Научная организация творческого процесса. Алгоритм решения изобретательских задач (стр. 2 из 5)
Излагают условия задачи, состоящие из перечисления элементов технической системы и нежелательного эффекта производимого одним из элементов (обработанная задача на рисунке 1.-ЗО). Затем формулируют по определенной схеме ИКР. Он служит ориентиром (маяком), в направлении которого идет процесс решения задачи (при формулировке ИКР не нужно задумываться над тем, как он будет достигнут).
В сравнении ИКР с реальным техническим объектом выявляется техническое противоречие, затем его причина— физическое противоречие (на рисунке 1. противоречие между ИКР и ЗО может быть проиллюстрировано расстоянием между ними на плоскости поискового поля).
(ЗИ – исходная задача, ВИ – вектор психологической инерции; ЗО – обработанная задача; ИКР – идеальный конечный результат).
Рисунок 1 – Схема решения изобретательской задаче по АРИЗ.
Смысл АРИЗ состоит в том, чтобы путем сравнения идеального и реального выявить техническое противоречие или его причину — физическое противоречие — и устранить (разрешить) их, перебрав относительно небольшое число вариантов.
При разработке АРИЗ, после анализа 40 тысяч изобретений, было установлено, что в них преодолено около 1200 противоречий с применением в основном 40 типовых приемов. Выходит, что определенный тип противоречий устраняется определенным небольшим числом «своих» приемов.
Это позволило составить таблицу приемов преодоления технического противоречия. По ее вертикали расположены параметры, которые необходимо улучшить, а по горизонтали — параметры, недопустимо ухудшающиеся, если решать задачу известными путями. При этом пересечение строки (улучшаемого параметра) со столбцом (ухудшающимся параметром) дает сочетание, которое может быть устранено с помощью приемов, указанных в соответствующей ячейке таблицы.
В приложении А рассмотрены основные приемы устранения технических противоречий и некоторые технические решения, которые на них базируются.
АРИЗ – развивающаяся и постоянно совершенствующаяся система. Известны ее варианты: АРИЗ-59, АРИЗ-61, АРИЗ-64, АРИЗ-65, АРИЗ-68, АРИЗ-71, АРИЗ-77 и АРИЗ-80. Рассмотрим один из них.
В приложении Б приведен один из вариантов алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ-77).
Используя алгоритмы решения изобретательских задач можно довольно быстро найти решение поставленной задачи. Для использования указанных АРИЗ необходимо детально изучить их содержание и строго придерживаться частей данного алгоритма.
Коллективом лаборатории математических методов оптимального проектирования Марийского политехнического института (г. Йошкар-Ола) под руководством профессора А.И. Половинкина проведен глубокий научный анализ более 30 известных методов поиска технических решений, активизации и рациональной организации творческой деятельности. Результатом исследования стала разработка обобщенного алгоритма поиска новых технических решений (обобщенный эвристический алгоритм).
Эта методика является дальнейшим развитием АРИЗ, положенного в ее основу, и содержит ряд оригинальных разработок авторов, а также рациональные приемы и процедуры из некоторых других методов, в том числе: морфологического ящика, функционального изобретательства, организующих понятий и др. Такое сочетание, основанное на достижениях методологии технического творчества, делает методику достаточно полной, емкой, подробной и универсальной, применимой для решения самых различных задач во многих отраслях техники.
Обобщенный алгоритм может быть использован для построения более простых, но эффективных частных алгоритмов, предназначенных для решения конкретных задач (частные алгоритмы должны включать этапы с наибольшей частотой применения для данного класса). Методика ориентирована на синтез новых рациональных технических решений с помощью ЭВМ (для работы в диалоговом режиме «человек — машина»), но может быть с успехом использована человеком, преимущественно отдельными блоками, и при безмашинном поиске решений.
Алгоритм состоит из 17 этапов, при прохождении которых используется большой информационный аппарат, состоящий из восьми массивов информации. Хранение их в памяти ЭВМ обеспечивает быстрый поиск нужных вариантов на каждом этапе решения задачи.
Литература
1. Чус А.В., Данченко В.Н. Основы технического творчества.– Киев – Донецк: Вища школа, 1983-183с.
2. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. – М.: Машиностроение, 1988.-366с.
3. Альшулер Г.С. Алгоритм изобретения. – М.: Московский рабочий, 1973.
4. Альшулер Г.С. Творчество как точная наука. – М.: Советское радио, 1979.
5. Альшулер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. – Новосибирск: Наука, 1986.
6. Буш Г.Я. Рождение изобретательских идей. – Рига: Лиссма, 1976.
7. Буш Г.Я. Методологические проблемы технического творчества. Тезисы докладов. – Рига: Латвийское РС ВОИР, 1979.
