Порівняння різних методів пошуку нових технічних розв’язань

Зміст

Вступ………………………………………………………………………………….2

1. Технологія винахідництва……………………………………………...….3

2. Відомі прийоми теорії рішення винахідницьких задач………………….7

3. Раціональна тактика розв'язання винахідницьких завдань……………...9

4. Алгоритм розв’язання винахідницьких задач……………………….…12

5. Порівняння різних методів пошуку нових технічних розв’язань……..15

Висновок……………………………………………………………………………17

Список використаної літератури……………………………………………….…18

Вступ

Людство переступило поріг третього тисячоліття. Наше суспільство пов'язує свої надії з очікуваними змінами. У цих умовах неприпустимо залишатися на позиціях формалізму і догматизму, які в інженерній, особливо наукової та навчальної діяльності, нівелюють здібності і залишають в тіні творчу індивідуальність особистості.

Існує багато підходів до опису процесу творчості. В одних описується діяльність видатних учених, педагогів, мислителів, підприємців, артистів та інших творчих особистостей.

В інших підходах розглядаються проблеми методології творчості при винахідництві і системний підхід в них явно не використовується, входить якось інтуїтивно і підміняється іншими поняттями.

Метою даної роботи є вивчення алгоритму рішення винахідницьких задач. 

До середини XX століття винахідницькі задачі вирішувалися «методом проб і помилок» зміцнюючи переконання, що прагнення розкрити секрети творчості безперспективно. 

Приблизно з середини 40-х років в Америці і Європі з'являються публікації відразу про кілька методах вирішення творчих завдань: «мозковий штурм», «синектика», «морфологічний аналіз», «метод контрольних питань», «метод каталогу», «метод фокальних об'єктів ». Вони засновані на принципі активізації висування і перебору варіантів. [11, с. 39]

Основна ідея ТРВЗ: розвиток технічних систем визначається об'єктивними, пізнаваними закономірностями. Цим законам підкоряється розвиток будь-яких технічних систем - від кавоварки до космічної станції. Мета розробки - дати кожній людині (незалежно від таланту і здібностей) реальну можливість робити винаходи. У цьому полягає актуальність даної теми. Адже темпи технічного прогресу безпосередньо залежать від винахідників, а економічні успіхи - від темпів технічного прогресу.

1. Технологія винахідництва

Винахідництво — це розв’язання певної суперечності. На зовнішньому рівні суперечність існує як конфлікт між вимогами суспільства до технічного об’єкта, системи і неможливістю останніх задовольнити ці вимоги. На внутрішньому — це необхідність мати протилежні властивості й виконувати протилежні дії. [6, с. 74]

На підставі аналізу описів винаходів з патентного фонду передових країн світу Г. С. Альтшуллеру у 60-х рр. ХХ ст. вдалося встановити, що винаходи, які визначають розвиток техніки, створюються внаслідок подолання технічних суперечностей. Він виявив 40 основних, а разом із додатковими — 100 типових принципів розв’язання технічних суперечностей, які давали мож­ливість долати типові винахідницькі проблеми.

Алгоритм вирішення винахідницьких завдань складається з трьох стадій:

1) аналітичної (вибору завдання, визначення його головного ланцюга, вияву вирішальної суперечності, віднайдення її безпосередньої причини);

2) оперативної (дослідження типових прийомів вирішення у природі, в техніці, пошуки нових прийомів вирішення шляхом здійснення змін у межах системи, в зовнішньому середовищі, в суміжних системах);

3) синтетичної (введення функціонально обумовлених змін у систему, функціонально обумовлених змін у методи користування системою, перевірка придатності отриманого принципу до вирішення інших завдань). [2, с. 46]

Алгоритм винаходів базується на законах розвитку технічних систем: повноти частин системи (згідно з ним необхідними умовами принципової життєздатності технічної системи є наявність і мінімальна працездатність основних частин системи — двигуна, робочого органу, трансмісії, пульту управління); наскрізного проходу енергії по всіх частинах системи; нерівномірності розвитку частин технічної системи (чим складніше вона, тим більш нерівномірно розвивається); підвищення динамічності технічних систем; підвищення ступеня ідеалізації технічних систем. [12, с. 91]

Розвиток теорії винахідництва відбиває розвиток науки і техніки, оскільки нові методи аналізу і засоби розв’язання вина­хідницьких завдань виявлялися шляхом вивчення нових винаходів, зокрема, в нових, прогресивних галузях техніки. Поєднання на підставі законів розвитку технічних систем типових прийомів усунення технічних суперечностей та цих явищ дає змогу отримати стандартні рішення винахідницьких завдань. Якщо прийом містить у собі логіку усунення суперечності, то явище — принцип дії, який здатний цю логіку реалізувати. Причому типові завдання, які відбивають загальні етапи розвитку технічних систем у будь-яких галузях техніки, можуть мати типові, або так звані стандартні рішення. Вони розподілені за класами: до першого класу належить побудова і розвиток речовинно-енергетичних структур технічних систем; до другого класу — розвиток речовинно-енергетичних систем; до третього класу — перехід до надсистем та на мікрорівень, що вказують на потребу створення принципово нових систем при вичерпанні можливостей тих, що існують; до четвертого класу — стандарти на виявлення й заміну технічних систем (перший підклас цього класу — «шляхи в обмін», другий підклас — синтез вимірювальних систем); до п’ятого класу — стандарти на використання стандартних рішень, пов’язаний з використанням різних шляхів у обмін обставин, які не дають змоги використовувати не тільки традиційні засоби, а й засоби, передбачені попередніми класами стандартів (інакше кажучи, це «хитрощі» з використання винахідницьких «хитрощів»).

Для своєчасного виявлення винахідницьких завдань може бути використаний функціонально-вартісний аналіз, за допомогою якого встановлюють зону надмірних витрат на виготовлення технічного об’єкта і ставлять завдання щодо їх зниження. Це завдання переводиться у суто технічне — зменшення ваги або заміни інших технічних та фізичних параметрів об’єкта чи способу його обробки. Під час розв’язання завдання спочатку з’ясо­вується технічна суперечність, а потім уже застосовується теорія винахідництва — її методи та засоби. [8, с. 104]

Спроба використати теорію винахідництва для вирішення завдань, пов’язаних із встановленням причин небажаних явищ (виробничого браку, аварій тощо), а також до завдань із розв’язання деяких наукових проблем, привела до появи методики з розв’я­зання дослідницьких завдань. Суть методики полягає у трансформації дослідницького завдання «як це сталося» у винахідницьку — «як це зробити» і розв’язанні її шляхом встановлення суперечності.

Ця методика стала також основою так званого диверсійного підходу, коли в процесі розробки технічного об’єкта (верстата, хімічного апарату, будівлі тощо або технології виробництва) ставиться навмисне завдання пошкодити або зруйнувати об’єкт. Після отримання відповідей ставиться нове завдання — як запобігти такому впливові, природному чи штучному, випадковому чи навмисному.

Ще одна ефективна методика, заснована на використанні теорії винахідництва — методика модернізації технічних систем, що традиційно використовується для підвищення їхньої конкурентоспроможності. На підставі проведеного патентного пошуку встановлюються провідні об’єкти-аналоги, які мають технічні показники, що забезпечують їхню конкурентоспроможність. Визначається: за допомогою яких властивостей та дій об’єкти мають такі показники. Потім ставлять винахідницьке завдання з надання цих властивостей або дій, що модернізують об’єкт. Фор­мулюється технічна суперечність, використовуються методи та засоби теорії винахідництва для її розв’язання.

Для полегшення використання теорії винахідництва при роз­в’язанні практичних винахідницьких завдань було створено ком­п’ютерні програми «Інструментарій винахідника» та «Винахідницька машина». Це програми діалогового типу. Комп’ютер ставить винахіднику запитання по ходу аналізу завдання та пошуку його рішення, правильні відповіді на які дають змогу поступово наблизитися до рішення, програми побудовано на основі типізації як самих винахідницьких завдань, так і етапів їх розв’язання. [3, с. 119]

Перевагою «Інструментарію винахідника» є методика ретельного аналізу проблемної ситуації, вибору напрямків ходу рішення: розв’язувати надане завдання, або ж, проаналізувавши стан об’єкта, шукати шлях у обмін. Тобто можна сформулювати й вирішити завдання, яке дасть можливість здійснити перехід у розвитку технічної системи на якісно новий рівень. Корисним є й те, що три групи основних засобів розв’язання винахідницьких завдань — типові прийоми подолання технічних суперечностей, стандартні рішення винахідницьких завдань та фізичні, хімічні й геометричні явища, об’єднані в єдиному інформаційному комплексі, пов’язаному з логічним апаратом методики розв’язання винахідницьких завдань. [6, с. 148]

Комп’ютерна програма «Винахідницька машина» складається з 4-х основних блоків: «ВМ-прийоми», «ВМ-стандарти», «ВМ-ефек­ти», «ВМ-функціонально-вартісний аналіз». Кожна з них містить алгоритмічну частину, яка пов’язує вирішення завдання з відповідною базою даних, а програма «ВМ-функціонально-вартісний аналіз» після проведення відповідного аналізу і формулювання винахідницького завдання дає змогу застосувати для його розв’язання всі три блоки — «ВМ-прийоми», «ВМ-ефекти» та «ВМ-стандарти».

Слід відзначити, що як логіка, так і діалектичні та синергетичні засоби теорії винахідництва можуть бути використані для розв’язання не тільки технічних, а й інших завдань, пов’язаних з перетворенням як мате­ріальних, так і організаційних систем у будь-якій галузі людської діяльності. Пов’язане це з тим, що у величезному фонді винаходів знайшли своє відображення загаль­ні завдання і шляхи розвитку об’єктів, а теорія винахідництва дала можливість виявити методи та засоби, які, маючи діалектичну природу, можуть бути шляхом узагальнення перенесені на інші галузі людської діяльності (економічну, підприємницьку, організаційну, управлінську, науково-дослідну, образотворчу). [8, с. 93]

2. Відомі прийоми теорії рішення винахідницьких задач

Рішення задач з «Теорії рішення винахідницьких задач» (ТРВЗ) поділяються на п'ять рівнів, на кожному рівні різний витрата часу на рішення.

Наприклад, на перший рівень витрачається зазвичай кілька десятків хвилин, на другий - кілька годин, третій - кілька днів, четвертий - один-два тижні максимально. На дослідження умов постановки задачі йде від 50 до 90% загального часу рішення. Чим вище рівень вирішення - тим вища ефективність його впровадження. [2, с. 81]

З часом на базі ТРВЗ з'явилися різні методи та методології, які мають конкретну спрямованість. 

Розробки показали відмінні результати, ТРВЗ набула поширення не тільки у нас в країні, але і за кордоном. Книги з ТРВЗ були видані в США, Великобританії, Японії, Швеції, Фінляндії, Німеччини, Болгарії та інших країнах. 

У 1989 р. була утворена міжнародна асоціація ТРИЗ. Тоді ж на ринку вперше з'явився програмний продукт «винаходити машина», що базується на деяких ТРВЗ - технологіях і допомагає інженерам вирішувати їхні професійні проблеми.

Методологія вирішення проблем будується на основі загальних законів еволюції, загальних принципів розв'язання суперечностей і механізмів вирішення конкретних практичних проблем. 

ТРВЗ включає в себе [3, с. 117]: 

- Механізми перетворення проблеми в образ майбутнього рішення; 

- Механізми придушення психологічної інерції, яка перешкоджає пошуку рішень (неординарні рішення важко знаходити без подолання стійких уявлень і стереотипів); 

- Великий інформаційний фонд - концентрований досвід вирішення проблем. 

«Прийоми» - історично перша форма ТРВЗ. Це досить конкретні рекомендації типу «зробити навпаки»: замість дії, що диктується умовами завдання, здійснити зворотну дію; зробити рухому частину об'єкта або зовнішнього середовища нерухомою, а нерухому - рухомої; повернути об'єкт «догори ногами», вивернути його. Прийомів було виявлено більше сорока.

Більш розвинена форма ТРВЗ - рекомендацій - «Стандарти». Зараз їх відомо більше сімдесяти. Як правило, стандарт - це конгломерат, поєднання прийомів, геометричних, фізичних, хімічних та інших ефектів, а також законів розвитку різних систем. Стандарти повніше, ніж прийоми, відображають логіку розвитку (зокрема, технічних систем). Ефективність системи може бути підвищена шляхом об'єднання з іншою системою (або системами) у більш складну бі-або полисистему. Це як при об'єднанні кількох коротких жорстких ланок можна отримати ланцюг або браслет, що володіють новою властивістю - гнучкістю. 

Наступний блок ТРВЗ - «Інформаційний фонд». Практика навчання ТРВЗ, рішення винахідницьких завдань показує, що часто сильні рішення завдання пов'язані з використанням ефектів, що виходять за межі спеціальності вирішального. Тому в рамках ТРВЗ були створені покажчики різних явищ і ефектів: фізичних, хімічних, геометричних. [11, с. 97]

Алгоритм рішення винахідницьких задач (АРВЗ) - комплексна програма алгоритмічного типу, заснована на законах розвитку технічних систем і призначена для аналізу та вирішення винахідницьких завдань. АРВЗ виник і розвивався разом з теорією розв'язання винахідницьких завдань, будучи її ядром. Спочатку АРВЗ називався «методикою винахідницької творчості». 
Вперше словосполучення «алгоритм розв'язання винахідницьких завдань» використано в додатку «Техніко-економічні знання» до тижневика «Економічна газета» у вересні 1965 р. Надалі модифікації АРИЗ включали вказівку на рік публікації, наприклад АРИЗ-68, АРИЗ-71. 

АРИЗ заснований на діалектичному підході до процесу винахідництва, на використанні не тільки об'єктивних закономірностей розвитку техніки, а й усієї найбільш цінною для винахідництва інформації з різних областей знань. 
Він являє собою програму послідовних операцій щодо виявлення та усунення протиріч, що дозволяє крок за кроком переходити від розпливчатою вихідної ситуації до чітко поставленої задачі, потім до гранично спрощеної моделі задачі і до суперечностей, які лежать на шляху вирішення завдання.