конструкции каскадной пламенной печи для обжига ртутной руды и каскадного холодильника.
Метод многоступенчатых конструкций и процессов позволил Ч. Парсону в 1876 г. создать многоступенчатую реактивную турбину.
Метод сплетения основывается на объединении гибких однородных технических элементов. Аборигены Новой Гвинеи изобрели плетеный гамак и спальные мешки из травы киран. Южноамериканские индейцы изобрели "типити" - трубчатый пресс для отжима несъедобного сока из клубней маниоки при изготовлении муки. Трубка пресса сплетается из диагонально расположенных растительных волокон, которые сжимаются, если трубу тянуть за оба конца.
Развитие метода сплетения привело к появлению прядения, вязания, ткачества.
Раздел 2.3 Технологии изобретательства (продолжение)
Серия статей: Введение в ТРИЗ для аналитиков.
Рады приветствовать всех тех, у кого хватает терпения и желания отслеживать каждую следующую статью антологии о ТРИЗ!Краткое превью
В мы подвели временные итоги второй части на том, что начали рассуждать о различных подходах к организации процесса изобретательства.
В этой статье, без лишних прелюдий и «шаманских» танцев с клавиатурой, мы рассмотрим окружение, эволюционные предпосылки появления ТРИЗ и её «соперников», обусловленные факторами развития человеческого мышления в области технологий и инноваций.
Подходы к процессу «изобретательства»
Процесс творчества, с момента своего проявления в человеческой деятельности, постоянно привлекал к себе особое внимание. Сначала, как нечто необыкновенное и заповедное. Затем, как чарующее и привлекательное действо. Потом, как элемент пристального рассмотрения и изучения.
Человеческая натура, в сути своей, является мятежной субстанцией. Она стремится «раскрыть», «пощупать», «разузнать» и, в конечном итоге, использовать себе во благо любой окружающий её предмет и явление. В этом, пожалуй, и есть смысл любого прогресса. Каждый раз, когда человек «заучивает» тот базис, на котором он находится, ему становится на нём тесно и не комфортно. После этого, используя «забетонированный» прочный фундамент (вот тут становится важно, чтобы этот фундамент был по-настоящему прочным и основательным) специалист начинает новые искания и исследования, с целью переосмысления существующих артефактов и освоения нового.
Таким образом, становится понятно, что каждая следующая теория появляется на основе/благодаря предыдущим и только в тот момент, когда есть группа умов способных оценить прогнозируемые результаты от её использования.
Исторически, складывались 3 основных группы методов, описывающих процесс творчества.
Первая группа – «Бабочки в моей голове»
Первая группа подходов описывает творчество, как абсолютно стохастичный процесс, который практически не поддается управлению и «происходит» только в те моменты, когда на человека «спускается» озарение, заряд энергии, который приводит бабочек в броуновское движение.
Сторонников этого подход, до последнего момента, (середина прошлого века) было большинство. Объяснить это можно тем, что творчество «исторически» считалось уделом избранных, которым повезло «вытянуть» счастливый билетик. Подтверждалось это тем, что эти избранные (вполне уместно будет в дальнейшем приводить слово «гении») отличались от окружающих по многим факторам (поведение, внешность и т.д.). Но, в момент рассмотрения явления гениальности стало ясно, что каждый гений может быть классифицирован по ряду признаков. Часть из этих характеристик является врожденными, а часть приобретенными. Какие из них отвечают за пресловутую гениальность не вполне понятно, так что, возможно, в ближайшее время появятся теории, которые обоснуют технологию введения личности в состояние гениальности (за большие заслуги) и обратно (соответственное, за провинности) :) .
Вторая группа подходов опирается на логический подход к построению цельной модели проблемы и ее окружения, с итогами, в виде систематических выявлений всех возможных вариантов проблем. В этой группе методов проявляется первый «бунтаризм» человеческой натуры и нежелание идти по укатанной тропе, сплавляться по течению.
Третья группа – «Творчество по полочкам»
В третьей группе постулируются принципы системности, которые основаны на том, что первоначально следует разобраться в сути проблемы, выявить элементы и свойства, которые являются результатами противоречия и устранить его.
Из-за кажущейся сложности, именно третье направление оставалось самым неразвитым до последнего времени. Есть множество факторов, благодаря которым это направление получило столь бурное развитие в последнее время. ТРИЗ является одним из таких факторов.
