В.3. Формализованные и неформализованные процедуры в творчестве

В творческой, изобретательской деятельности уже существуют признанные методы формализации. Поэтому можно говорить об изобретательской науке.

Творчество – это совокупность формализованных и неформализованных процедур. В качестве доказательства сошлюсь на авторитет А.С. Пушкина.

Монолог Сальери из трагедии «Моцарт и Сальери»

Все говорят – нет правды на земле.

Но нет её и выше. Для меня

Так это ясно, как простая гамма.

Родился я с признанием к искусству.

Ребёнком будучи, когда высоко

Играл орган в старинной церкви нашей,

Я слушал и заслушивался. Слёзы

Невольные и сладкие текли.

Отверг я рано праздные забавы.

Науки, чуждые музыке,

Были постылы мне.

Упрямо и надменно от них отрёкся я

И предался одной музыке.

Труден первый шаг и скучен первый путь.

Преодолел я ранние невзгоды. Ремесло

Поставил я подножием искусству.

Я сделался ремесленник. Перстам

Придал послушную сухую беглость.

Звуки умертвив, я музыку разъял как труп.

Поверил я алгеброй гармонию.

Тогда уже дерзнул, наукой искушённый,

Предаться неге творческой мечты.

Но в тишине, но в тайне,

Не смея помышлять ещё о славе.

...

Усильным напряжённым постоянством

Я наконец в искусстве безграничном

Достигнул степени высокой. Слава

Мне улыбнулась. Я в сердцах людей

Нашёл созвучие моим твореньям.

...

Нет! Никогда я зависти не знал.

Кто скажет, что Сальери гордый был

Когда-нибудь завистником презренным?

Змеёй, людьми растоптанною, вживе

Песок и прах грызущую бессильно?

Никто. А ныне сам скажу:

Ныне я завистник. Я завидую.

Глубоко, мучительно завидую. О, небо!

Где ж правота, когда священный дар,

Когда бессмертный гений не в награду

Любви горящей, самоотреченья,

Трудов, усердия, молений послан,

А озаряет голову безумца?

Гуляки праздного? О, Моцарт, Моцарт.

И ещё:

О, сколько нам открытий чудных

Готовит просвещенья дух,

И опыт, сын ошибок трудных,

И гений, парадоксов друг.

Может показаться, что формализованные процедуры – это не творчество, и только неформализованные процедуры имеют отношение к творческому процессу. Но любое творчество – принципиально субъективный процесс, происходящий внутри субъекта. И неформализованные процедуры невозможно осуществить человеку, который не владеет формализованными процедурами. (Гончаров. «Обрыв»).

В.4. Цель и задачи дисциплины

Цель и задачи дисциплины – дать студентам знания, привить умения и навыки по интенсивной технологии инженерного творчества.

16 лекций, 4 лабораторные работы:

- Множества, векторы, графы.

- Эвристические приёмы.

- Мозговая атака.

- Морфологический анализ.

Тема 1. Технический объект и технология

§1.1. Технический объект (ТО) – как совокупность изобретений.

Результатом инженерного творчества (ИТ) чаще всего являются новые, более совершенные и эффективные технические объекты (ТО) и технологии, или, выражаясь языком патентоведов, новые устройства и способы.

Техническим объектом будем называть созданное человеком или автоматом реально существующее (существовавшее) устройство, предназначенное для удовлетворения определённой потребности.

Инженерное творчество, следовательно, очень прагматично, оно направлено на создание вещей, которые нужны людям и удовлетворяют определённые их потребности.

К ТО можно отнести отдельные машины, аппараты, приборы, одежду, здания и т.п. устройства. Они во-первых, выполняют определённую функцию, и во-вторых, преобразовывают при этом объекты живой и неживой природы (условно – вещества), энергию или информационные сигналы - ВЭ│С. (пьезо зажигалка, спичка).

К ТО будем относить также любой из его элементов (агрегат, узел, блок, деталь), а также любой из комплексов взаимосвязанных машин, аппаратов, приборов (это может быть технологическая линия, цех, завод).

Совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов называется системой элементов, системой. Способ объединения элементов в систему обычно имеет регулярный вид и называется структурой системы.

Поскольку практически любой ТО состоит из взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, то для понятия ТО существует синоним – техническая система. Существует иерархия соподчинения ТО различных уровней. Например: машины или станки, являющиеся элементами цеха, могут быть разделены на блоки, состоящие в свою очередь из узлов и деталей. В связи с этим введём понятия подсистемы и надсистемы. Почти у любого ТО существует надсистема, т.е. другой ТО, в который первый входит как отдельный элемент.

Любая самая мелкая деталь, входящая в ТО, являлась в своё время объектом изобретения, т.е. было время, когда такой детали не было в природе. Никто не знал, какой она должна быть, и её пришлось изобрести. Таким образом, все без исключения ТО, окружающие нас, были некогда изобретены, и любой ТО – это совокупность изобретений.

§1.2. Критерии развития, показатели качества, недостатки ТО

ТО естественным образом подразделяются на классы (транспортные наземные средства, средства воздушного транспорта, машины городского коммунального хозяйства и т.п.). Все ТО характеризуются рядом параметров и показателей; есть показатели, общие для класса технических объектов. Это, например, скорость перемещения и грузоподъёмность транспортных средств; степень разрешения и частота регенерации изображения для различных мониторов и т.д.

Некоторые из параметров являются критериями развития и показателями качества ТО данного класса.

Критерии развития ТО – это параметры классов ТО, которые:

- оказывают сильное виляние на развитие классов ТО и техники в целом;

- осознаются всеми как мера совершенства и прогрессивности;

- на протяжении длительного времени поддерживаются на определённом уровне.

К ним относятся, например, степень механизации какого-либо технологического процесса; удельная материалоёмкость или энергоёмкость ТО и др.

Показатели качества – это параметры ТО, которые позволяют выбрать из двух альтернативных вариантов ТО лучший при эквивалентности остальных показателей. К ним относятся, конечно, критерии развития и ещё параметры, вариации которыми может приводить к улучшению качества и эффективности данного ТО.

К недостаткам ТО относятся неучтённые или неудовлетворённые требования, которые могли бы улучшить какой-либо показатель качества.

Причины возникновения недостатков:

- при проектировании ТО некоторые требования были занижены или завышены;

- в список требований не были включены некоторые существенные требования;

- список имел лишние требования.

§1.3. Технология

Обработка ВЭ│С представляет собой выполнение с помощью технических объектов некоторой чётко определённой последовательности операций (процедуры).

Технологией называется способ, метод или программа преобразования вещества, энергии или сигналов из заданного начального состояния в заданное конечное состояние с помощью определённых ТО.

На предприятиях, например, существуют подробно описанные процедуры изготовления каждой детали. Это так называемые маршрутные и операционные карты, технологии. В маршрутных технологиях перечисляются операции, которые необходимо выполнить для изготовления данной детали и указываются модели конкретных станков. В операционных технологиях подробно расписывается, как именно надо производить каждую операцию по шагам, текст сопровождается операционными эскизами.

Всегда, когда говорится о процедурах выполнения конкретной работы, имеется в виду технология в узком смысле. Технология посадки дерева, технология мытья окон, технология написания отчёта, технология изготовления определённой еды.

Очевидным является следующее соображение. Когда люди только-только стали людьми, они не умели почти ничего. Например, не умели разводить огонь, а только его сохранять. На некотором этапе своего развития они научились это делать. До нашего времени дошли описания обрядов, в которых вождь добывает огонь трением, используя для этого специальное приспособление из двух брёвен и выбирая себе помощников из наиболее достойных. Это говорит о том, что люди ещё помнили, как драгоценно для них это знание.

Ещё наши предки не умели прясть шерсть, выращивать хлопок, культивировать огородные растения, разводить животных и многое, многое другое. Но они научились это делать, т.е. для каждого дела изобрели соответствующую технологию. Изобрели и запомнили, чтобы передать знания детям. Накопленные опыт (т.е. накопленные изобретения), сумма технологий, является как раз той субстанцией, количественный рост которой порождает качественные изменения цивилизации, её прогресс. Когда речь идёт о сумме технологий, то имеется в виду технология в широком смысле. Процесс накапливания суммы технологий не прерывается. Человечество живёт и осваивает всё новые и новые технологии, разрабатывает всё новые и новые устройства и способы.

§1.4. Окружающая среда технического объекта

Каждый ТО находится во взаимодействии с окружающей средой.

Для конкретного ТО в качестве окружающей среды может выступать его надсистема, объекты живой и неживой природы и другие ТО, которые находятся во взаимодействии с рассматриваемым объектом и оказывают заметное влияние на его проектно – конструкторское решение.

Взаимодействие ТО с окружающей средой может происходить по некоторым каналам связи, которые легко разделить на две группы.

1 группа. Потоки ВЭ│С, передаваемые от окружающей среды к ТО:

А_Т – функционально обусловленные (технологические) входные воздействия;

А_В – вынужденные входные воздействия(температура, влажность, пыль, насекомые, птицы…).

2 группа. Потоки ВЭ│С, которые передаются от ТО к окружающей среде.

С_Т – функционально обусловленные выходные воздействия;

С_В – вынужденные выходные воздействия (загрязнения воды, земли, воздуха, токи СВЧ и т.д.)

Тема 2. Особенности творческих задач

§2.1. Противоречия в технике и искусстве

У машин и механизмов (ТО) есть несколько показателей, характеризующих степень из совершенства (вес, габариты, мощность, надёжность и др.). Между этими показателями существуют определённая взаимосвязь. Например, на единицу мощности требуется определённый вес конструкции. Чтобы увеличить один из показателей уже известными в данной отрасли техники путями, приходится платить ухудшением другого.

Пример. Увеличение в два раза площади вертикального оперения одного из типов самолётов уменьшило амплитуду колебаний самолёта на 50%. Но это, в свою очередь, повысило восприимчивость самолёта к порывам ветра, увеличило лобовое сопротивление, утяжелило конструкцию самолёта.

Конструктор выбирает наиболее благоприятное сочетание характеристик, что-то выигрывает, что-то проигрывает, - т.е. находит компромисс.

Изобретательское творчество состоит в том, чтобы выиграть, ни в чём не проиграв. Решить такую задачу известными способами невозможно: здесь нужен новый подход, нужно изобретение.

Изобретательские задачи (ИЗ) часто путают с задачами техническими, инженерными, конструкторскими. Построить обычный дом, имея готовые чертежи и расчёты – задача техническая. Рассчитать обычный мост, пользуясь готовыми формулами – задача инженерная. Спроектировать удобный и дешёвый автобус, найдя компромисс между «дёшево» и «удобно» - задача конструкторская. При решении этих задач не приходится преодолевать противоречия. Задача становится изобретательской только в том случае, если для её решения необходимо преодолеть противоречие.

В самом факте возникновения изобретательской задачи уже есть противоречие: нужно что-то сделать, а как сделать – неизвестно. Это административное противоречие (АП). Выявить АП легко, они лежат на поверхности. Но и эвристическая сила таких противоречий равно нулю: они не говорят, в каком направлении нужно искать решение.

В глубине АП лежат технические противоречия (ТП): если известными способами улучшить один параметр ТС, то недопустимо ухудшится другой. Формулировка ТП не даёт указания на конкретный совет. Но она позволяет сразу отбросить множество пустых вариантов: заведомо не годятся все варианты, в которых выигрыш в одном свойстве сопровождается проигрышем в другом.

Каждое ТП (техническое противоречие) обусловлено физическими причинами.

Пример. При полировании оптических стёкол необходимо под полирующий элемент (он сделан из смолы) подавать охлаждающую жидкость. Пробовали сделать в полировальнике сквозные поры для подачи жидкости, но дырчатая поверхность полирует хуже сплошной. Качество полировальника ухудшается. Как быть?

ТП здесь указано: охлаждающая способность дырчатого полировальника вступает в конфликт с его способностью полировать стекло. Разберёмся в причине конфликта. «Дырка» хорошо пропускает охлаждающую жидкость, но, естественно, не может сдирать частицы стекла. Твёрдые участки, наоборот, способны сдирать частицы стекла, но не пропускают воду. Следовательно, поверхность полировальника должна быть твёрдой, чтобы полировать, и «пустой», чтобы пропускать охлаждающую жидкость.

Это физическое противоречие – ФП: к одной и той же части системы предъявляют противоположные требования. В ФП столкновение требований предельно обострено. Поэтому ФП кажется абсурдным, неразрешимым. Но именно в доведении противоречия до абсурда и проявляется эвристическая сила ФП.

Надо развести, разъединить противоречивые свойства в пространстве (пусть объект состоит из двух частей с различными свойствами) или во времени (пусть объект обладает попеременно то одним свойством, то другим). Можно использовать переходные состояния вещества. Итак, сформулируйте противоречие – и вы получите изобретательскую задачу.

Таким образом, обычная задача переходит в разряд изобретательских в тех случаях, когда необходимым условием её решения является устранение противоречия АП ® ТП ® ФП.

Дата добавления: 2014-01-13