3.4.5 Формулировка условий и анализ изобре­тательской задачи

Это один из наиболее ответственных этапов в решении задачи. От того, как будут сформулированы ее условия, существенно зави­сит успех поиска. Часто удачные, оригинальные решения возника­ют после изменения условий задачи.

Полагая, что изобретение—это новое техническое решение, по­лученное в результате преодоления (разрешения) противоречия, будем считать, что условия изобретательской задачи сфор­мулированы, если указаны реальная техническая система и ее не­достаток, идеальный конечный результат (ИКР) и выявлено про­тиворечие между ними.

Процедура формулировки должна проходить в направлении обобщения условий изобретательской задачи, содержать переход от технических условий (техническая система, технический ИКР, техническое противоречие) к более общим физическим условиям (физическая система, физический ИКР, физическое противоречие). Этот процесс предусматривает составление ряда вариантов условий и попыток их переформулировки с помощью более общих понятий.

3.4.6 Поиск идеи решения

На этом этапе сравнивают условия изобретательской задачи с более или менее отдаленными аналогами (на разных уровнях обоб­щения); сопоставляют с решениями, хранимыми нашей памятью; пытаются изменить техническую систему с помощью эвристических приемов и стандартных преобразований; ищут новые принципы действия системы, привле­кая арсенал физических эффектов и явлений; стараются приме­нить новые материалы и т. д.

Поиск идеи решения организуют как индивидуально, так и в коллективе. Если идея решения найдена, то в дальнейшем проводят синтез нового технического решения; если же не найдена, то необходимо вернуться на этапы 2, 3 и сделать выбор новой технической задачи.

3.4.7 Синтез нового технического решения

Конкретизацию идеи на этом этапе выполняют, синтезируя ее материальный носитель – техническое решение (объект).

Синтезируют новую техническую систему, закрепляя функции, выполнения которых требуют идея решения и новый принцип дей­ствия, за существующими элементами системы путем изменения значений ряда их свойств. Если нет возможности изменить значе­ния нужных свойств у имеющихся элементов, необходимо ввести дополнительный, который может выполнить требуемые функции.

Таким образом, пройден путь от технического недостатка до решения, в котором он отсутствует, т. е. описан полный цикл реше­ния технической задачи.

Краткое содержание описанных этапов решения изобретатель­ской задачи, их методологическое обеспечение будут рассмотрены во втором модуле курса.

Тема 4 Подготовка и проведение научно-технического исследования. Этапы научно-технического исследования

Рекомендуемая литература: [1, c.44-316]; [2,c.4-30, 41-44,51-127]; [3,c.46-52]; [4,c.30-51]

Основные понятия и классификация научно-технических исследований

Под научно-техническим исследованиемпонимают научное ис­следование, проводимое в области техники. В данном случае под техникой подразумеваются объекты, которые ранее не существова­ли в природе, но созданы человеком для удовлетворения его опре­деленных потребностей.

Научно-техническое исследование направлено на создание или усовершенствование технических объектов. Последние в зависимо­сти от степени новизныподразделяются:

• на принципиально новую технику, в которой новым, нетрадиционным является принцип дей­ствия технического устройства или применяемый технологический процесс;

• новую технику, использующую известный принцип дей­ствия, но на принципиально новой элементной, энергетической или информационной основе;

• технику текущего уровня, которая от­личается от существующей вследствие непринципиального улучше­ния конструкции, технологии, облегчения условий труда и т. д.

От­метим, что приведенная классификация непосредственно связана с определением уровня патентоспособности нового устройства.

В зависимости от степени сложности объекта исследования мож­но выделить следующие типы технологических процессов или тех­нических устройств.

1. Процессы или устройства, о которых имеется достаточная априорная информация; в частности, известны основные воздей­ствия, начальные и граничные условия..

2. Процессы или устройства, о которых собрана достаточная информация; но в силу их сложности невозможно дедуктивным путем получить эффективные математические модели..

3. Процессы и устройства, функционирование которых опреде­ляется многочисленными факторами..

4. Процессы или устройства, поведение которых в основном определяется их структурой..

Целинаучно-технического исследования обусловлены потребно­стями народного хозяйства и вследствие этого весьма разнообразны. Сформулируем наиболее часто встречаемые цели:

• создание или про­верка теории о работе объекта исследования (системы, машины, процесса);

• проверка первоначальной гипотезы о функционировании исследуемого объекта;

• получение исходной информации, необходи­мой для разработки нетрадиционных (или новых) технических устройств или технологических процессов;

• сбор информации о ра­боте существующих технических устройств или технологических процессов, которая используется для улучшения их функциониро­вания (определение оптимальных режимов, обнаружение недостат­ков в работе);

• создание измерительных приборов для получения необходимой информации о работе технического устройства или о протекании технологического процесса.

В зависимости от целей научно-технические исследования могут быть отнесены к одному из двух больших классов, которые, впро­чем, не имеют четкой границы.

Поисковые исследования проводятся для достижения далеких целей. Они необходимы для разработки новых теорий, гипотез, определения эмпирических законов, явля­ющихся основополагающими при создании новых технических уст­ройств и технологических процессов.

Разработки — это область исследований, преобразующая результаты прикладных наук в кон­кретные технологические процессы, конструкции, материалы и т. п. Например, на базе таких фундаментальных наук, как электро­динамика и квантовая механика, возникли прикладные науки - физика полупроводников, физика металлов. Прямую связь послед­них с производством реализуют конкретные разработки, непосредственно внедряемые в промышленность (и обычно быстро окупа­ющиеся). Однако всегда нужно помнить, что именно поисковые исследования открывают путь для проведения научно-технических разработок.

По наличию предварительной информации о работе объекта мож­но выделить два класса научно-технических исследований:

1. Исследования объектов, работа которых достаточно хорошо известна: разработана теория, удовлетворительно описывающая ра­боту объекта, создана абстрактная (математическая) модель; имеют­ся результаты изучения аналогичных объектов. .

2. Исследования объектов, о работе которых ничего или почти ничего не известно. Характерным примером является исследование технологических процессов как объектов автоматизации. Здесь про­цесс обычно рассматривается как «черный ящик».

Большинство исследований занимает промежуточное положение между двумя названными классами.

Научно-технические исследования классифицируются также по другим признакам:

• по степени важности для народного хозяйства они разделяются: на важнейшие, выполняемые по Государственно­му плану развития экономики; отраслевые, осуществляемые по заданию министерств и ве­домств; инициативные, выполняемые по плану научно-исследо­вательских организаций.

• по длительности разработки различают долгосрочные исследования, осуществляемые в течение нескольких лет, и краткосрочные, выполняемые обычно за один год.

• в зависи­мости от источника финансирования выделяют госбюджетные ис­следования, финансируемые из средств государственного бюджета, и хоздоговорные, которые финансируются в соответствии с догово­рами, заключаемыми между организациями-заказчиками и научно-исследовательскими подразделениями.