Работа по анализу патентного «поля», которую проделал Генрих Саулович Альтшуллер, явилась краеугольным камнем развития и популярности предложенных им алгоритмов, за счет четкого научного обоснования и абсолютно прозрачной и доступной логичности его идей.
Вторая группа – «Немного логики»
В начале XX века немногих пытливых умов стала не устраивать повсеместно распространенная, подавляющебытующая первая группа методов, да и, наверное, человеческое сознание созрело для того, чтобы «принять» на себя ответственность за то, что человеку самому по себе подвластно управлять творчеством и быть хозяином своих свершений.
В преддверии ТРИЗ появились методы, актуальность которых подтверждена и на сегодняшний день. Они представляют собой «переходные» стадии 3-ех вышерассмотренных групп методов. Практически все из них получили свое применения в бизнесе, преподавательстве и т.д.
Метод фокального объекта (МФО)
Сформулирован в 20-ых годах XX века Ф. Кунце и в дальнейшем (50-ые) усовершенствован Ч. Вайтингом.
Его суть состоит в том, что объект рассмотрения фиксируется в фокусе внимания, после чего он сопоставляется со случайно выбранным объектом реального мира (животное, бытовой предмет и т.д.). В дальнейшем, соединение свойств зафиксированных объектов может (ключевое слово) привести к оригинальным идеям для изменения первоначально исследуемого объекта.
Brainstorm (Метод мозгового штурма, ММШ)
Сформулирован в 40-ых годах XX века А. Осборном.
Пожалуй, один из самых распространенных методов генерации идей на сегодняшний день. Суть метода заключается в спонтанном и не критикуемом процессе генерации идей всеми участниками данного метода, с последующим подробным анализом и выделении наиболее оптимальных/приемлемых кандидатов на «победу». Метод получил довольно широкое распространение в бизнес среде за счет быстрого поиска возможного (опять же, ключевое слово) решения проблемы. Ориентирован, в отличие от предыдущего, на командную работу.
Синектика (С)
Сформулирован в 50-ых годах XX века У. Гордоном.
Метод «Синектика» является качественным и более социально направленным шагом вперед (или в бок) по сравнению с методом Brainstorm. Он не очень популярен в нашей стране за счет сложного модерирования процесса генерации идей. Описанная в нем технология работы с командой слишком сложна. Она требует от организаторов данного метода развития членов команды с их последующим тесным взаимодействием. Критика (в отличии от метода мозгового штурма), на этапе генерации, поощряется, но критика должна быть сугубо конструктивной и направленной только в адрес конкретной идеи, а не дай бог, в адрес участника процесса. Возможная психологическая закрепощенность критикуемых субъектов должна «сниматься» модераторами за счет мотивирующей психологической работы с ними.
Метод морфологического анализа (ММА)
Сформулирован в 60-70-ых годах XX века Ф. Цвикки.
В основе метода находятся идеи «всеобщего синтеза», предложенные Беренсом. Строго говоря, данный метод сложно считать простым методом генерации идей, в отличие от ранее рассмотренных. Его затруднительно использовать без компьютерной поддержки процесса «изобретательства». Ядром метода является матрица параметров, сочетание вариантов которых должно приводить к оптимальному варианту решения. Результативность метода зависит от того насколько правильно и корректно выбраны параметры и их варианты. Метод сложный, но он не направлен на командную работу и ему можно обучить.
Латеральное мышление (ЛМ)
Сформулирован в 60-70-ых годах XX века Э. Де Боно.
Латеральное мышление является методом, который представляет собой систему развития и «побуждения» центрального объекта любого из нижерассмотренных методов, речь, конечно же, о мыслителе. Направления поиска идей в ЛМ, стимулируют интуицию, позволяют «обозревать» решение и все его аспекты, увидеть подходы, приводящие к достижению результата. Но, метод латерального мышления всё также остается «пассивным» методом, который не предоставляет изобретателю определенного инструмента решения задач, а лишь «уповает» на удачное стечение многих обстоятельств, но не предполагает попытки управлять ими. ЛМ, по скромному мнению является более комплексным и персононаправленным совершенствованием ММШ.
