ЛЕКЦИЯ 9. Принципы и методы разрешения технических противоречий в процессе дизайн разработки проектного решения

Принципы и методы разрешения технических противоречий в процессе дизайн разработки проектного решения.

_________________________________________________________________________

В процессе формулировки идеального конечного результата некоторые показатели качества могут быть либо противоречивыми по отношению друг к другу, либо один из них может быть противоречив по отношению к целой группе показателей. В этом случае имеет место так называемое техническое противоречие, состоящее в том, что улучшение одного показателя вызывает ухудшение другого показателя.

В процессе выявления и разрешениятехнических противоречий проявляется творчество изобретателей, разработчиков, проектировщиков и конструкторов, создаются продукты интеллектуальной собственности (патенты, ноу-хау, промышленные образцы и др.).

Следует иметь в виду, что в литературе и в конструкторско-изобретательском лексиконе все противоречия называют техническими, хотя по своей природе они могут отражать физические, экономические, информационные, социальные, и даже административные аспекты решаемой задачи. Таким образом, термин «технические противоречия» отражает не природу (первопричину) их возникновения, а принадлежность к носителям этих противоречий — к техническим объектам.

Технические противоречия условно подразделяются на внешние и внутренние.

Внешние противоречия обусловлены несоответствием свойств и параметров технического объекта, условиям его изготовления и нормального функционирования в процессе взаимодействия с человеком и окружающей средой.

Внутренние противоречия обусловлены несоответствием структуры и состава конструктивного исполнения технического объекта его функциональному значению.

Различают шесть источников возникновения технических противоречий.

1. Противоречия между техническим объектом и человеком, который управляет этим объектом (оператором) или эксплуатирует его (пользователем). В процессе их взаимодействия конфликтные ситуации могут возникнуть из-за изменения условий эксплуатации технического объекта, из-за изменившихся требований к его безопасности, эргономичности, эффективности. Поэтому, при усовершенствовании технического объекта, прежде всего, формулируются новые или уточняются действующие требования по безопасности и эргономичности конструкции, определяются условия его наиболее полной реализации. Анализу подвергаются те свойства объекта, которые должны быть изменены в соответствии с новыми или уточненными требованиями. При этом определяются те компоненты конструкции объекта и их параметры, изменения которых позволяют в конечном счете разрешить возникшее противоречие.

2. Противоречие между техническим объектом и средой его функционирования из-за несоответствия функциональных параметров его конструктивного исполнения с параметрами окружающей среды. Для устранения этих противоречий анализируются состав и структура конструктивного исполнения технического объекта, выявляются источники, пути и методы устранения противоречий, проводится соответствующее обновление конструкции.

3. Противоречие между техническим объектом и его изготовителем из-за конфликта между предметом труда и производственным работником. Такая ситуация может возникнуть, например, при применении каких-то конструкционных материалов или режимов их обработки, которые наносят ущерб здоровью или превышают возможности человеческого организма. В этом случае особое внимание уделяется обеспечению технологичности и безопасности как конструкции технического объекта, так и используемых конструкционных материалов.

4. Противоречие между техническим объектом и производственной средой. Производственная среда является одной из составляющих окружающей среды. Соблюдение норм и требований к обеспечению сохранности окружающей среды приводит к необходимости создания экологически чистых конструкций, технических изделий и технологий их изготовления. Неизменно возникает конфликт в требованиях повышения качества продукции и снижения ресурсоемкости конструкции изделия. Внесение в нее рациональных технических решений позволяет разумно использовать материальные и топливно-энергетические ресурсы, которыми располагает производство, внедрять безотходную и малоотходную технологию, повышать качество продукции и эффективность производства.

Все четыре выше рассмотренных источника технических противоречий являются внешними, отражая функциональные структурные взаимосвязи технических объектов с окружающей (производственной) средой.

Обратимся теперь к источникам внутренних технических противоречий.

5. Противоречие между целым (конструктивным исполнением, системой) и частью (компонентом, элементом, подсистемой) технического объекта. Оно порождается тем, что целое и часть любого технического объекта не тождественны друг другу ни по выполняемым функциям, ни по своему составу, ни по своей структуре, формируются и обновляются по своим законам. В то же время часть по отношению к целому обладает относительной самостоятельностью в своем развитии. Компоненты, входящие в состав конструкции изделия, имеют различную интенсивность обновляемости. Объединяя элементы в единое конструктивное образование, структура целого исполнения обладает большой инерционностью в своем развитии и обновлении по сравнению с входящими в нее компонентами.

