Методы поиска новых технических решений

3. Методы поиска новых технических решений.

Любой вид инженерной и научной деятельности всегда сопряжен с поиском новых технических средств.

Создание нового технического средства всегда диктуется определенной потребностью в нем. Реализация по­требности всегда начинается с некоторого пионерского    техничес­кого средства. Пока существует потребность в техническом средстве продолжается процесс его конструктивной эволюции от поколения к поколению.

Анализ эволюции технических средств показывает, что основная и характерная причина перехода к следующему поколению заключается в устранении главного или главных недостатков в су­ществующем поколении технических средств. При этом главный недос­таток чаще всего связан с улучшением какого-либо критерия или нескольких критериев. Главный недостаток уст­раняется, как правило, путем определенных изменений технического средства.

Найденное и реализованное на практике новое техническое решение (средство) в последующих по­колениях улучшается за счет изменения параметров. Эта эволюция продолжается до приближения к глобально оптимальным (для данной структуры) значениям параметров, после чего становится невозмож­ным существенное улучшение их. В этот период для данного класса технических средств происходит микрореволюция — переход к новому, более совершенному техническому решению в рам­ках одинакового с прежним принципом действия. После этого происхо­дит исчерпание по параметрам нового технического решения и переход к следующему, более совершенному опять в рамках прежнего принципа действия.

Указанный переход происходит до тех пор, пока не произойдет исчерпание принципа действия. В этот период для данного класса технических средств может произойти макрореволюция — переход к новому более эффективному, прогрессивному принципу действия, если существующий научно-технический потенциал предоставляет такую воз­можность и одновременно имеется социально-экономическая целесооб­разность. После этого начинается процесс последовательного исчер­пания технических решений по параметрам в рамках нового принципа действия. Если же нет условий перехода к новому принципу действия, то процесс конструктивной эволюции приостанавливается, и длитель­ное время воспроизводятся технические средства одинаковой конструк­ции.

По этому поводу очень образно и выразительно заметил американский ученый М. Оукшот: "Можно считать, что любое достижение заведо­мо несовершенно, а любое совершенство ценно лишь как зародыш совершенства, которое само является иллюзией".

В целом процессу эволюции присущи две особенности - непрерыв­ность и цикличность. При создании нового технического устройства обычно имеются значительные ре­зервы, заложенные в самом принципе действия, но использованные вна­чале далеко не полностью. Поэтому при сохранении этого принципа действия в его рамках осуществляется довольно продолжительный про­цесс усовершенствования. Практически всегда оказывается, что техни­ческие объекты и средства отмирают в момент своего наивысшего рас­цвета, т.е. тогда, когда они достигли верха совершенства. Сам процесс наступает не тогда, когда эксплуатируемые сооружения или машины окончательно перестанут удовлетворять потребительским свойствам, а тогда, когда дальнейшее совершенствование их в процессе техничес­кого творчества человечества прекращается.

Процесс поиска новых технических решений — творческий процесс. Его трудно разложить на составляющие части, выделить в нем главные и второстепенные элементы. Еще труднее сформулировать законы. Но некоторые принципиальные методы поиска новых решений к настоящему времени выработаны. Можно выделить следующие из них:

–  метод проб и ошибок;

–  метод эвристических приемов;

–  метод контрольных вопросов;

–  метод мозговой атаки;

–  синектика;

–  морфологический анализ;

–  алгоритм решения изобретательских задачь;

–  автоматизированный синтез технических решений.

Метод проб и ошибок заключается в бессистемном последовательном выдвижении и рассмотрении всевозможных вариантов. Решая поставленные задачи этим методом инженер опирается на предшествующий опыт: припоминает некоторые задачи из своей практики, обращается к публикациям, патентной информации, пользуется сведениями из производственного опыта. Если выдвинутая идея оказывается неудачной (ошибочной), ее отбрасывают и выдвигают новую. Правила выдвижения новой идеи отсутствуют. Пробы и ошибки могут быть мысленные или экспериментальные. Например, Колумб открыл Америку отчасти благодаря ошибкам.

При применении метода проб и ошибок возможно три случая:

–  первый случай — предшествующий опыт помогает в поиске новых решений;

–  второй случай — предшествующий опыт нейтрален;

–  третий случай — предшествующий опыт мешает.

Пример — Эдисон поставил тысячи опытов по одному узкому вопросу — поиску материала для нитей накаливания лампочки, проводит их целый институт.

Метод эвристических приемов возник в 40-50 годы как развитие метода проб и ошибок. Цель метода — повысить вероятность нахождения новых решений за счет набора различных приемов. Всего к настоящему времени выработано около 40 приемов. Рассмотрим основные из них:

–  прием дробления, заключающийся в разделении объекта на составные части;

–  прием вынесения, заключающийся в отделении от объекта мешающих частей и выделении единственно нужных;

–  прием повышения местного качества, заключающийся в улучшении отдельных частей объекта;

–  прием асимметрии, заключающийся в переходе от симметричных форм к асимметричным (например, в вантовых мостах);

–  прием объединения, заключающийся в соединении различных элементов в целое, например, рамные конструкции;

–  прием использования объекта по другому назначению, например, авторучки, заполненной вместо чернил маслом, при сборке часовых механизмов;

–  прием "антивеса", например, пневмоконструкции;

–  прием предварительного напряжения, заключающийся в предании объекту деформаций (напряжений), противоположных по знаку от основных воздействий;

–  прием "заранее подложенной подушки", заключающийся в повышении надежности объекта заранее подготовленными аварийными средствами;

–  прием "наоборот", например, сделать неподвижную часть подвижной, подвижную неподвижной;

–  прием "обратный вред в пользу", использовать вредные факторы для получения положительного эффекта и другие.

Метод эвристических приемов допускает улучшение существующего решения, но не гарантирует нахождения нового. У разных пользователей этого метода часто получаются разные результаты.

Эвристические приемы морально не стареют и могут быть использованы в разных областях.

Метод контрольных вопросов заключается в постановке наводящих вопросов, позволяющих подвести к решению задачи. Разработан он в 20^х годах нашего столетия.

Чаще всего пользуются вопросником, содержащим 9 групп вопросов:

1.  какое новое применение техническому объекту можно предложить;

2.  возможно ли применение объекта путем упрощения, сокращения его; что можно скопировать;

3.  какие модификации объекта возможны;

4.  что можно в техническом объекте увеличить и улучшить с целью повысить качество;

5.  что можно в техническом объекте уменьшить, заменить, сжать, концентрировать, укоротить, сузить и т.д.;

6.  что можно в техническом объекте преобразовать: изменить компоновку, разметку, планировку, последовательность операций, скорость, темп работы, режим и т.д.;

7.  что можно в техническом объекте перевернуть;

8.  какие новые комбинации элементов технического объекта возможны: можно ли создать новый состав, смесь, сплав, по иному собрать узлы, блоки, агрегаты.

Этот метод тоже является усовершенствованием метода проб и ошибок. В сущности каждый вопрос является пробой. Использование данного метода позволяет вести совершенствование объектов на основе прежнего опыта.

Метод мозговой атаки заключается в стимулировании группы лиц к быстрому генерированию большого числа идей для решения поставленной проблемы или задачи. Разработка этого метода связана с именем капитана А. Осборна.

Для устранения психологической препятствий А. Осборн предложил разделить во времени процесс генерирования идей и их критической оценки.

Основные правила мозгового штурма следующие: