Уровни изобретательских задач

А есть ли противоречия в искусстве?

Кранах младший: портрет кардинала Бранденбургского.

Микеланджело – герцогское семейство Медичи, капелла со скульптурными портретами.

Бой Руслана с Головой. (Глинка, опера «Руслан и Людмила»)

Для решения таких задач человечество долгое время пользовалось одним-единственным методом – методом проб и ошибок.

Задачи бывают разные: есть очень лёгкие, их решают после нескольких попыток, и есть задачи невообразимой трудности, которые решают в течение многих лет.

Почему легки лёгкие задачи? Почему трудны трудные? Что делает задачу трудной?

По степени сложности задачи можно разделить на пять уровней.

В задачах первого уровня (самых лёгких) объект практически не изменяется. Для них характерно применение средств, которые прямо предназначены именно для этой цели. Поиск решения (перебор вариантов) практически сведён к нулю.

На втором уровне объект изменяется, но не сильно. Число вариантов измеряется десятками. Перебрать 50-70 вариантов способен каждый инженер. Но всё-таки здесь требуется определённое терпение настойчивость, уверенность в возможности решения задачи. Иногда человек выдыхается после 10 попыток.

На третьем уровне объект изменяется сильно. Правильное решение таких задач прячется среди сотен неправильных.

На четвёртом уровне объект меняется полностью или создаётся впервые. Здесь нужно сделать тысячи и десятки тысяч проб и ошибок, чтобы отыскать решение задачи. Например, в изобретательском бюро Эдисона пришлось поставить около 50000 опытов, чтобы изобрести щелочной аккумулятор.

На пятом уровне меняется вся техническая система, в которую входит объект. Число проб и ошибок возрастает до сотен тысяч и миллионов.

Задачи разных уровней отличаются не только числом проб, необходимых для обнаружения решения. Существует и качественная разница.

Задачи первого уровня и средства их решения находятся в пределах одной узкой специальности.

Задачи второго уровня и средства их решения относятся к одной отрасли техники.

Для задач третьего уровня приходится искать решения в других отраслях.

Решение задач четвёртого уровня надо искать не в технике, а в науке, обычно среди мало применяемых физических и химических эффектов и явлений.

Для задач пятого уровня средства решения могут вообще оказаться за пределами современной науки. Поэтому надо сначала сделать открытие, а потом, опираясь на новые научные данные, решать изобретательскую задачу.

§2.3. Уровни задач в искусстве

Попробуем оценить искусство.

Пятый уровень – изобретение нового жанра или даже вида искусства.

Живопись: жанр портрета (А. Дюрер), пейзажа (П. Брейгель).

Музыка: оперы (А. Скарлатти), симфонии (Й. Гайдн).

Литература: научная фантастика (Ж. Верн).

Четвёртый уровень – изобретение нового типа выразительных средств, нередко при этом возникает новый поджанр.

Живопись: профильный портрет (русские художники XVII в), исторический пейзаж (А. Васнецов), воздушная перспектива (Л. да Винчи).

Музыка: симфония с хором (Л. Бетховен).

Литература: бытовая поэма (А.С. Пушкин, «Граф Нулин»), социальная фантастика (Г. Уэллс).

Кино: приём внутреннего монолога (А. Довженко), драма как основа комедии (Э. Рязанов).

Третий уровень – изобретение конкретного выразительного средства или новое применение уже известного средства.

Живопись: чтобы передать «хищный» характер внешне привлекательной женщины, Л. да Винчи даёт ей в руки хищного зверька горностая и придаёт женщине и горностаю одинаковые позы («Дама с горностаем»).

Музыка: М. Мусоргский ввел задорный русский танец трепак в мрачных «Песнях и плясках смерти».

Литература: чтобы ритм огромного стихотворного романа не был однообразен, Пушкин в «Евгении Онегине» объединяет в каждой строфе несколько видов ритма.

Кино: обычно смерть на войне показывали вращающимся падением героя, а в фильме «Летят журавли» вращается мир вокруг умирающего.

Второй уровень – обычное применение известных выразительных средств.

Живопись: картина Г. Гривы «Зане» - девушка с кроликом в руках, позы девушки и кролика одинаковы.

Музыка: В балете «Щелкунчик» П. И. Чайковский для задорного танца использует трепак.

Литература: роман Ж. Верна «Матиаш Шандор» - аналог романа А. Дюма «Граф Монте-Кристо» с характерными для Верна деталями (электрические корабли и т.д.).

Первый уровень – прямой повтор выразительного средства вплоть до плагиата. Примеры обильны.