6. Противоречие между содержанием и формой компонентов исполнения технического объекта, суть которого заключена в диалектической взаимосвязи отдельных компонентов. Так, найденная форма изделия, обладая относительно большой стабильностью, сохраняется длительное время, пока накопление количественных изменений в содержании изделия не приведет в силу возникших противоречий к очередным качественным изменениям ее формы.

Многовековая общественно-полезная практика человечества накопила бесконечно большое число приемов устранения технических противоречий, познать которые в полном объеме не представляется возможным. Исходя из этого, рассмотрим лишь небольшое количество типовых приемов, которые являются основной информационной и творческой базой для создания новых технических объектов. Образно говоря, типовые приемы — это универсальные коды или ключи, с помощью которых можно раскодировать и открывать сложные и хитроумные замки решений творческих задач.

Типовые приемы — это взятые из технической литературы, из научно-технических журналов и патентных фондов наиболее часто встречающиеся в проектно-конструкторской практике приемы, разработанные учеными, инженерами, изобретателями прошлых и нынешнего поколений. Очевидно, что абсолютное число таких приемов бесконечно велико и поэтому их стараются определенным образом обобщить в крупные типичные группы и даже создать межотраслевые, отраслевые или проблемные фонды типовых приемов.

Во многих книгах типовые приемы (способы, правила) называют методологическим инструментарием решения творческих и изобретательских задач, поскольку они содержат краткое указание или предписание как преобразовывать имеющийся у разработчика прототип технического объекта и в каком направлении надо вести поиск, чтобы получить желаемое решение.

Из всего множества реально существующих и возможных типовых приемов преобразования компонентов субстанции технических объектов можно выделить следующие пять групп:

1) приемы преобразования формы вещества;

2) приемы преобразования содержания вещества;

3) приемы преобразования энергии;

4) приемы преобразования информации;

5) комплексные энерго-информационно-вещественные приемы, базирующиеся на использовании новых технологий и способов изготовления, транспортировки и применения технических объектов.

Существует два подхода к выбору из известного набора (банка) типовых приемов разрешения технических противоречий наиболее целесообразного (эффективного) приема: эвристический и алгоритмический.

Эвристический подход к выбору и переработке наиболее ценной информации базируется на использовании уникальных и специфических свойств нашего головного мозга. В процессе длительной эволюции головной мозг человека приспособился отбирать из большого массива избыточной информации только наиболее ценную и нужную информацию, отбрасывая всю остальную. Некие особые и, к тому же, неосознанные, правила работы мозга по отбору и переработке информации, включающие в себя этапы «осенения», интуиции и творчества, называют эвристическими. В дальнейшем из этих «правил» в мозге составляются также неосознаваемые «программы» выбора решения.

Алгоритмический подход к выбору типовых приемов разрешения технических противоречий предусматривает выполнение ряда поисковых операций по заранее разработанному алгоритму (правилу).

Современные методы поиска новых решений позволяют рационализировать различные стороны поисковой деятельности. Все известные методы решения творческих задач можно условно разделить на две большие группы по признаку доминирования в них эвристических (интуитивных) или логических процедур и соответствующих им правил деятельности.

Первая группа — это эвристические (интуитивные)методы,которые опираются на активизацию творческой деятельности человека и развитие его творческих способностей на основе развития интуитивных процедур деятельности, фантазии, аналогий и др. В эту группу входят: метод проб и ошибок, метод контрольных вопросов, «мозговой штурм», синектика, морфологический анализ, ассоциативные методы и др.

Вторая группа методов основана на использовании оптимальной логики анализа технического или другого совершенствуемого объекта, закономерностей его развития. Здесь предлагают логические правила анализа и синтеза, сравнения, обобщения, классификации, индукции, дедукции и т.д. Это рациональные (логические) методы решения творческих задач. К ним относятся: алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ), функционально-стоимостный анализ, функционально-физический метод конструирования и т.д.

Современная научно-техническая революция, характерной чертой которой является бурное развитие науки, техники и производства, вошла в противоречие со старыми малопроизводительными способами мышления и поиска новых решений, что привело к созданию эвристики.Под термином «эвристика» понимается определенная совокупность логических приемов и методических правил теоретического исследования и отыскивания истины, которые используются в условиях неполноты исходной информации и не требуют четкой программы управления процессом решения задачи.