8. Буш Г.Я. Методы технического творчества. Рига: Лиссма, 1972.
9. Антонов А.В. Психология изобретательского творчества. – Киев: Вища школа, 1978.
10. Грамп Е.А. Функционально-стоимостной анализ: сущность, теоретические основы, опыт применения за рубежом. – М.: Информэлектро, 1980.
11. Карпунин М.Г., Майданчик Б.И. Функционально-стоимостной анализ в электротехнической промышленности. – М.: Энергоатомиздат, 1984.
Основные приемы устранения технических противоречий и примеры технических решений
1 Принцип дробления. Разделить объект на части, выполнить разборным, увеличить степень дробления.
Гайка (авт.св. № 742639), в которой резьба и корпус выполнены раздельными деталями, снимается с болта без свинчивания – достаточно снять корпус и резьбовая часть сама распадается.
2 Принцип вынесения. Отделить от объекта мешающую часть (свойство) или выделить единственно нужную.
3 Принцип местного качества. Перейтиот однородной структуры объекта (процесса) к неоднородной. Разные части объекта должны иметь разные функции и характеристики, наиболее соответствующие их работе.
Изнашиваемые участки деталей машин, рабочего инструмента (валков прокатных станов) наплавляют дорогим износостойким сплавом, увеличивая их долговечность.
4 Принцип асимметрии. Перейти от симметричной формы к асимметричной.
Прокатка биметаллических полос в валках разного диаметра, вращаемых с разными угловыми скоростями, обеспечивает улучшение качества продукции. При этом валок меньшего диаметра устанавливают со стороны компонента с более высоким пределом текучести (авт.св. № 508380).
5 Принцип объединения. Соединить (объединить) в пространстве или времени однородные или смежные операции (объекты).
Значительного повышения производительности сортового прокатного стана достигают одновременной прокаткой нескольких профилей из одной заготовки (пат. Англии № 1040119). Например, из швеллера можно получить два уголковых профиля.
6 Принцип универсальности. Объект выполняет функции других объектов (тех, в которых теперь нет нужды).
Вместо отдельного электродвигателя, приводящего во вращение нажимные винты устройства регулирования расстояния между валками прокатного стана, предложено их привод осуществлять от главного станового двигателя, вращающего прокатные валки (пат. ЧССР № 120705).
Ручка портфеля может одновременно служить эспандером (авт.св. № 187961).
7 Принцип «матрешки». Один объект размещен внутри другого, проходит сквозь полость в другом объекте, другой – внутри третьего и т.д.
В шариковой ручке-указке, корпус которой состоит из выдвигаемых телескопических трубок, объединены одновременно принцип «матрешки» и принцип универсальности.
Кузов самосвала-полуприцепа выполнен из двух частей, телескопически входящих друг в друга, - груз из такого самосвала вываливается лучше (авт.св. № 712309).
8 Принцип антивеса. Компенсировать вес объекта соединением с другими объектами, обладающими подъемной силой, или взаимодействие со средой (за счет аэро-, гидродинамических и других сил).
9 Принцип предварительного напряжения. Заранее придать объекту деформации (напряжения), противоположные нежелательным.
Если при навивке пружины одновременно закручивать вокруг своей оси и проволоку, то полученная таким образом предварительно-напряженная пружина «двойной» закрутки по своим механическим показателям намного превосходит изготовленные обычным способом (авт.св. № 316509).
10 Принцип предварительного исполнения. Заранее выполнить требуемое изменение объекта (полностью или частично), расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие с минимальными затратами времени на их доставку.
С целью повышения излучательной способности факела в мартеновской печи газ в горелку подают до температуры 600-700°С (авт.св. № 235053).
11 Принцип «заранее подложенной подушки». Компенсировать невысокую надежность объекта подготовленными аварийными средствами.
С целью быстрого залечивания места среза на дереве, на его ветвь (до спиливания) ставят сжимающее кольцо, что является сигналом накопления в этом «больном» месте питательных и лечащих веществ (авт.св. № 456594).
В ядовитые химические вещества заранее еще при изготовлении добавляют присадки, уменьшающие опасность отравления (авт.св. № 246626).
12 Принцип эквипотенциальности. Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект.
Предложен контейнеровоз (авт.св. № 110661), в котором груз не поднимается в кузов, а лишь устанавливается гидроприводом на опорную скобу. Это позволяет обходится без крана и перевозить более высокие контейнеры.
13 Принцип «наоборот». Вместо действия, диктуемого условиями, осуществить обратное действие; сделать движущуюся часть неподвижной, а неподвижную – движущейся; перевернуть объект.