Саратовский государственный технический университет
имени Гагарина Ю.А.
Кафедра «Производство строительных изделий и конструкций»
Реферат на тему:
Методы технического творчества
Выполнил: студент гр. ПСК-51
Калюжный С.О.
Проверил: доцент каф. ПСК
Повитков Г.Ф.
Саратов 2013
Целью методов творчества является ускорение процесса решения проблем и повышение качества решения (уменьшение общественно-необходимого труда на единицу производимых жизненных благ).
Основой методов служат законы развития техники и психологические особенности творческого процесса. Под каждую задачу ищется свой метод решения, состоящий из набора известных методов и неизвестных, так как в процессе жизнедеятельности человека постоянно меняются условия, цели, а, следовательно, и задачи.
Основной проблемой в поиске решения задачи является выход на «поле поиска», в котором находится решение. Каждый из методов, собственно, и «охватывает» свое поле поиска. В статье дано краткое описание наиболее известных методов. В работе дана классификация методов поиска решений по типу стратегии поиска (три класса):
-
эвристические методы (стратегия случайного поиска);
-
методы функционально-структурного исследования объектов;
-
класс комбинированных алгоритмических методов (стратегия логического поиска).
В число эвристических методов входят такие методы как [2]:
-
«мозговой штурм» (А. Осборн: разделение в пространстве и во времени генераторов идей и критиков);
-
синектика (У. Гордон);
-
фокальные объекты (Ч. Вайтинг);
-
гирлянды случайностей и ассоциаций (Г. Буш, СССР);
-
списки контрольных вопросов (Д. Пойа, А. Осборн, Т. Эйлоарт).
Эвристические методы не могут гарантировать получения оптимального варианта решения, так как объект специально не изучается.
Применение традиционных и нетрадиционных методов решения инженерных ...
... 1. Традиционный метод решения технических задач Традиционный метод решения инженерных задач — это метод проектирования путем создания чертежей в определенном масштабе. Данный метод хорошо ... должен быть удачным с первого раза, а поиск методом проб и ошибок недопустим. 6. Трудности ... у проектировщика появлялось гораздо более обширное «поле представлений», чем было у ремесленника. Конструктор может ...
К классу функционально-структурного исследования относят следующие методы:
-
морфологический анализ (Ф. Цвикки, 30-е гг.);
-
матрицы открытия (А. Моль);
-
десятичные матрицы поиска (Р. Повилейко, Новосибирск);
-
функциональное конструирование (Р. Коллер);
-
морфологическое классифицирование (В. Одрин).
Системный поиск (у автора — систематический) есть системное исследование объекта. Стратегия поиска решения проблемы основана на составлении n-мерной статической матрицы по признакам исследуемого объекта. Ячейки в пересечениях строк и столбцов отражают все возможные реализации.
Эти методы отличаются лишь реализацией системного исследования структур и функций объектов. Это больше относится к методам математического анализа, что не входит в круг рассматриваемых здесь вопросов.
К классу комбинированных алгоритмических методов относятся:
-
алгоритм решения изобретательских задач – АРИЗ (Г. Альтшуллер, РФ);
-
обобщенный эвристический метод (А. Половинкин);
-
комплексный метод поиска решений технических проблем (Б. Голдовский);
-
фундаментальный метод проектирования (Э. Мэтчетт);
-
эволюционная инженерия (С. Пушкарев).
Поиск решений с использованием этих методов является системным и целенаправленным. Рассмотрение АРИЗ как наиболее широко применяемого метода дано в следующем подразделе раздела ТРИЗ.
Таким образом, решение задачи зависит от характера задачи, от степени полноты и достоверности исходной информации, и от личных качеств разработчика: от его способности умело ориентироваться в информационной среде, от степени владения методологией познания и творчества.
Помимо прямого продукта творческой деятельности, отвечающего поставленной цели, возникает и побочный. В удачный момент этот побочный продукт может проявиться в виде подсказки, ведущей к интуитивному решению.
Функций объекта
В итоге анализа классификации на основе трех стратегий поиска оказывается более строгой классификация по двум стратегиям: неформализованные и формализованные системные методы поиска решений. При этом АРИЗ представляется как один из сценариев поиска, в который составной частью (одним из этапов АРИЗ) входит метод системных исследований (структурно-функциональный анализ, или, иначе говоря, морфологический метод).
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
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
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
|
№ |
Стадия творческого процесса |
Основные методы |
|
1 |
Подготовка |
поиска информации выявления общественных потребностей прогнозирования выбора темы |
|
2 |
Замысел |
анализа информации постановки задачи определения поля решения выбора средств решения задачи |
|
3 |
Поиски решения |
Генерирование идей Апробация идей Верификация идей |
|
4 |
Реализация |
Конкретизация и оформление решения Опытная проверка решения Освоение, распространение и пропаганда решения |
По уровню сложности
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
Особое практическое значение для изобретателей имеет классификация задач по эвристическому принципу, облегчающему выбор методов для поиска конкретного решения.
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
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
Изобретатели Ю. Буштедт, Л. Лагиян, Н. Литвинов изобрели двухъярусную буровую колонну по аналогии с конструкцией зубов вымерших палеоящеров (авт. свид. СССР№ 161008).
Метод биомеханики, Метод биохимии, Метод биоархитектуры, Метод биокибернетики, Метод аналогии с предметами, явлениями и веществами неживой природы, Метод аналогии с физическими явлениями, Метод аналогии с общественными явлениями, Метод прецедента, Метод реинтеграции, Метод применения стандартных копирующих приспособлений, Метод замещения принципа работы технического объекта эквивалентным, Метод замещения конструкций их эквивалентами
Метод замещения материалов их эквивалентами позволил Т. А. Эдисону в 1900 г. изобрести железо-никелевые щелочные аккумуляторы вместо применявшихся тогда свинцовых аккумуляторов.
Метод протезирования, Метод увеличения размеров, Метод уменьшения, Метод моделирования, Метод имитации, Метод псевдоморфизации, Метод антропоморфизации, Метод аналогии с формой животных и растений, 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, Метод инвертирования, Метод инверсии плоскости действия, Метод инверсии одних физических величин в другие, Метод инверсии вредных сил в полезные, Метод антитезиса
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.