Методом проб и ошибок (МпиО) изобретатели пользовались и пользуются при решении самых разнообразных технических задач. Суть его заключается в том, что изобретатель при поиске решения задачи перебирает всевозможные варианты и среди них находит тот, который удовлетворяет поставленным требованиям.

Метод контрольных вопросов впервые использовался для поиска новых идей и наилучших решений творческих задач. Суть этого метода состоит в использовании при поиске решений творческих задач списка специально подготовленных вопросов. Изобретатель отвечает на них и в связи с ними анализирует свою задачу. Одним из лучших считают список вопросов для изобретателей и разработчиков новых технических объектов, составленный Т. Эйлоартом, который представляет собой программу его работы.

Список содержит следующие позиции.

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, сформулировать новые предложения по их устранению.

4. Набросать фантастические, биологические, экономические, молекулярные и др. аналогии.

5. Построить математическую, гидравлическую, электронную, механическую и другие модели (они точнее выражают идею, чем аналогии).

Попробовать различные виды материалов и энергии: газ, жидкость, твердое тело, пену, пасту и др.; тепло, магнитную энергию, свет, силу удара и т.п.; различные длины волн, поверхностные свойства и пр., переходные состояния — замерзание, конденсацию и т. п.

7. Установить варианты, зависимости, возможные логические совпадения.

8. Узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных в данном деле людей.

9. Устроить групповое обсуждение, выслушивая любые идеи без всякой критики.

10. Попробовать «национальные» решения: хитрое шотландское, всеобъемлющее немецкое, расточительное американское, сложное китайское и др.

11. Спать с проблемой, идти на работу, гулять, ехать, пить, есть, играть в теннис — все с ней.

12. Бродить среди стимулирующей обстановки (свалка лома, технические музеи, магазины дешевых вещей), пробегать журналы, комиксы.

13. Набросать таблицу цен, величин, перемещений, типов материалов и т.п. разных решений проблемы или ее частей, искать проблемы в решениях или новые комбинации.

14. Определить идеальное решение, разрабатывать другие возможные.

15. Видоизменить решение проблемы с точки зрения времени (скорее или медленнее), размеров, вязкости и т. п.

16. В воображении «залезть» внутрь механизма.

17. Выявить и исключить из дальнейшего обсуждения альтернативные варианты решения проблемы, уводящие в сторону от траектории поиска лучшего решения.

18. Кого и почему интересует решаемая проблема?

19. Кто придумал это первый? История вопроса. Какие ложные толкования этой проблемы имели место?

20. Кто еще решал эту проблему? Чего он добился?

21. Определить общепринятые граничные условия и причины их установления.

Метод мозгового штурма (брейнсторминг) появился в Соединенных Штатах Америки в конце 1930-х годов, он представляет собой двухэтапную процедуру решения задачи: на первом этапе выдвигаются идеи, а на втором они конкретизируются, развиваются. Работа в рамках этапов этого метода (этап выдвижения (генерации) идей и этап анализа выдвинутых идей) должна выполняться при соблюдении ряда основных правил. На этапе генерации их три:

1. Запрет критики.

2. Запрет обоснований выдвигаемых идей.

3. Поощрение всех выдвигаемых идей, включая нереальные и фантастические.

На этапе анализа основное правило — это выявление рациональной основы в каждой анализируемой идее.

Рассмотрим последовательность организации и проведения мозгового штурма.

1. Оптимальное количество людей, решающих поисковую задачу методом «мозгового штурма», должно составлять 12- 25 человек. Половина из них генерирует идеи, а другая их анализирует. В группу «генераторов» включают людей с бурной фантазией, склонных к абстрактному мышлению, но не скептиков; нельзя сюда включать и людей, присутствие которых может в какой-то степени стеснять других (например, руководителей и подчиненных). Желательно, чтобы в состав этой группы вошли и специалисты-смежники, и один-два человека со стороны, не имеющие отношения к решаемой задаче. В группу «экспертов» вводят людей с аналитическим, критическим складом ума. Руководит «сессией» ведущий, наиболее опытный участник «мозгового штурма»,

2. Основная задача «генераторов» должна заключаться в предложении максимального количества идей решения поисковой задачи (в том числе идей фантастических, а иногда и шутливых). Идеи протоколируются или фиксируются с помощью магнитофона. Задача «экспертов» состоит в отборе приемлемых идей. Ведущий, не прибегая к приказаниям и критическим замечаниям, задает вопросы, иногда подсказывает и уточняет высказывания участников обсуждения, следит, чтобы беседа не прерывалась.