§2.4. «Линия жизни» технических систем

Жизнь технических систем можно изобразить в виде S-образной кривой, показывающей, как меняются во времени главные характеристики системы (мощность, производительность, скорость и т.д.)

У разных технических систем эта кривая имеет свои особенности, но всегда на ней есть характерные участки, которые схематично представлены на рисунке.

В «детстве» (участок до т. a) ТС развивается медленно. Затем наступает пора «возмужания и зрелости» (участок a - b) – техническая система быстро совершенствуется, в т. a начинается её массовое применение. С некоторого момента темпы развития начинают спадать (участок b - g) – начинается «старость» системы. Далее (после т. g) возможны два варианта. Техническая система либо деградирует, сменяясь принципиально другой системой (современные парусники не имеют скоростей, на которых более 100 лет назад ходили прославленные чайные клиперы), либо на долгое время сохраняет достигнутые показатели (велосипед не претерпел существенных изменений за последние ¾ века и не был вытеснен мотоциклом).

Изучение кривых развития параметров различных ТС (скорости движения самолётов и кораблей, скорости бурения, роста энергии ускорителей и т.д.) показало, что реальные кривые заметно отличаются от ожидаемых теоретических кривых. Характер отличий показан на рисунке.

Штриховая линия – теоретическая, сплошная – реальная. С момента появления техническая система должна неуклонно развиваться до точки a - до момента перехода к массовому применению. На самом деле переход этот начинается с опозданием по отношению к прогнозу и на более низком техническом уровне.

Период быстрого развития должен бы завершиться в т. b, там, где исчерпываются возможности использованного в системе принципа и обнаруживается экономическая нецелесообразность дальнейшего развития данной ТС (уровень 1). Однако реальная т. b всегда намного выше теоретической т. b. Когда кривая Р доходит до уровня 1, в её развитии оказываются заинтересованными многие люди. Срабатывает инерция интересов – финансовых, научных, карьеристских. Вплоть до уровня 2 система продолжает приносить экономическую выгоду за счёт разрушения, загрязнения и хищнической эксплуатации внешней среды.

Гигантские танкеры выгодны с точки зрения удешевления перевозок и получения прибыли, но очень опасны в эксплуатации, так как при волнении корпус часто не выдерживает нагрузок и даёт течь.

Потом все-таки достигается потолок – уровень 3, определяемый физическими пределами.

Теоретически пока кривая А_Т поднималась к уровню 1, кто-то должен был развивать техническую систему Б_Т так, чтобы точка её подъёма a_Т совпадала с точкой b_Т кривой А_Т, и обеспечивался постоянный бесступенчатый подъём. На самом деле кривая Б_Р начинает ощутимо подниматься только тогда, когда кривая А_Р поднялась выше уровня 2 и приблизилась к уровню 3 (работа над «чистым автомобилем»).

§2.5. Изобретательские прогнозы

Сопоставим график «жизненной кривой» технической системы с графиками, характеризующими изобретательские прогнозы.

График б – количество изобретений, относящихся к данной технической системе. Первый пик соответствует т. a, второй обусловлен стремлением продлить жизнь ТС.

График в – уровни изобретений. Первые изобретения, создающие основу технической системы, всегда высокого уровня. Постепенно этот уровень снижается. Пик на графике соответствует изобретениям, которые обеспечивают системе возможность массового использования. За этим пиком – спад, уровень изобретений неуклонно снижается.

График г – изменение средней эффективности (практической отдачи) от одного изобретения в разные периоды развития ТС. Первые изобретения, несмотря на очень высокий их уровень, не дают прибыли: техническая система существует либо на бумаге, либо в единичных образцах, в ней много недостатков и недоработок. Прибыль начинает появляться после перехода к массовому применению. В этот период даже небольшое усовершенствование приносит большую «экономию» и соответственно большое вознаграждение авторам.

Знание этих графиков позволит построить аналогичные зависимости для конкретных технических систем и решить, как поступить в конкретном случае. Изобретатель может заняться небольшими усовершенствованиями существующей системы или заняться новой ТС: из Новой Идеи нужно сделать Новую Вещь. Для этого идея (изобретение 5 уровня) должна обрасти изобретениями 4 и 3 уровней. В первом варианте – реальная выгода, во втором – слава изобретателя, но, возможно, посмертная, т.к. старая ТС может умирать довольно долго.

Решать: синица в руках или журавль в небе – самому изобретателю.

Вершина искусства парусного кораблестроения – «Катти Сарк»

Всё искусство кораблестроения вместе с усовершенствованными пропорциями корпуса, мачт и соотношением парусов получило своё выражение в двух английских клиперах, построенных одновременно в Шотландии в семидесятых годах 19 столетия: «Фермопилы» и «Катти Сарк». Ничего лучшего, чем эти два корабля, среди всех парусников мира не было построено..

Судовладелец Джон Виллис решил осуществить своё давнее намерение построить особый корабль, самый лучший, корабль-мечту, который не только взял бы первенство на гонках кораблей чайной торговли, но и смог бы постоянно удерживать его. С этим он обратился на верфи Скотта и Линтона в Думбартоне. Интересы судовладельца и кораблестроителя совпали. Они оба решили, что это должен быть самый прочный, самый лёгкий на ходу, самый совершенный по всем пропорциям и парусности, самый безопасный для плавания в любых морях корабль.

Этот корабль не должен быть рекордистом по скорости, как, например, американский клипер «Джеймс Бэйнс». Зарегистрированный в 1856 году рекорд скорости этого корабля - 21 узел. Виллису довелось видеть «Джеймс Бэйнс» в море в 1856 году. Ревущие сороковые посылали крепкие зимние штормы, всё время западные, попутные. Ни один океан не требовал такой прочности от корабля и непрерывной, изматывающей борьбы с бурей и страшным волнением, как здесь, вдоль сорокового градуса южной параллели, на границе Индийского и Южного Ледовитого океанов. Встреча произошла в светлую июньскую ночь. Ветер крепчал с каждым часом, пришлось уменьшить парусность, шли со скоростью 13 узлов. Вдруг справа, с кормы показался корабль, идущий тем же галсом.

Корабль шёл в бакштаг правого галса с креном на левый борт. Корпус казался странно узким под огромной массой парусов и почти исчезал в облаке пены. Исполинские нижние реи разносили белые полотнища далеко в стороны от бортов. Корабль загребал начинающуюся бурю простёртым направо крылом и рвался вперёд, отталкиваясь от ураганного ветра. Борт корабля едва различался в хаосе волн и всплесков, по палубе извивались водяные потоки, пологий бушприт протыкал верхушки встречных валов. Судно словно могучим плугом вспарывало океан, тяжко трудясь в борьбе со стихией.

Корабль производил сильное впечатление, но что-то мешало признать его идеалом. Встреча разбудила смутное ощущение, что идеальный клипер, корабль-мечта, должен быть другим. Нет, не громадный плуг, вспарывающий океан под напором чудовищной парусности. Клипер-мечта должен быть меньшим, легко нести свои паруса и скользить по волнам, а не пахать их; нестись вместе со свитой пенных гребней, сливаясь с движением ветра.

Из этого образа Джон Виллис понял, откуда у него появилось представление о скользящем полёте. В молодости он видел картину, изображающую молодую ведьму из поэмы Бернса – Нэн Короткую Рубашку. Вызывающе смеясь, лукавая и желанная, юная женщина неслась в беге–полёте над вереском и кочками шотландских болот, ярко освещённая ущербной луной. Благодаря именно этому воспоминанию родилось имя будущего корабля: Нэн Короткая Рубашка. Быстрая, как ветер, прекрасная и своенравная. Но имя ведьмы, данное кораблю, вызовет недоумения и нарекания. Поэтому лучше назвать клипер просто «Короткая Рубашка», «Катти Сарк», без имени Нэн. Носовая фигура, деревянная статуя под бушпритом, будет изображать Нэнси.

В 1868 году вышел в первое плавание клипер «Фермопилы», а в 1869 – «Катти Сарк», началось 25-летнее соревнование этих кораблей.

«Катти Сарк» в шторм. Капитан рискнул оставить полный грот марсель, все брамсели и бом-брамсели, положившись на прекрасную остойчивость корабля. Он не ошибся. Судно мчалось 14-узловым ходом совершенно спокойно, несмотря на крупные волны. Многовековой опыт кораблестроения действительно воплотил всё лучшее в этом замечательном судне.

Клипер нёсся сквозь бушующий океан, словно заколдованный. Водяные горы вздымались вокруг, угрожая задавить судно своей тяжестью, но не могли даже захлестнуть палубу, обдаваемую только брызгами. Слева начал подниматься вал непомерной вышины, приближался, заострялся. Вот уже совсем навис над палубой «Катти Сарк» его заворачивающийся вниз гребень. В долю секунды клипер взлетел на него, лёгкий, увёртливый. Чудовище исчезло, подбросив корму своим последним вздохом. Волшебница Нэн плясала на волнах, и угнетающая сила бури не имела над ней никакой власти.

«Катти Сарк» в штиль. В штилевых полосах тропической Атлантики «Катти Сарк» окончательно и навсегда покорила свой экипаж. В знойном воздухе реял почти неощутимый ветерок, верхушки волн будто расплавились. Все остальные суда не двигались в знойном мареве. Но клипер, чуть раздувая всю массу своих парусов, продолжал скользить по волнам шестиузловым ходом. Это казалось чудом, это было чудом! Штилевая полоса не мучила на этот раз моряков вынужденным бездельем.

Судно поражало богатством управляемости, невероятно гибкой для парусника с прямым вооружением, способностями к лавировке и движению при слабых ветрах. Все бегуны шерстяного флота оказывались неизменно побеждёнными. Быстроногая ведьма, выходя одновременно с другими судами, опережала их на целые недели, и только «Фермопилы» уступали «Катти Сарк» в переходах всего на часы.

Однако новая сила вступила в соревнование на морских просторах: пароходы, эти жалкие каботажные скорлупки, превращались в настоящие океанские суда. Применение винта сделало их надёжными. Даже на далёких и тяжёлых австралийских рейсах доставка почты была поручена пароходам. Резвость шерстяных клиперов с каждым годом всё более уступала работе машин, более стойкой и постоянной, меньше зависящей от капризов погоды.

«Фермопилы» и «Катти Сарк» дольше всех держали знамя в соперничестве пара и паруса, вызывая восхищение и пассажиров, и команды, когда при попутном ветре тот или другой из красавцев-клиперов возникал белокрылым лебедем среди моря, нагонял дымившее, глухо шумевшее чудовище и скользил вперёд, чистый, безмолвный и лёгкий.

(По рассказу И. Ефремова «Катти Сарк»)

Тема 3. Законы развития и строения техники

§3.1. Закон прогрессивной эволюции техники

Поскольку ТО существуют во времени, появляясь, действуя и сменяясь новыми поколениями ТО, то можно без натяжки говорить о развитии ТС. Следовательно, к технике можно применить все законы диалектики - науки о развитии. Их три:

I. Закон перехода количественных изменений в качественные.

II. Закон единства и борьбы противоположностей.

III. Закон отрицания отрицания.

Закон II раскрывает побуждающие причины развития; закон I объясняет механизм развития, а закон III показывает внешнюю форму развития (как выглядит развитие извне, со стороны).

В приложении к техническим объектам и к технике в целом эти законы интерпретируются следующим образом.

II. Единство и борьба противоположностей (причина развития)

Существуют ли противоположности в технической системе, преодоление которых развивает её?

ТО – это совокупность изобретений. А каждая изобретательская задача – это преодолённое противоречие. Любая сложная ТС – это клубок противоречий. Именно поэтому нужны изобретения, которые направлены на устранения этих противоречий.

I. Переход количественных изменений в качественные (механизм развития)

Пронаблюдаем «линию жизни» технических систем. Систему развивают изобретения, направленные на данный ТО. Накопление изобретений идёт в три этапа:

a) При неизменном принципе действия и конструкции (технического решения) улучшаются параметры ТО. Накапливаются изобретения 1-го и 2-го уровня.

b) После исчерпания возможностей цикла а) происходит переход к более рациональной конструкции (структуре), т.е. объект меняется сильно или полностью. Накапливаются изобретения 3-4 уровней. Затем развитие опять идёт по циклу а).

c) После исчерпания возможностей циклов а) и b) происходит переход к более рациональному принципу действия (изобретение уровня 5). Происходит смена поколений.

III. Отрицание отрицания (путь развития)

Накопившиеся изменения в ТС в конце концов перестают соответствовать старому принципу действия, заложенному в системе. Происходит смена поколений (отрицание старого), причём на смену новому в своё время придёт более новое (отрицание отрицания).

Совокупность всех трёх законов диалектики в приложении к техническим системам и есть закон прогрессивной эволюции техники.

§3.2. Закон стадийного развития техники

Этот закон отражает революционные изменения, происходящие в процессе развития как определённых классов объектов, так и техники в целом. Революционные изменения связаны с передачей технике функций, выполняемых человеком.

Существует четыре фундаментальные функции, которые передаются от человека к ТО. Соответственно есть четыре стадии.

На первой стадии ТО реализует только функцию обработки предмета труда (технологическая функция - ТФ).

На второй стадии, наряду с технологической, ТО реализует ещё функцию обеспечения энергией процесса обработки предмета труда (энергетическая функция – ЭФ).

На третьей стадии ТО реализует вдобавок к первым двум ещё и функцию управления (ФУ) процессом обработки предмета труда.

На четвёртой стадии ТО реализует для себя и функцию планирования (ФП) объёма и количества продукции. При этом человек полностью исключается из технологического цикла, кроме более высоких уровней планирования.

Примеры. 1.Функция ТО – размалывание зерна.

ТФ	- каменные жернова с ручным приводом.
ТФ+ЭФ	- каменные жернова с приводом от водяного колеса или паровой машины.
ТФ+ЭФ+ФУ	- мельница с системой автоматического управления (САУ)
ТФ+ЭФ+ФУ+ФП	- мельница с САУ, получающая задание от автоматизированной системы планирования работ (АСПР)

2.Функция ТО – стирка белья.

Закон стадийного развития отражает также развитие мировой техники в целом.

	Каменный век (I стадия)	XVIII век (II стадия)	Середина ХХ века (III стадия)	Середина ХХI века (IV стадия)
ТФ	ТО	ТО	ТО	ТО
ЭФ	человек	ТО	ТО	ТО
ФУ	человек	человек	ТО	ТО
ФП	человек	человек	человек	ТО

Переход к каждой очередной стадии происходит тогда, когда исчерпываются природные возможности человека в улучшении выполнения соответствующей функции, а также при наличии необходимого научно-технического уровня и социально-экономической целесообразности.

Не на всех ТО можно проследить все четыре стадии развития, а только на тех, чья функция стала реализовываться во времена первой стадии мирового развития техники в целом.

§3.3. Законы строения технических систем

Любая ТС возникает в результате синтеза в единое целое отдельных частей. Не всякое объединение частей даёт жизнеспособную систему. Существует по крайней мере четыре закона, выполнение которых необходимо для того, чтобы система оказалась жизнеспособной.

§3.3.1. Закон полноты частей системы

Закон. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является наличие основных частей системы и их минимальная совместная работоспособность.

Практически любая ТС включает четыре основных части: двигатель, трансмиссию, рабочий орган и орган управления. Смысл этого закона в том, что для синтеза ТС необходимо наличие этих четырёх частей и их минимальная работоспособность в комплексе. Например, соберётся группа экспертов и начнёт ставить оценки каждой из частей системы. Даже если некоторые из частей работают в системе на «отлично», если есть хоть одна «двойка», то система неработоспособна. Если будут хоть все «тройки», то система уже работает.

Опр. Система является управляемой если она может менять свои свойства так, как это надо тому, кто управляет.

Следствие. Чтобы система была управляемой, необходимо, чтобы хотя бы одна её часть была управляемой.

§3.3.2. Закон энергетической проводимости системы

Закон. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является сквозной проход энергии по всем частям системы. Любая ТС является преобразователем энергии. Отсюда очевидна необходимость передачи энергии от двигателя через трансмиссию к рабочему органу.

Передача энергии от одной части системы к другой может быть вещественной (вал, шестерни, рычаги и т.д.), полевой (например, магнитное поле) или вещественно – полевой (например, передача энергии потоком заряженных частиц). Многие изобретательские задачи сводятся к подбору того или иного вида передачи, наиболее эффективного в заданных условиях.

Следствие. Чтобы часть ТС была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую проводимость между частью, к которой подводится энергия, и органом управления.

§3.3.3. Закон неравномерного развития частей системы

Закон. Развитие частей системы идёт неравномерно; чем сложней система, тем неравномернее развитие её частей.

Неравномерность развития частей системы является причиной возникновения технических и физических противоречий, и, следовательно, изобретательских задач. Например, когда начался быстрый рост тоннажа грузовых судов, мощность двигателей быстро возросла, в средства торможения остались без изменения. В результате возникла задача: как затормозить, скажем, танкер водоизмещением 200 тыс. тонн. Эта задача до сих пор не имеет эффективного решения: от начала торможения до полной остановки крупные корабли успевают пройти несколько миль.

§3.3.4. Закон согласования ритмики частей системы

Закон. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согласование ритмики (частоты колебаний, периодичности) всех частей системы.

Представьте себе зверя с мозгом, работающем по 24-х часовому циклу, и с лапами, предпочитающими действовать, например, по 10-ти часовому циклу. У мозга наступает время сна, а лапы бодрствуют, они полны сил, по их часам полдень, надо бегать.

Эволюция безжалостно бракует такие организмы, но в технике достаточно часто создают «организмы с несогласованной ритмикой», а потом долго мучаются от недостатков такой системы.

Тема 4. Методы активизации поиска ТР

Чем труднее изобретательская задача, тем больше вариантов приходится перебирать, чтобы найти решение. Следовательно, необходимо повысить количество вариантов, выдвигаемых в единицу времени. Понятно также, что для обнаружения сильного решения нужно иметь серди рассматриваемых идей побольше сильных, оригинальных, неожиданных.

Цель методов активизации поиска ТР состоит в том, чтобы

1) сделать процесс генерации идей интенсивнее

2) повысить «концентрацию» оригинальных идей в их общем потоке.

Решая задачу, изобретатель сначала долго перебирает привычные, традиционные варианты. Иногда ему вообще не удаётся уйти от таких вариантов. Идеи направлены «по вектору психологической инерции» - в сторону, где меньше всего можно ожидать сильных решений. Методы активизации поиска новых решений помогают преодолевать эти барьеры.

Наиболее широко используются

- метод мозговой атаки,

- метод эвристических приёмов,

- метод морфологического анализа и синтеза ТО.

§4.1. Метод эвристических приёмов

§4.1.1. Эвристический приём

Изобретательские задачи издавна решались методом проб и ошибок (МПИО). Метод неэффективный, поэтому решение требовало много усилий, времени, средств.

Вот типичный случай применения МПИО: история изобретения Ч. Гудьиром способа вулканизации каучука (получение резины). Однажды ему сказали, что если он желает разбогатеть, пусть ищет способ улучшения свойств каучука. В то время каучук использовался только для пропитки тканей, например, были популярны непромокаемые плащи Макинтоша (патент 1823г). Сырой каучук имел массу недостатков: он отслаивался от ткани, вещи, сделанные из него целиком, таяли на солнце и теряли эластичность на холоде.

Гудьир заболел идеей улучшения каучука. Он начал свои опыты наугад, смешивал смолу с любым попавшим под руку веществом: солью, перцем, сахаром, песком, касторовым маслом, даже с супом, - полагая, что рано или поздно он перепробует всё, что есть на земле, и наткнётся на удачное сочетание. Гудьир влез в огромные долги, семья его перебивалась картофелем и дикими кореньями. Чудом ему удалось открыть лавку по продаже галош. Но в первый же жаркий день все галоши растаяли и превратились в дурно пахнущее месиво. Обыватели считали его сумасшедшим. Но он упорно продолжал свои поиски и однажды, обработав каучук парами кислоты, увидел, что свойства материала намного улучшились. Это был первый успех, но потребовалось ещё много пустых проб, прежде чем он случайно обнаружил второе условие полной вулканизации – подогрев. Это был 1839 год, год изобретения резины. Лишь в 1841 году Гудьир смог подобрать оптимальный режим получения резины. Изобретателя засыпали предложениями о покупке патента, и он, не имея опыта, слишком занизил причитающуюся ему долю прибыли с компаний.

Умер он в 1860 году, оставив после себя 200 тыс. долларов долгу. К этому времени в мире уже работали 60 тыс. человек на мощных фабриках, выпускающих 500 видов резиновых изделий на сумму 8 млн. долларов в год.

Во времена Гудьира МПИО господствовал в чистом виде. Но уже тогда часть изобретателей применяли, хотя и не вполне осознанно, некоторые приёмы изобретательства. Тогда же стал формироваться и другой тип изобретателя, ставший в ХХ веке преобладающим – изобретателя, опирающегося на научные знания.

Что же такое изобретательский приём, эвристический приём? Примером может служить способ измерения высоты пирамиды, предложенный Фалесом из Милета (625 – 547 гг до н.э.): когда тень от палки станет равной её высоте, длина тени пирамиды станет равна высоте пирамиды.

Когда изобретатель решает изобретательскую задачу, и при этом находит новый приём, он имеет два результата: во-первых, само решение задачи, а во-вторых, методика её решения, которая может быть использована в других ИЗ. Именно эта методика и является эвристическим приёмом. (Как отделить крупные ягоды чёрной смородины от мелких).

§4.1.2. Фонды эвристических приёмов

Уже давно человечество пришло к пониманию, что эвристические приёмы надо запоминать, накапливать. Причём знания эти, как правило, соблюдались в тайне и передавались другим по определённым правилам. Примером могут служить так называемые «секреты мастерства».

В средние века отнюдь не любой подмастерье становился мастером. Обычно подмастерье долго работал под руководством мастера, и тот ему открывал понемногу приёмы работы. Для того, чтобы самому стать мастером, подмастерью надо было выполнить особую работу, вроде дипломного проекта. При этом часть работы ученик должен был сделать, опираясь на собственную разработку, изобрести что-то своё (аналог спецтемы в дипломе). Например, Страдивари, в качестве дипломной работы сделал несколько струнных музыкальных инструментов, скрипок и альтов. Хорошее звучание инструментов обеспечивается не только правильной геометрической формой, но и специальным покрытием, лаком. Учитель Страдивари предложил ему самому получить лак для дипломных инструментов. Страдивари изобрёл новый лак, в чём превзошёл своего учителя и был принят в цех мастеров.

Часть своих секретов любой мастер должен был отдать в цех.

В нашей стране были созданы фонды ЭП, в том числе и межотраслевой фонд ЭП. При создании такого фонда проводится систематический анализ огромного числа патентов. Определяются содержащиеся в изобретениях противоречия и типовые приёмы их устранения. Межотраслевой фонд ЭП носит универсальный характер, поэтому каждый эвристический приём имеет обобщённое описание. В конце многих описаний даётся указание «инверсия приёма», по которому можно проводить обратное преобразование или искать в обратном направлении. После описания приёма даются 2-3 примера решения ИЗ с помощью этого приёма.

Знания ЭП из межотраслевого фонда не облегчают задачи изобретателя, если он ими не владеет достаточно свободно. Поэтому изобретателям рекомендуется составлять свой фонд ЭП.

Рекомендации по формированию индивидуального фонда эвристических приёмов.

1. В него обязательно должны войти собственные приёмы, если они есть.

2. Дальше изобретателю надо тщательно поработать над межотраслевым фондом, выбрать из него приёмы, исходя из специфики решаемых задач и своих симпатий, возможно, немного их переформулировать.

3. Снабдить собственными примерами.

4. Также рекомендуется провести патентное исследование по теме работы изобретателя, и из патентов выделить понравившиеся приёмы.

Человек способен хранить в памяти до 300 и более приёмов, а свободно оперировать 50 – 100 приёмами.

Межотраслевой фонд эвристических приёмов эвристически избыточен. Это проявляется в следующем:

Во-первых, многие задачи могут быть решены независимо разными эвристическими приёмами.

Во-вторых, одновременно использование двух и более эвристических приёмов может привести к их взаимному усилению в смысле нахождения лучшего технического решения. Нередки случаи, когда два и более ЭП по отношению к конкретной изобретательской задаче по отдельности имеют слабый эффект, но при одновременном их использовании они явно взаимно усиливают друг друга.

§4.1.3. Типы эвристических приёмов

К концу II тысячелетия эвристических приёмов накопилось много, достаточно для того, чтобы расклассифицировать их.

Существуют приёмы, основанные на физических эффектах и явлениях, химических веществах и эффектах и т.д.

Только на примере одного–единственного физического явления - кавитации – основаны такие приёмы, как приготовление кормов, снятие заусенцев, повышение эрозионной активности жидкости, способ измерения расхода жидкости, определение количества растворённых газов в жидкости, защита от абразивного износа.

В качестве примера использования химических эффектов и веществ можно привести озон: интенсификация газо-углеродной резки, устранение запаха и привкуса у воды, очистка сточных вод от нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, цианидов, органики; консервирование овощей, фруктов, зерна, стерилизация жидкостей, борьба с обрастанием подводной части судна, улучшение хлебопекарных свойств муки и т.д.

Даже существуют приёмы, основанные на использовании некоторых геометрических свойств. Примерами могут служить гиперболоид вращения (башня Шухова) или лента Мёбиуса (шлифующее устройство с ременным шлифователем в виде ленты Мёбиуса).

Существуют ещё приёмы, которые нельзя отнести к какой-либо конкретной научной дисциплине. Они являются исключительно изобретательскими приёмами, этакими «изобретательскими хитростями». Вот некоторые из них.

1) Сделать наоборот, т.е. сделать не то действие, которое вроде бы необходимо в данной ситуации, а противоположное.

2) Раздробить объект (выполнить его разборным, увеличить степень дробления объекта). Грузовое судно разделено на одинаковые секции. При необходимости корабль можно делать длиннее или короче.

3) Сделать объект асимметричным. Противоударная автомобильная шина имеет одну боковину повышенной прочности – для лучшего сопротивления ударам о бордюрный камень.

4) Сделать не столько, сколько требуется по задаче, а чуть меньше или чуть больше.

5) Сделать заранее.

6) Скопировать природные прототипы (махолёт, когти для лазания на столбы, висячие мосты – подобие паутины).

7) Увеличить размеры и число одновременно действующих объектов (царь – пушка, царь – колокол, сложное парусное снаряжение).

8) Объединить разные объекты в одну систему (пароход: судно + паровой двигатель).

Обычно при решении изобретательских задач используется не один, а несколько разных приёмов, например, хитрость + физика, или хитрость + геометрия.

§4.1.4. Постановка задачи и её решение методом ЭП

Решение творческой задачи методом ЭП можно выполнить в 4 этапа.

1 этап. Формулировка задачи. Собственно, уточнение поставленной задачи – это уже начало её решения. Чем точнее поставлена задача, чем лучше изобретатель понимает, что же действительно надо сделать и какое противоречие преодолеть, тем лучше и эффективнее её решение.

2 этап. Выбор подходящих ЭП. Информация для этого этапа: прототип, который надо улучшить; главный недостаток этого прототипа; главное противоречие прототипа, которое требуется устранить.

3 этап. Преобразование прототипа с помощью выбранных приёмов. Получается множество улучшенных ТР.

4 этап. Анализ полученных решений и их градация от более удачных к менее удачным. Обоснованный выбор лучшего решения.

§4.2. Мозговая атака

§4.2.1. Предпосылки возникновения мозговой атаки

В основе методов мозгового штурма, или мозговой атаки (МА), лежит следующий психологический эф­фект. Если взять группу в 5—8 человек и каждому пред­ложить независимо и индивидуально высказывать идеи и предложения по решению поставленной изобретатель­ской задачи, то в сумме можно получить 10-20 идей. Если предложить этой группе коллек­тивно высказывать идеи по этой же задаче, то за 15—30 мин коллективно высказывается (при соблюдении правил МА) от 50 до 150 разных идей.

Во время сеанса МА происходит как бы цепная реакция идей, приводящая к интеллектуальному взрыву. («99 процентов ваших конструктивных идей возни­кает подобно электрической искре при «контакте» с мыс­лями других людей»).

Современные методы МА имеют далекого предшественника – так называемый корабельный совет. В XVI—XVII веках в морской практике вырабатывается порядок действий на случай, когда судно терпит аварию или бедствие. В таких экстремальных ситуациях капитан судна (или оставшийся в живых старший по положению) проводит со всей оставшейся командой непродолжительный корабельный совет, на котором каж­дый должен высказывать свои предложения по устранению возникших затруднений и опасностей. При этом соблю­дался строгий порядок выступавших: сначала высказы­вались юнги и младшие матросы, затем старшие матросы и т.д. до капитана. Такая процедура стимулировала мыш­ление более старших и опытных людей, которые прихо­дили к более толковым и приемлемым идеям.

Современные методы МА возникли и были развиты в США. Их основателем считается морской офицер А. Осборн. В 1953 году вышла его книга «Управляемое воображение: принципы и процедуры творческого мышления».

А. Осборн во время второй мировой войны был капитаном небольшого транспортного судна. Однажды судно под его командованием везло груз в Европу и ока­залось без надежной охраны и прикрытия. В это время была получена радиограмма о скором нападении немец­ких подводных лодок. А. Осборн собрал всех на палубе, сообщил о готовящемся нападении и попросил каждого подумать и высказать свои соображения по поводу того, что необходимо сделать, чтобы предотвратить гибель судна, которое не имело эффективных средств защиты. Один из матросов сказал, что нужно всей команде встать вдоль борта, к которому будет приближаться торпеда, дружно дуть на торпеду и «отдуть ее в сторону».

На этот раз встреча с подводными лодками не была роковой. Однако высказанная матросом смешная абсурд­ная идея оказалась плодотворной. Когда судно вернулось на свою базу, А. Осборн по разработанным в пути эскизам изготовил вентилятор, создающий мощный направленный поток воды, и этим вентилятором в одном из рейсов дей­ствительно «отдул» торпеду от борта.

Так у А. Осборна родилась идея создания метода кол­лективного поиска идей для устранения затруднительных ситуаций. После войны он разработал метод мозговой атаки и создал свою школу подготовки изобретателей и рационализаторов.

Методы МА представляют собой эмпирически найден­ные эффективные способы решения творческих задач. С точки зрения психологии, кибернетики и других наук феномен МА остается белым пятном, которое требует серьезного и глубокого изучения.

4.2.2. Суть метода МА

Структурно метод довольно прост. Он представляет собой двухэтапную процедуру решения задачи:

- этап выдвижения (генерации) идей;

- этап анализа выдвинутых идей.

Работа в рамках этих этапов должна выполняться при соблюдении ряда основных правил.

Правила этапа генерации:

1. запрет критики.

2. Запрет обоснований выдвигаемых идей.

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

Правило аналитического этапа: выявление рациональной основы в каждой анализируемой идее.

Рассмотрим эти два этапа более детально.

Дата добавления: 2014-01-13