Нейролингвистическое программирование (НЛП)
Проводя параллель с предыдущим методом (ЛМ) уместно будет сказать о том, что метод нейролингвистического программирования является «спиральным» продолжением метода «С». НЛП предоставляет богатый инструментарий (О, наконец-то!) по работе с индивидуумом, в результате применения которого возможно решение довольно сложных задач (освоение иностранных языков, преодоление отрицательных черт характера и т.д.). Обширная классификация подходов к преодолению проблем позволяет считать данный метод научным. Объем переработанного материала, послуживший фундаментом для НЛП, колоссален. Но данный метод является более (наверное, слово «совсем» точнее описывает его содержание) психологическинаправленным, чем технически. Многое в НЛП зависит от личности конкретного изобретателя.
Итоги
Предложенный обзор методов генерации идей составлен авторами, преследующими две основные цели.
Первая цель, вводно-комплексная, включает в себя следующие пункты:
- Cоставить/обновить у интересующегося коллеги представление о разнообразии методов, существующих на данный момент для процесса генерации идей
- Выработать представление о предпосылках появления каждого метода
- Оценить назначение каждого метода, которое позволит представить объективную картину преимуществ и недостатков, которыми обладает каждый конкретный инструмент
Понимая с какой целью создавался метод становится возможным его целевое и результативное использование.
Вторая цель, подготавливающе-катализаторная:
- Продемонстрировать шаги, предпосылки, окружение ситуации, которая бытовала в активности генерации идей
- Выявить очевидные направления развития данной активности, которые были необходимы для решения поставленных перед инженерно-аналитическим сообществом задач
- Подготовить читателя к ТРИЗ:)
Начиная с метода морфологического анализа начинает прослеживаться явное смещение тренда создаваемых методов с сугубо «социально-гуманитарного» направления в область более высокоинтеллектуальных, фундаментальных и логическиобоснованных методов, но, при этом, качественного «прорыва», перехода на другой тип используемых технологий, не происходит. Явным минусом всех приведенных методов является усиление только «человеческой» составляющей.
«Пользователям» не предлагается универсальный технический инструмент, который был бы свободен от множества, сопряженных с личностью «мыслителя», факторов. Не было инструментально-системного подхода к рассматриваемой задаче в целом, и к противоречию, лежащему в её основе, в частности. По настоящему системными методами их считать неправильно по причине очевидной односторонности.
Классическая ТРИЗ
Вот именно в таком методологическом «поле» и стало возможным появление теории решения изобретательских задач. Именно, так:) . Многие теории, вследствие того, что «мир» был к ним не готов, по причине их «опережающих» действительность идей развития (гениальности, если хотите), отвергались или откладывались на дальнюю полку. Ситуация с появлением ТРИЗ, была немного иной. Инженерам было необходимо что-то, позволяющее решать им, поставленные временем, руководством, государственным устройством и т.д. задачи.
В таких условиях профессиональное сообщество созрело для того, чтобы быть готовыми воспринять инструмент, который предлагал решение практически любой проблемы, представленной перед изобретателем в нужной форме.
Труд, созданный Генрихом Сауловичем Альтшуллером – это титаническая работа по анализу библиотеки патентов (с последующим синтезом полученной информации), существующих в СССР открытий и изобретений, на предмет кластеризации и классификации направлений мысли, представленной в них. Количество проанализированных патентов было колоссальным. По результатам своей работы Генрих Саулович смог сделать качественные выводы, опирающиеся на количественное обоснование, выявить закономерности технологии открытий и представить их в виде своей теории. Безусловно, Альтшуллер, не был тем, кому первому в голову пришла мысль о том, что эффективность большинства изобретений человечества низкоэффективна. Сам Альтшуллер в своей деятельности ссылался на К. Маркса и Ф. Энгельса («заигрывание» с временем и «режимом» здесь не при чем, так как именно из-за критики режима Генрих Саулович, в последствии, и был «закрыт» в научном «ящике»), которые в своих работах определили признаки и фазы эволюции изобретений, технологий, труда человека/работника. В основе его примеров лежат следующие идеи:
- Изобретение – преодоление противоречия
- Противоречие – это следствие неравномерного развития отдельных частей технических систем
Вот на такой интригующей ноте мы и закончим данную статью.
Не скучайте, развивайтесь, совершенствуйтесь, до скорой встречи!