3. Продолжительность «сессии» должна зависеть от сложности решаемой задачи, но не превышать 30-50 мин.

4. Между участниками «мозгового штурма» должны быть установлены свободные и доброжелательные отношения. При генерации идей запрещается всякая критика, скептические улыбки, жесты и мимика. Надо, чтобы идеи, выдвинутые одним участником, подхватывались и развивались другими. Анализ идей группой «экспертов» проводится очень внимательно. Без тщательного анализа не должны быть отвергнуты даже самые фантастические или абсурдные идеи. При этом в ходе анализа (идеи оцениваются, например, в десятибалльной системе), учитывается мнение каждого «эксперта». В случаях расхождений в оценке проводят дополнительный анализ.

5. Если «сессия» окончилась безуспешно и задача не решена, повторять ее с предыдущими установками нет смысла. Нужно заменить состав групп или изменить формулировку задачи, оставив конечную цель.

Опыт использования «мозгового штурма» показывает, что генерации идей способствуют такие приемы, как аналогия (сделай так, как это делалось при решении другой задачи), инверсия (сделай наоборот), фантазия (предложи нечто неосуществимое) и пр. Большую роль играют здесь и субъективные качества участников штурма — наличие прошлого опыта, боязнь оказаться бесполезным, отсутствие творческого настроения, усталость и т. д.

Синектика, так же как и мозговой штурм, предполагает коллективный поиск новых решений. В 1961 г. в США вышла книга У. Гордона «Синектика: развитие творческого воображения». Книга открыла новую главу в истории методов поиска новых решений. Описанный в ней подход к организации творчества, правила работы и обучения оказали большое влияние на разработчиков новой техники, методологов.

Идея синектики состоит в объединении отдельных творцов в единую группу для совместной постановки и решения конкретных задач. Метод включает в себя практические подходы к сознательному решению и использованию бессознательных механизмов, проявляющихся у человека в момент творческой активности.

Еще одно отличие синектики от мозгового штурма. Подбор группы генераторов мозгового штурма состоит в выявлении активных творцов, обладающих различными знаниями. Их эмоциональные типы особо не учитываются. В синектике же, наоборот, скорее будут выбраны два человека с одним и тем же багажом знаний, если при этом у них значительны отличия в эмоциональной сфере.

Организация работы в синектике включает следующие основные моменты:

— первоначальная постановка проблемы;

— анализ проблемы и сообщение необходимой вводной информации. Роль эксперта, как правило, выполняет учитель или учащийся, обладающий определённой подготовкой.

— выяснение возможностей решения проблемы;

— переформулирование проблемы каждым учащимся в своём собственном понимании;

— совместный выбор одного из вариантов переформулированной проблемы;

— выдвижение образных аналогий — ключевой этап для синектики;

— «подгонка» намеченных группой подходов к решению или готовых решений к требованиям, заложенным в постановке проблемы.

Важнейшим элементом синектического процесса является практическая реализация полученных в процессе работы идей.

Операторы синектики — конкретные психологические инструменты, которые поддерживают и ведут вперед весь творческий процесс. Их следует отличать от психологических состояний – таких, как эмпатия, вовлеченность, игра и пр. Психологические состояния являются основой творческого процесса, но они не управляемы. Операторы синектики, ее механизмы предназначены для побуждения, активизации этих сложных психологических состояний.

Решая задачу, бессмысленно пытаться убедить себя или группу быть творческим, интуитивным, вовлеченным или же допускать очевидные несоразмерности. Необходимо дать средства, позволяющие человеку делать это. Глобально синектическая работа включает в себя два базовых процесса:

— превращение незнакомого в знакомое;

— превращение знакомого в незнакомое.

Первое, что делает человек, которому предстоит решить проблему — пытается ее понять. Этап превращения незнакомого в знакомое очень важен, он позволяет человеку свести новую ситуацию к уже испытанным, известным. Этот этап ведет за собой огромное разнообразие решений, но требование новизны — это, как правило, требование новой точки зрения, взгляда на проблему. Большинство из проблем не являются новыми. Смысл в том, чтобы сделать их новыми, создав тем самым потенциал для выхода на новые решения.

Превратить знакомое в незнакомое — означает исказить, перевернуть, переменить повседневный взгляд и реакцию на вещи, события. В «известном мире» предметы всегда имеют свое определенное место. В то же время различные люди могут видеть один и тот же объект под различными углами зрения, неожиданными для других. Настаивать на рассмотрении известного как неизвестного — основа творчества.

Дата добавления: 2014-01-20