Основы инженерного творчества



страница4/9
Дата28.06.2015
Размер1,48 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

4. Методы систематизации поиска


4.1. Метод контрольных вопросов

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

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

1. Какое новое применение технического объекта вы можете предложить?

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

3. Какие модификации технического объекта возможны?

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

5. Что можно в техническом объекте уменьшить?

6. Что можно в техническом объекте заменить?

7. Что можно в техническом объекте преобразовать?

8. Что можно в техническом объекте перевернуть на­оборот?

9. Какие новые комбинации элементов технического объекта возможны?

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

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

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

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

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

4.2 Метод морфологического анализа

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

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

По самому простому варианту морфоанализа составляется морфологическая карта.

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

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

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

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

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

Реально составляют многомерные таблицы, имеющие десятки морфологических признаков и десятки вариантов по каждому признаку, – в результате получается морфо­логический ящик. Ф. Цвикки составил ящик, в котором содержалось 36 864 типа реактивных двигателей (в 1951 году), а ранее, в 1943 году, у него получился небольшой «ящичек», содержавший 576 вариантов двигателя, в числе которых оказались и секретные немецкие самолет-снаряд «Фау-1» и ракета «Фау-2».

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

При использовании метода рекомендуется придерживаться следующей последовательности операций:



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

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

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

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

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

Главное в этом методе – получение множества сочетаний характеристик.

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

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

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

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

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

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



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

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

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

Однако, несмотря на усовершенствование метода морфологического анализа, общим недостатком его остается отсутствие практичного, универсального спо­соба оценки вариантов сочетаний элементов и парамет­ров, отбираемых для использования. Неопределенными и далеко не всегда оптимальными являются и ха­рактеристики новых устройств или технологий, в ос­нову формирования которых положена та или иная отобранная, ранее неизвестная комбинация параметров.

Достоинства метода:


  • Идеи порождаются за счет расширения области поиска проектных решений.

  • Дает возможность не упустить ни одну комбинацию выявленных элементов.

  • Простота представления информации.

Недостатки:

  • Сложность сформулировать классификационные признаки, которые должны быть существенными для проектной ситуации.

  • Требуется глубокое знание предметной области.

  • Лучше работает в хорошо исследованных областях.

Практика показала, что метод морфологического анализа, расширяющий область поиска, можно применять при совершенствовании, модернизации действующих и проектировании новых технических и других систем. Но, когда требуется высокий уровень решений, с помощью этого метода такое решение достигается редко и оно не гарантировано.

1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница