Классификация методов поиска решений

Под методом поиска понимается способ решения какой-либо поставленной задачи, включающий совокупность приемов мысли­тельной деятельности, а также операций по сбору, анализу, обра­ботке и хранению информации. Методы поиска новых решений применяются при необходимости найти как можно больше решений: 1) для реализации полезных функций объекта; 2) устра­нения или ослабления отрицательного эффекта ненужных и излиш­них функций; 3) при появлении потребности в решениях, помогающих эффективному синтезу новых или усовершенствуемых систем. Чем больше функционально взаимозаменяемых вариантов удается получить, тем больше возможность реализовать действи­тельно эффективные решения, отвечающие современному уровню развития науки и техники, и, следовательно, приблизиться к мини­мальным, функционально оправданным затратам.

Поиск решений может быть информационным и эвристическим.

Информационный поиск предполагает поиск готовых решений для конкретной задачи. При ФСА технических систем особое значение имеет такая разновидность информационного поиска, как патентный поиск. Процедуры патентного поиска помогают ориентации и быстрому нахождению нужного изобретения в огром­ном патентном фонде. К патентному поиску обращаются с разной целью: при анализе и выборе задач, отыскании принципиально новых идей, синтезе конструкций и систем, анализе экономической эффективности найденного решения по сравнению с известными, прогнозировании развития характеристик и параметров отдельных объектов техники, составлении заявок на изобретение и проверке его патентоспособности и т. д.

Патентный поиск — это поиск информации об изобретениях, решающих какую-либо техническую задачу.

Основным источником информации об изобретениях являются их описания, которые включают: 1) библиографическую часть, где приведены общие сведения об изобретении: страна, патентное го­сударственное ведомство, фамилия изобретателя, дата приоритета изобретения и т. д.; 2) вводную часть, содержащую обоснование признаков изобретения, т. е. его новизны, существенных отличий и преимуществ перед ранее известными решениями той же задачи; 3) детальное описание изобретения или примеры его осуществления; 4) формулу изобретения; 5) графические материалы, иллюстрирующие изобретение (чертежи, схемы, графики и т. п.).

Описание изобретения в своей вводной части содержит кри­тический анализ проблемы и трудностей, стоявших перед изобретателем при создании данного изобретения. Все это делает данный вид информации основой для проведения прогнозных и патентных исследований, выбора принципиальных решений для осуществления функций. В описании любого изобретения содер­жится критика недостатков известных технических решений, а в большинстве случаев — и анализ причин недостатков. Все это позволяет разработчику нового объекта критически оценить достигнутый технический уровень. Нередко только в результате тщательного анализа описаний изобретений возникают идеи, кото­рые порождают новые изобретения.

Необходимым и важным средством патентного поиска является классификация изобретений, на основании которой проводятся индексирование и расстановка патентной документации в фонде. За время существования патентной системы образован огромный фонд описаний изобретений, отражающий научно-технический прогресс. Этот фонд упорядочен национальными системами классификации изобретений, принятыми в различных странах, а также единой Международной классификацией изобретений (МКИ).

МКИ представляет собой 5-ступенчатую иерархическую сис­тему, состоящую из 8 разделов, 20 подразделов, 115 классов и 607 подклассов. Разделы обозначаются заглавными буквами латинского алфавита: А - удовлетворение жизненных потребнос­тей человека, В - различные технологические процессы, С - химия и металлургия, D — текстиль и бумага, Е — строительство, F — прикладная механика, освещение, отопление, двигатели и насосы, оружие и боеприпасы, G — техническая физика, Н — электричество; подразделы — строчными буквами латинского ал­фавита.

Основную схему МКИ составляют классы и подклассы. Классы обозначаются заглавными буквами, подклассы — строчными соглас­ными буквами. Подклассы делятся на две группы, обозначаемые, как правило, нечетными цифрами, а подгруппы — четными.

Первый этап — определение предмета поиска. На этом этапе разработчик, ведущий поиск, предварительно знакомится с систе­мами классификации изобретений и особенностями структуры рубрик, касающихся исследуемой технической задачи, конкрети­зирует предмет поиска и составляет рубрикатор по теме.

Второй этап — установление круга стран. При выборе стран нужно ориентироваться на те из них, в которых данная отрасль промышленности наиболее развита. Кроме того, следует учитывать оперативность издания описания изобретений в этих странах, качество и объем содержащейся в них информации.

Третий этап — выбор временного интервала поиска с учетом цели исследований, а также задачи этапа НИОКР, на котором ведется поиск. Так, на стадии планирования целесообразно изучать описания изобретений только за последние 7 — 10 лет, при патент­ных исследованиях перед началом НИОКР — за 10— 15 лет. Проверка же на патентную чистоту предложенных решений требует значительно большего временного интервала (не менее срока действия патента).

Четвертый этап — просмотр и отбор описаний изобретений. На этом этапе ведется непосредственная работа с патентным фондом, отбираются такие изобретения, которые содержат техни­ческие решения, обеспечивающие выполнение заданных функций. Кроме того, отбираются изобретения как бы в задел на перспективу, которые могут представить интерес при решении смежных и после­дующих задач проектно-конструкторской разработки.

Материалы патентного поиска служат источником для формиро­вания фондов технических решений.

Фонды технических решений — это систематизированные по ряду признаков массивы информации о технических решениях, образующих вместе с соответствующими техническими и програм­мными средствами, системой классификации и кодирования информационно-поисковые системы.

Эвристический поиск базируется на эвристике — науке о твор­ческом мышлении. При таком поиске используют, кроме того, положения таких наук, как психология творчества, системный ана­лиз, исследование операций, теория игр, праксеология и др. Эв­ристический поиск часто приводит к абсолютно новым решениям, т. е. изобретениям.

В России и за рубежом разработано большое число методов (методик) эвристического поиска. Их научный уровень и практи­ческая результативность постоянно повышаются. Если первона­чально разрабатываемые методы опирались только на простейшие приемы ассоциативного мышления, то для современных методов поиска решений характерны комплексный подход, системный анализ проблемы и алгоритмизация творческого процесса, помо­гающие за короткое время найти самое эффективное решение. Современные методы предусматривают применение ЭВМ, что значительно расширяет творческие возможности человека.

Методы эвристического поиска чрезвычайно разнообразны. В настоящее время отсутствует их строгая классификация. Наиболее отчетливым признаком того или иного метода является наличие или отсутствие алгоритма, организующего мыслительный процесс. По этому признаку можно условно выделить две группы методов: 1) методы ненаправленного (малоупорядоченного) поиска и 2) методы направленного (упорядоченного) поиска.

Методы ненаправленного поиска решений. В качестве прос­тейшего приема упорядочения поиска новых решений можно указать на попытку логически мыслить, т. с. постановку разра­ботчиком ряда вопросов, например: «Какие имеются недостатки?», «Что и как можно улучшить?», «Что может ухудшиться, если повысить такие-то характеристики?», «Какие другие применения возможны для данного объекта?».

К методам наименее упорядоченного поиска относятся простей­шие приемы технического творчества: аналогия, инверсия, эмпатия, идеализация.

Метод аналогии предусматривает использование подобного из­вестного решения, «подсказанного», например, технической, эконо­мической или художественной литературой, произведением кине­матографа, изобразительного искусства или «подсмотренного» в природе. Для овладения этим методом необходимы такие качества, как наблюдательность, «зоркость» в поиске решения задачи, способность к переносу опыта.

Методу инверсии (от лат. invcrsio — переворачивание, переста­новка) присущи такие подходы к решению задачи: перевернуть «вверх ногами», вывернуть наизнанку, поменять местами и т. д.

Этот метод приучает к гибкости мышления, отказу от тради­ционных решений, позволяет преодолевать психологическую инер­цию.

Метод эмпатии означает отождествление себя с разрабатывае­мым предметом. При этом разработчик как бы ставит себя на место, например, детали, процесса или машины и стремится ощутить вес действия, которые над ним могут совершаться.

Метод идеализации связан с желанием получить представление об идеальном решении, полностью отвечающем поставленной цели. Рассматривать идеальные решения часто оказывается полезным, даже если это сопряжено с некоторой долей фантазии, так как данные решения могут натолкнуть на новую идею или точку зрения, которая, в конечном счете, приведет к новому осуществи­мому решению.

К методам ненаправленного поиска с небольшой упорядочен­ностью мыслительного процесса относятся «мозговой штурм», метод контрольных вопросов, метод гирлянд ассоциаций и метафор, синектика, некоторые разновидности морфологического анализа и др. Эти методы основаны на использовании разного рода «акти­ваторов» творческого мышления. Например, в зарубежной практике для настроя мышления на творческий лад применяются так назы­ваемые правила «двадцати четырех», «двадцати пяти» и «двад­цати шести».

Правили «двадцати четырех» предполагает творческое отно­шение ко всем задачам, с которыми человек встречается на протя­жении 24 часов. Возникающие по поводу решения этих задач идеи следует записывать. Ежедневно в наиболее удобное время эти идеи дополняются новыми идеями в ходе кратковременных сове­щаний.

В соответствии с правилом «двадцати пяти» для решения той или иной задачи требуется выдвинуть не менее 25 идей. Поскольку добиться такого количества идей чрезвычайно трудно, рекомендуется обращаться к личному опыту человека, к его воспоминаниям об увиденном, прочитанном, услышанном, исполь­зовать правило «двадцати шести». Последнее правило (26 — коли­чество букв английского алфавита) исходит из принципа под­сказки: «Подумайте, какое слово, начинающееся на букву А (В, С и т. д.), может навести на решение проблемы». Пользуясь этим правилом, можно просматривать словари («метод наводящих слов») и с его помощью «бомбардировать мозг» словами — какое-то из них может вызвать в сознании неожиданную ассоциацию, разбудить воображение и вдохновение.

В методах ненаправленного поиска большое внимание уделяется созданию благоприятной для творческой работы обстановки, использованию определенных закономерностей мыслительного процесса. Так, психологи отмечают, что исследователь или разработчик, прежде чем прийти к оригинальному решению, какое-то время только впитывает информацию и внешне как бы отвлечен от данной проблемы. Это процесс так называемого вынашивания идеи. Рождение оригинальной идеи происходит часто совершенно неожиданно (в виде «озарения»), причем не при напряженном обдумывании задачи, а случайно, иногда во время отдыха, игры, сна.

В методах ненаправленного поиска учитываются особенности человеческой психики. Сама процедура осуществления поиска решений с помощью некоторых из указанных методов внешне носит как бы несерьезный характер, производит впечатление детской игры. А между тем именно такие процедуры имеют немалый смысл: у специалистов появляется чувство раскованности, интеллектуаль­ного подъема, преодолевается психологическая инерция, появляются творческий энтузиазм и заинтересованность. Перед решением задачи рекомендуется проводить непродолжительную умственную «разминку» — потренировать мозг несколькими головоломками, ша­радами, увлекательными физическими или математическими зада­чами, Это помогает отказаться от сложившихся в сознании стереотипов, преодолеть инерцию мышления.

Методы направленного поиска решений. Наиболее эффектив­ными для поиска новых решений являются методы направленного поиска, в основе которых лежит научно обоснованный алгоритм творческого процесса, включающий этапы, подэтапы, шаги и процедуры. На одних этапах поле поиска расширяется, на других, наоборот, сужается исходя из учета определенных закономерностей в развитии исследуемых объектов техники и четко поставленной цели. Алгоритм творческого процесса реализуется путем выполне­ния следующих друг за другом рекомендаций-предписаний: сделай то-то и то-то, если получен такой-то результат, то сделай то-то, и т. д. Указанный алгоритм не имеет жесткой структуры. На отдельных его этапах могут быть возвраты, повторения «мыслительных проб», попытки решить задачу то одним, то другим приемом.

Общую направленность поиску придает четкая постановка цели и уяснение сущности решаемой задачи. Для этого исполь­зуются понятия технического противоречия и идеального конечного результата. Техническое противоречие характеризует несоответствие между возникшими потребностями общества и возможностями существующей техники. В более узком смысле техническое про­тиворечие проявляется при улучшении каких-то характеристик технической системы и объективно связанным с этим ухудшением других ее характеристик. Идеальный конечный результат (ИКР) - это гипотетическое идеализированное решение, к которому следует стремиться и которое в полной мере соответствует поставленной цели. С помощью ИКР определяются как бы критерии поиска и выбора решений: лучшим считается решение, которое ближе к ИКР. Понятие ИКР во многом интуитивно. При этом задача рассматривается только с потребительской стороны, поэтому срав­нение с ИКР не может подменить технико-экономические оценки вариантов, дающие комплексное представление об эффективности решения за весь жизненный цикл объекта,

Современные методы направленного поиска представляют собой довольно сложные, комплексные методики изобретательской работы, они используют системный алгоритмизированно-процедурный под­ход, типизацию способов решения разнообразных изобретательских задач на основе анализа патентного фонда, абстрактное символи­ческое описание техническою противоречия, различные приемы, активизирующие ассоциативно мышление.

К методам направленного поиска относятся некоторые разно­видности морфологического анализа (например, десятичные мат­рицы поиска), метод АРИЗ и его модификации, обобщенный эвристический алгоритм поискового конструирования и др. В этих методах «подсказки» носят не случайный, а намеренный (сообразно ходу решения задачи) характер. Здесь синтезу решения пред­шествуют операции его анализа, позволяющие расчленить проблему на частные, более простые задачи. Выбор того или иного конкретного приема в ходе решения задачи определяется степенью оригиналь­ности и, следовательно, сложности поставленной проблемы.

Подавляющее большинство методов, используемых при ФСА,— комбинированные, сочетающие различные приемы активизации творческого процесса: психологические, системные, психоинтеллектуальные, алгоритмизирующее, прогностические и г. д. Классифи­кация данных методов возможна также по ведущему признаку, характеризующему главный активизирующий эффект метода. С этой точки зрения все методы эвристического поиска можно подраз­делить на следующие группы.

1. Методы, в которых ведущая роль принадлежит коллективным формам творческой работы. Как показывает опыт, коллективное мышление, организованное по определенным правилам, в условиях благоприятного психологического климата оказывается значительно эффективнее, чем сумма индивидуальных мышлений. Это свойство коллективного творчества используется в методах «мозгового штурма», конференции идей, коллективного блокнота, синектики.

2. Методы, в которых упор делается на системный анализ комплексных решений, упорядочение признаков частных решений, анализ комплексных решений путем комбинирования частных решений. К числу этих методов относятся: модификации морфо­логического анализа, метод упорядоченных признаков, десятичных матриц поиска и др.

3. Методы, в которых главное место отводится ассоциативному мышлению, использованию аналогий, метафор и семантических свойств понятий. К ним относятся методы каталога, фокальных объектов, гирлянд случайностей и ассоциаций.

4. Методы, направляющие мыслительный процесс с помощью наводящих (контрольных) вопросов. Предложено несколько спис­ков этих вопросов и последовательностей их постановок (по А. Осборну, Т. Эйлоарту, Я.Пойа и др.).

5. Методы, в которых подсказывается способ разрешения тех­нического противоречия с помощью стандартных (типовых) приемов. К их числу относятся АРИЗ, библиотека эвристических приемов, вепольный метод.

Практикой изобретательства и ФСА выработано большое коли­чество эвристических приемов поиска новых решений. В за­висимости от тех или иных признаков приемы группируются и классифицируются. Таким образом, формируются систематизиро­ванные фонды эвристических приемов. В указанных фондах специалист по ФСА можно найти рекомендуемые подходы к ре­шению конкретной задачи.

Межотраслевой фонд эвристических приемов разработан на основе анализа значительного числа технических решений в промышленности.

Эвристические приемы фонда объединены в группы в основном по характеру решаемой задачи (изменения параметров, формы, структуры, изменения, касающиеся усилий, движений, простран­ственного расположения элементов, и т.д.).

«Мозговой штурм» — наиболее известный и широко применя­емый метод генерирования новых идей путем творческого сотруд­ничества группы специалистов. Являясь как бы единым мозгом, группа пытается штурмом преодолеть трудности, мешающие разре­шить рассматриваемую проблему. В процессе такого штурма участ­ники выдвигают и развивают собственные идеи, идеи своих коллег, используют одни идеи для развития других, комбинируют их. Чтобы обеспечить максимальный эффект, «мозговой штурм» должен подчиняться определенным правилам. В противном случае «мозго­вой штурм» превращается в обычное совещание.

Подлинный «мозговой штурм» основан на строгом разделении во времени процесса выдвижения идей и процесса их обсуждения и оценки. На первой стадии штурма запрещается осуждать выдви­нутые идеи и предложения (считается, что критические замечания уводят к частностям, прерывают творческий процесс, мешают выдвижению идей). 3адача руководителя группы заключается в активизации творческою мышления участников заседания, обес­печении выдвижения возможно большего числа вариантов осуществления той или иной функции изделия или его составной части. На этой стадии предпочтение отдается количеству, а не качеству выдвигаемых идей.

После выдвижения идеи следует тщательно обсудить, дать им экономическую оценку и в конечном итоге отобрать из них лучшую.

На стадии обсуждения участники должны развить выдвинутые идеи: в любой из них можно найти рациональное зерно. Естест­венно, участники заседания концентрируют свое внимание, прежде всего на положительных сторонах идей. Именно их они и стараются развить. Поэтому выдвигаемые в процессе обсуждения допол­нительные идеи могут базироваться на идеях других участников или, наоборот, служить для них фундаментом, катализатором. Большой эффект дает комбинирование идей путем составления перечня всех предложенных вариантов выполнения анализируемой функции с указанием преимуществ и недостатков каждого из вари­антов. При обсуждении этого перечня специалистами разных про­фессий возникают новые, более оригинальные и плодотворные идеи, основанные на комбинациях ранее выдвинутых предложений.

Однако не всякая проблема решается этим методом. Он эффек­тивен главным образом при решении не слишком сложных задач общего, особенно организационного характера, когда проблема хорошо знакома всем участникам заседания и группа располагает достаточной информацией о ней. При решении сложной задачи необходимо иметь 400 — 500 идей, что может быть получено в тече­ние нескольких сессий (совещаний с применением «мозгового штурма»).

Существует несколько модификаций «мозгового штурма».

Индивидуальный «мозговой штурм» проводится в основном по тем же правилам, что и рассмотренный выше коллективный, но проводится одним специалистом, который одновременно генери­рует идеи, дает им объективную оценку и критикует их, выступает в качестве секретаря сессии. В тех случаях, когда лицо, проводящее индивидуальный «мозговой штурм», неузкий специалист по данной проблеме, целесообразно передавать результаты эксперту для оценки и дальнейшей работы. Длительность сессии не должна превышать 3 — 10 мин, что требует высокой самодисциплины. Возникающие идеи аккуратно фиксируются на картах краевой перфорации (или в памяти персонального компьютера). К оценке качества выдвину­тых идей целесообразно приступать через несколько дней. Участник индивидуального «мозгового штурма» должен стремиться выраба­тывать и совершенствовать навыки постановки вопросов, на которые могут быть даны альтернативные ответы. Для самопроверки можно предложить в течение 3 — 5 мин высказывать (зафиксировав на магнитофоне или диктофоне) максимальное количество идей, например, по таким задачам: «Как лучше организовать работу по обучению ФСА?», «По какому принципу организовать работу канцелярии предприятия?», «Как лучше организовать взаимо­действие плановой и бухгалтерской служб?» и т.д.

Массовый «мозговой штурм» проводится участниками сессии — массовой (до нескольких сот человек) аудиторией, решающей какую-либо сложную задачу. Отбор идей производится на про­межуточных этапах. Участники распределяются на оперативные группы по 6 — 8 человек. При комплектовании группы важно, чтобы непосредственное отношение к задаче имел лишь руководи­тель группы, а остальные ее члены были бы лишь знакомы с нею (иначе могут сыграть негативную роль элементы амбиции специа­листов, разработавших ранее этот проект).

За 2 — 3 дня до сессии руководитель группы предупреждается (предпочтительно в письменной форме) о проведении массового «мозгового штурма», знакомится с его процедурой, составом груп­пы. Штурм проводится в два этапа. На первом оперативными груп­пами проводится прямой коллективный «мозговой штурм». Же­лательно, чтобы задача касалась того участка, на котором рабо­тают участники оперативной группы. Нарушение этих правил (постановка проблемы таким образом, что она имеет слишком много не связанных между собой аспектов, не интересует группу или, наоборот, узкими специалистами в ней являются все участники группы) резко снижает эффективность работы и, по существу, сводит работу на нет. Допустим, задача сформулирована следую­щим образом: «Как повысить качество учета в литейном цехе?». Такая постановка вопроса слишком общая, и участники группы будут формулировать ее каждый по-своему. Предпочтительнее другая формулировка, например «Как создать более эффективную систему учета деталей на Вашем участке?». В этом случае мысли участников сессии сфокусированы на решении одного вопроса.

Длительность первого этапа — сессии оперативной группы не более 15—20 мин. На втором этапе по окончании сессии руко­водители каждой группы в течение нескольких минут оценивают выдвинутые идеи, отбирают из них наиболее интересные и сооб­щают их на «пленарном заседании». После завершения работы некоторые идеи (получившие положительные оценки) начинают внедряться немедленно, другие — передаются экспертам для до­работки.

Письменный «мозговой штурм» применяется, когда нет воз­можности собрать специалистов в одном месте (на предприятии, в НИИ, НПО, городе). Для организации и непосредственного проведения сессии создается комиссия из наиболее компетентных в решении поставленной задачи специалистов.

Первый вариант организации работы: комиссия формулирует творческое задание, цели и задачи; рассылает материалы на те предприятия, в организации (подразделения), чьих специалистов предполагает привлечь. Такая методика применяется редко. Как свидетельствует практика, поступают чаще всего стереотипные ответы, число выдвигаемы оригинальных идей относительно не­велико.

Второй вариант (который обычно применяется): комиссия формулирует творческое задание в форме довольно подробного вопрос­ника, который отражает в альтернативном виде основные проб­лемы, требующие решения. В остальном процедура та же, что и при обычном «мозговом штурме».

Метод письменного «мозгового штурма» исключает возможность обмена идеями, который часто тормозит появление оригиналь­ных, не связанных с другими идей. Исключаются психологические барьеры при генерировании идей.

Двойной «мозговой штурм» органически соединяет в себе про­цессы генерирования идей и их доброжелательной позитивной критики. В соответствии с процедурой всем участникам рассыла­ются письменные приглашения, в которых дается информация о цели и о том, какая конкретно помощь ожидается от каждого участ­ника. К приглашению рекомендуется прилагать правила проведения сессии. Оптимальная численность участников сессии до 30 человек. Продолжительность до трех часов. Сессия обычно делится на два формальных этапа с перерывом между ними в 45 мин.

Первый этап — постановка творческого задания, формулиро­вание участниками (по метолу прямого «мозгового штурма») своих предложений — длится примерно один час. На втором этапе — во время перерыва — проводится неофициальная часть сессии, непри­нужденное свободное обсуждение. Поощряется обсуждение пред­ложенных идей, их позитивная критика, непринужденное генери­рование новых. Работа на этом этапе длится примерно 45 мин.

Третий этап - продолжение выдвижения идей, но более конкрет­ных, практически реализуемых (с учетом работы на первых двух этапах). Регламент выступлений – 2-3 мин. Длительность ра­боты - в пределах одного часа.

По окончании сессии экспертами проводится оценка идей, как и в других модификациях «мозгового штурма». Отобранные идеи рекомендуются к внедрению, направляются для детальной про­работки в соответствующие службы.

Особенность «мозгового штурма» с оценкой идей — в более радикальном подходе к устранению отрицательных последствий отсутствия критики. Область применения метода — решение задач повышенной сложности, требующих знаний и опыта творческого коллектива.

Этапы работы:

1) прямой коллективный «мозговой штурм»;

2) размноженный перечень предложенных во время первого этапа идей в несколько развернутом виде передается каждому участнику сессии для предварительной оценки;

3) каждый участник в индивидуальном порядке отбирает и ре­комендует для дальнейшей разработки 3 — 5 идей;

4) участники сессии вновь собираются для рассмотрения вы­двинутых рекомендаций. Итоги обобщаются руководителем в форме таблицы;

5) каждый участник отбирает наилучший подход к решению задачи, а также набрасывает эскизы (схемы) решения, которые вновь обсуждаются;

6) руководитель выступает с обобщающим докладом; копия его раздается каждому участнику для замечаний. После окончательной доработки предложения передаются для практическою использо­вания.

В тех случаях, когда участники групп не могут прийти к общему мнению в оценке идей, проводится сессия «мозгового штурма» самих экспертов.

Обратный «мозговой штурм» отличается от прямого тем, что здесь большое внимание уделяется критике высказываемых идей. На совещании (сессии) решаются более узкие, специальные задачи. Содержанием работы на сессии является всесторонний анализ слабых мест в объекте, который необходимо усовершенствовать или заменить новым. Обеспечивается свободное обсуждение. В ре­зультате сессии (сессий) составляется своеобразная ведомость всякого рода недостатков в объекте. Разработанная ведомость передается экспертам для их объективности и правильности. Исключаются лишь явно ошибочные замечания и выводы. После этого проводится прямой «мозговой штурм» по ликвидации вскры­тых недостатков.

Конференция идей — одна из разновидностей коллективного творчества. От «мозгового штурма» отличается темпом проведения совещания по выдвижению идей и допущением доброжелательной критики в форме реплик, комментариев. Считается, что критика может даже повысить ценность выдвинутых идей. Поощряется фантазирование и комбинирование идей. Все выдвинутые идеи фиксируют в протоколе без указания их авторов (исходят из посыл­ки, что конференция идей — это коллективный труд и личное автор­ство не имеет значения).

К конференции идей привлекаются руководители и рядовые сотрудники, лица, постоянно имеющие дело с данной проблемой, и новички, которые (поскольку на них не давят традиции) часто выдвигают новые, свежие идеи. Не следует приглашать на конфе­ренцию лиц, скептически настроенных в отношении возможности решения данной проблемы, специалистов, которые больше всех знают и для которых все — пройденный этап.

На конференции идей председатель — равный среди равных. От остальных участников его отличает обязанность следить за хо­дом конференции, поддерживать непринужденную обстановку, неуклонно двигаться к цели — выдвижению идей.

Известны разновидности конференции идей — «дискуссия 66» и «метод 635»

«Дискуссия 66» представляет разбивку больших по составу творческих коллективов на мелкие дискуссионные группы по 6 че­ловек, которые в течение 6 мин (отсюда название метода) прово­дят мини-конференции по четко сформулированной проблеме (6 мин, конечно, условная ориентировочная продолжительность конферен­ции).

Каждая группа избирает руководителя и секретаря, который записывает и сортирует высказанные идеи. Затем руководители групп собираются вместе и проводят дискуссию на основе выдви­нутых во всех группах идей с целью найти оптимальный вариант решения.

Суть «метода 635» такова: четко сформулированную проблему записывают на специальные бланки и предлагают каждому из шести членов созданной творческой группы. После небольшой подготовки каждый работник, получивший бланк, в течение 5 мин должен запи­сать не менее трех вариантов (идей) решения проблем (эти цифры образуют название метода).

Методы ассоциаций и аналогий предполагают активизацию в первую очередь ассоциативного мышления человека. К этим методам относятся метод фокальных объектов и метод гирлянд случайностей и ассоциаций.

Сущность метода фокальных объектов состоит в перенесении признаков случайно выбранных объектов на совершенствуемый объект, который лежит как бы в фокусе переноса и поэтому называется фокальным. В результате возникает ряд неожиданных вариантов решения. Метод фокальных объектов дает хорошие результаты при поиске новых модификаций известных устройств и способов, может быть использован для тренировки воображения (упражнения вида: придумать фантастические механизм, инструмент и т. д.).

Метод реализуется в следующем порядке:

1. Выбирается фокальный объект и устанавливается цель его усовершенствования (например, требуется предложить часы с оригинальной конструкцией циферблата).

2. Выбирается 3 — 4 случайных объекта (например, кино, змея, кассу, полюс; их берут наугад из словаря, каталога и т. д.).

3. Составляются списки признаков случайных объектов (на­пример, кино широкоэкранное, звуковое, цветное, объемное и т. д.).

4. Присоединяются признаки случайных объектов к фокальному объекту и генерируются новые идеи (часы широкоэкранные, звуко­вые, объемные и т. д.).

5. Полученные сочетания развиваются путем свободных ассоци­аций (например, широкоэкранные часы: вместо узкого циферблата взят широкий, может быть узкий циферблат, который способен растягиваться в широкий, проецируется на что-то и т.д.).

6. Продумываются принципиальные решения, оцениваются полученные варианты и отбираются наиболее эффективные решения (обычно это выполняется экспертным способом).

Этот метод позволяет, например, быстро найти идеи новых, совершенно необычных товаров народного потребления, расширить их ассортимент, предложить принципиально новые подходы к конст­руированию машин и оборудования.

Развитием метода фока фокальных объектов является метод гирлянд случайностей и ассоциаций. Он помогает найти большое количество подсказок для новых идей с помощью ассоциаций. Например, необходимо предложить оригинальные и полезные модификации стульев для расширения ассортимента мебельной фабрики. Метод реализуется в такой последовательности.

1. Определение синонимов объекта. Для слова «стул» получаем первую гирлянду синонимов: стул — кресло — табурет — пуф — скамейка.

2. Произвольный выбор случайных объектов. Из взятых наугад слов образуется вторая гирлянда, например электролампочка — решетка — карман — кольцо — цветок — пляж.

3. Образование комбинаций и элементов гирлянд синонимов и случайных объектов. Для этого каждый синоним соединяют с каждым случайным объектом: стул с электролампочкой, решетча­тый стул, стул с карманами, табурет для цветов и т. д.

4. Составление перечня признаков для каждого случайного объекта. Например, признаки объекта «электролампочка»: стек­лянная, свето-и теплоизлучающая, колбообразная, с цоколем, с электроконтактами, матовая, цветная. Признаки объекта «решет­ка»: металлическая, пластмассовая, плетеная, сварная, кованая, гибкая, жесткая, крупная, мелкая, с одинаковыми или неодинако­выми по размеру ячейками, составная из нескольких элементов. Аналогично записываются признаки для других случайных объек­тов.

5. Генерирование идей путем поочередного присоединения к техническому объекту и его синонимам признаков случайно выбран­ных объектов. Например, введя в гирлянду синонимов признаки электролампочки, можно получить: стеклянный стул, теплоизолирующее кресло, колбообразный пуф, прозрачное кресло, табурет с цоколем и т. д. Аналог получают новые идеи конструкций, присоединяя к гирлянде синонимов признаки других случайных объектов, т. е. решетки, кармана, кольца, цветка, пляжа.

6. Генерирование гирлянд ассоциаций. Поочередно из приз­наков случайных объектов выявленных на шаге 4, генерируются гирлянды ассоциаций. Например, если у объекта «электролампочка» взять в качестве ключевой, слова признак «с цоколем», то можно получить гирлянду ассоциаций: цоколь—дом—кирпич—порис­тый — губка — моющее средство — порошок — пена — пузырь — воздух — кислород — окислы — металл — звон — звук — колеба­ния и т. д.

7. Генерирование новых идей. К элементам гирлянды синонимов технического объекта присоединяют элементы гирлянд ассоциации. Тогда образуются такие варианты: кресло в виде пузыря, табурет из пены, стул из пористого металла, пуф, наполненный воздухом, и т.д.

8. Выбор альтернативы. На этом шаге решают вопрос: «Продол­жать генерирование гирлянд ассоциаций или их уже достаточно для отбора полезных идей?».

9. Оценка и выбор рациональных вариантов идей.

10. Отбор оптимального решения.

Синектика — комплексный метод стимулирования творческой деятельности, использующий приемы и принципы как «мозгового штурма», так и метода аналогий и ассоциаций. Само слово «синектика» — неологизм, означающий объединение разнородных эле­ментов.

В основе метода лежит поиск нужного решения за счет преодо­ления психологической инерции, состоящей в стремлении решить проблему традиционным путем. Синектика позволяет выйти за рамки какого-то конкретного образа мыслей (действий) и значительно расширяет диапазон поиска новых идей за счет представления привычного непривычным и, наоборот, непривычного — привычным.

Сторонники данного метода полагают, что умственная деятель­ность человека более продуктивна в новой, незнакомой ему обста­новке. Тем самым устраняется одна из опасностей, присущих творческим дискуссиям, когда приверженность привычным реше­ниям ограничивает возможности специалиста выдвигать новые идеи.

При использовании синектики решение проблемы ищет группа специалистов разных профессий, как владеющих этим методом, так и только приступающих к его овладению. Рекомендуется, чтобы члены синектической группы (кроме ее руководителя) перед нача­лом работы не знали сути рассматриваемой проблемы, что позво­ляет им абстрагироваться от привычного стереотипа мышления.

Обычно заседание группы начинается не с формулирования проблемы в целом, а с обсуждения отдельных ее аспектов, намечен­ных руководителем. Это могут быть, например, физические условия, в рамках которых ищут решение. Предположим: надо найти способ сверления отверстий в условиях невесомости. Чтобы дать участни­кам заседания представление о специфических условиях этого процесса, на нитке подвешивают кусок пенопласта и присутствующим предлагают просверлить в нем отверстие обычной дрелью (ничем, естественно, этот предмет не удерживая). Убедившись, что этого сделать нельзя, участники получают импульс для поиска необычных способов сверления, пригодных для условий невесомости (напри­мер, прожигание раскаленным стержнем, лазерным лучом).

Одна из важнейших частей синектической процедуры — выясне­ние того, как участники представляют себе обсуждаемую проб­лему. Для этого они, включая эксперта, предлагают свои варианты ее определения. Руководитель записывает их на доске, что имеет существенное психологическое значение: каждый участник воспринимает проблему как свою. У него возникает желание ее решить. В дальнейшем руководитель задает наводящие вопросы, вызываю­щие ассоциации и аналогии. Например, одним из оригинальных способов поиска аналогий является перечисление названий книг.

На синектических заседаниях широко используется также личная аналогия (эмпатия). С помощью такого приема человек мысленно вживается в образ рассматриваемого объекта, т. е. старается, как бы отождествить себя с ним, проанализировать возника­ющие ощущения. Это помогает при поиске новых вариантов осуществления функций. В последнее время эмпатию успешно применяют при решении особо сложных проблем, а также для проверки осуществимости различных идей. При этом один из участников обсуждения как бы олицетворяет ту или иную идею, а другой задает ему вопросы и высказывается как в защиту этой идеи, так и против нее.

Метод контрольных вопросов применяется для психологической активизации творческого процесса. Цель его — с помощью наводящих вопросов подвести к решению задачи. Метод может при­меняться как в индивидуальной работе, когда исследователь сам себе задает вопросы и ищет на них ответы, так и при коллективном обсуждении проблемы, например при «мозговом штурме». В прак­тике изобретательства применяются вопросники, составленные А. Осборном, Э. Раудзенпом, Т. Эйлоартом, Д. Пирсоном, Г. Я. Бушем и др. Широко распространенный за рубежом вопросник A. Осборна включает 9 групп вопросов: 1. «Какое новое применение объекту можно предложить?». 2. «На какой другой объект похож данный объект и что можно скопировать?». 3. «Какие возможны модификации путем вращения, изгиба, скручивания, поворота, изменения функций, цвета, формы, очертаний?». 4. «Что можно в техническом объекте увеличить (размеры, прочность, число эле­ментов и т.д.)?». 5. «Что можно в техническом объекте уменьшить (уплотнить, сжать, ускорить, сузить, раздробить)?». 6. «Что можно в техническом объекте заменить (элемент, материал, привод и т.д.)?». 7. «Что можно в объекте преобразовать (схему, компо­новку, порядок работы и т.д.)?». 8. «Что можно в объекте сделать наоборот?». 9. « Какие новые комбинации элементов объекта воз­можны?». Нетрудно заметить, что в данных вопросах содержатся рекомендации опробовать тот или иной эвристический прием (инверсия, аналогия, дробление, перенос, динамизация и т.д.) для решения поставленной задачи.

Вопросник по Т. Эйлоарту отличается тем, что вопросы в нем образуют определенный алгоритм действий для решения технической задачи. Такой метод приближается к направленному поиску по определенной программе.

В практике ФСА получили распространение списки контрольных вопросов, относящихся к конкретным задачам рационализации конструкции и технологии производства деталей и узлов.

Контрольные вопросы для рационализации узлов

Для чего служит узел? Если его убрать, какие функции перестанет выполнять изделие?

Как формулируется основная функция узла?

Как точнее назвать узел, чтобы название отражало существо выполняемой им основной функции?

К каким областям техники можно отнести данный узел исходя из выполняемых им функций? Как там решаются подобные задачи? Что указывается в справочниках по этому поводу?

Сколько функций выполняет узел? Можно ли часть из них сократить?

Каким образом обеспечивается выполнение требуемых функций?

Нельзя ли их обеспечить как-нибудь еще?

Можно ли разделить на независимые подузлы?

Если узел разборный, нельзя ли его сделать неразборным и наоборот?

Какой элемент узла самый «слабый»? Нельзя ли его отделить от узла?

Какое конструктивное решение в узле совершенно очевидно?

Что получится, если подвижную деталь сделать неподвижной, а неподвижную подвижной? Какая деталь узла самая «главная»? Нельзя ли все остальные детали исключить?

Если узел работает непрерывно, что произойдет, если «непрерывно» заменить «периодически»?

Нельзя ли устранить холостые ходы в работе узла? Какие факторы в работе узла наиболее «вредные»? Нельзя ли их использовать?

Нельзя ли дорогой элемент заменить дешевым?

Нельзя ли заменить механическую систему электрической, оптической, тепловой и т. д.?

Нельзя ли то, что в узле выполняется до сборки, выполнить при сборке?

Что необходимо сделать для упрощения сборки?

Что получится с изделием, если узел будет совершать действие, противоположное тому, которое от него требуется?

Что произойдет, если закрепить «вверх ногами», повернуть его на 90°?

Как может измениться узел, если попытаться получить не 100% технического эффекта, а чуть меньше?

Сколько всего деталей в узле, можно ли часть из них объединить?

Можно ли уменьшить размеры узла?

Можно ли сделать менее жесткими технические требования чертежа к узлу?

Можно ли заменить специальные детали узла стандартными?

Можно ли применить более экономичный способ сборки узла?

Можно ли заменить винтовые соединения другими?

Можно ли заменить клепаные соединения другими?

Какие материалы необходимы для данного узла? Что произойдет, если их заменить?

Узел вроде бы нужен в изделии. Чем все-таки он плох?

Что представлял бы собой «идеальный» вариант данного узла?

Контрольные вопросы для рационализации деталей

Для чего эта деталь, какие функции она выполняет в узле, изделии?

Какая из функций основная, как ее сформулировать?

Можно ли сократить количество функций, выполняемых этой деталью?

Можно ли увеличить количество функций?

Каким другим способом можно обеспечить выполнение тех или иных функций?

Как данная деталь влияет на себестоимость изделий в целом?

Соизмерима ли «полезность» детали с затратами на ее изготовление?

Если деталь изъять из узла, будет ли он работоспособен?

Нельзя ли объединить деталь с другими деталями, узлами?

Можно ли заменить марку материала, его толщину?

Можно ли применить другой материал?

Можно ли уменьшить отходы или использовать их?

Можно ли уменьшить размеры детали, массу?

Можно ли сделать менее жесткими допуски?

Можно ли уменьшить параметр шероховатости поверхности?

Можно ли заменить деталь стандартной покупкой?

Сколько требуется штампов, пресс-форм, чтобы изготовить деталь?

Все ли они необходимы?

Какой элемент детали «мешает» упростить процесс ее изготовления?

Можно ли исключить какие-либо операции из технологического процесса?

Нет ли похожих деталей?

Какие элементы детали «работают» и какие «не работают» на главную (основную) функцию?

Нельзя ли исключить элементы, «не работающие» на главную (основную) функцию?

Что в детали изнашивается?

Аналогичные этим списки контрольных вопросов можно при­менять для рационализации технологии, совершенствования работы складов, тарного хозяйства, производственных мастерских и других объектов.

Практика применения ФСА в социалистических странах под­тверждает, что характеризуемый метод используется не только для организации поиска решений па творческом этапе, но и для организации работы па всех стадиях ФСА. Например, подробные перечни контрольных вопросов, сгруппированные по этапам иссле­дования и областям ФСА, могут быть хорошим подспорьем при проведении конкретного анализа.

При использовании этого метода следует соблюдать определен­ные правила, в частности, не следует работать с вопросами более полутора часов, лучше через некоторое время к ним вернуться еще раз.

Метод коллективного блокнота позволяет сочетать независи­мое выдвижение идей каждым членом рабочей группы с коллектив­ной их оценкой и процессом выработки решения. Метод реализуется следующим образом.

Каждый участник получает блокнот, в котором записывает в общих чертах без применения специальных терминов существо проблемы, а также данные, позволяющие ориентироваться в ее су­ществе. В течение месяца каждый участник ежедневно заносит в блокнот возникающие, но рассматриваемой проблеме идеи, оценивает их и определяет, какие из них могут обеспечить наилучшее решение задачи. Одновременно формулируются наиболее целесообразные направления исследования на последующем этапе работы. Кроме того, в блокноте фиксируются идеи, хотя и находящиеся несколько в стороне от основной проблемы, но развитие, которых может оказаться полезным для нахождения конечного решения.

Участники сдают свои блокноты руководителю группы для систематизации содержащихся в них материалов. Затем следует окончательное творческое обсуждение систематизированного мате­риала всеми членами группы. Для выбора окончательного решения можно использовать «мозговой штурм» или другой аналогичный метод.

При применении этого метода анализируемый объект делится на отдельные элементы или функции. Элементы подразделяются на две группы: основные и вспомогательные. Каждый элемент рассматривается как самостоятельный объект и отрабатывается отдельно с целью максимально качественного выполнения воз­ложенных на него функций при минимальных затратах; после отработки всех элементов проводится анализ результатов про­деланной работы. Поэлементный анализ показывает, что в боль­шинстве случаев затраты, особенно по вспомогательным груп­пам элементов, как правило, являются завышенными и их можно сократить без ущерба для объекта. При этом лишние затраты становятся очевидными благодаря расчленению детали на эле­менты. Каждый элемент должен отрабатываться независимо от его значимости в конструкции.

Рассмотрим более подробно содержание и последовательность применения метода на примере детали.

Работа начинается с разбивки детали на элементы. Под элементом подразуме­вается любая конструктивная составляющая детали, определенная требованиями к детали, ее функциям или дополняющая ее конструктивное оформление: материал, шероховатость поверхности, размер, допуск, отделка, плоскость, резьба, ее чистота и класс точности, отверстие, фаска, радиус, лекальная кривая, сфера и др., т. е. все, что в той или иной мере характеризует деталь, заложено в техническое требование чертежа.

Каждый элемент относится к одной из двух групп — основной или вспомога­тельной. В о с н о в н о й группируются элементы, от которых зависит удовлетворение эксплуатационных требований, предъявляемых к данной детали, к изделию в целом, их функциям. Они влияют на разные факторы работы детали: на се качество и надеж­ность и др., т. е. обеспечивают выполнение возложенных на деталь, объект функций. Для наглядности возьмем деталь — соединительную планку (рис. 5.2). Пред­положим, что основными ее элементами являются: два посадочных отверстия, размер которых определен диаметром осей; минимальная величина в средней части планки, гарантирующая ее прочность; расчетная толщина планки; расстояние между центрами;

сечение материала вокруг отверстий, рассчитанное на необходимый запас прочности. Будем считать, что все эти элементы тесно связаны с общей компоновкой изделия и созданы на этапе конструирования детали в момент, когда конструктор стремится к обеспечению надежности и высоких эксплуатационных качеств изделия.

К в с п о м о г а т е л ь н о й группе относятся элементы, которые не влияют непосредственно на качество изделия, его работу и не определяются требованиями, предъявляемыми к данной детали с точки зрения ее эксплуатации. При сохранении всех основных вспомогательные элементы позволяют по-разному решать общую конструкцию детали, а следовательно, технологию се изготовления. Можно облегчить деталь, увеличив процент отхода материала, можно увеличить вес детали, упростив изготовление инструмента, можно просто нарубить куски материала и просверлить отверстия.

Таким образом, элементы основной группы характеризуются тем, что от них зависят качество и работа детали, ее функция. Элементы вспомогательной группы характеризуются тем, что служат для полного конструктивного оформления детали, они не влияют на работу и качество изделия и не изменяют ее функционального назначения, но при их различном конструктивном оформлении они часто и весьма значительно влияют на объем затрат, стоимость материала и труда.

При отнесении элементов к той или иной группе исходит из особенностей работы детали, ее назначения, ее главной функции и конструкции объекта. Точное распреде­ление элементов по группам способствуют правильному подходу к их отработке, а это в свою очередь исключает случайные решения, которые могут ухудшить уже достигну­тое качество конструкции или помешать достичь максимальной экономии. Для элемента, отнесенного к вспомогательной группе, основным критерием является экономичность. Здесь можно и должно добиваться дешевизны исполнения элемента, отнесение же его к основной группе как бы сужает границы поиска возможной переработки элемента ради главной цели - экономичности.

Используют три варианта различного конструктивного оформления планки за счет изменения вспомогательных элементов. Если для надежной работы конструкции решающую роль играл бы вес детали или значительная стоимость отхода материала, то вспомогательные элементы контура детали вошли бы в основную группу и конфигурацию детали необходимо было сохранить при любом виде производства. При отсутствии требовании и весу детали, к ее формам можно принять тот из трех вариантов, который будет наиболее технологичным для данного объема и вида производства.

После разбивки детали на элементы конструктор начинает тщательную проработку каждого элемента независимо от его величины и значимости. С этого момента деталь не является для него единым целым: каждый элемент рассматривается как особая, самостоятельная экономическая задача. Разделение объекта на отдельные составляющие, мысленное выделение элемента из общей конструкции детали является основой метода, так как именно при таком поэлементном анализе легче сосредоточиться на главной функции рассматриваемого элемента, отчетливо увидеть его положительные и отрицательные стороны. Деталь, объект не будет заслонять элемент, требующий наибольшего внимания. При этом легче отыскать обоснованное решение.

Каждый элемент основной и вспомогательной группы анализи­руется со всех точек зрения: конструктивной — обеспечения воз­ложенных на элемент функций, технологической и экономической — обеспечения простейшего, следовательно, максимально экономич­ного способа изготовления элемента, выполнения требований, гарантирующих высокое качество работы элемента в составе объекта.

Тщательному анализу и отработке подвергают в первую очередь элементы основной группы. Они рассматриваются с учетом всех требований, которые предъявлены к детали. Это — конструктивно-эксплуатационные характеристики, взаимозаменяемость, правиль­ная простановка допусков, отделка, износоустойчивость, обеспече­ние требований эксплуатации, возложенные на элемент функции и др. Одновременно рассматриваются вопросы экономики и тех­нологии: правильность выбора конструкторских, технологических, метрологических баз, возможность применения минимального количества специального инструмента при изготовлении детали и более широкого использования нормализованного и стандартизо­ванного инструмента, достижение необходимой точности, а также другие вопросы, связанные с обработкой детали и трудоемкостью ее изготовления.

Практика показала, что в большинстве случаев группа основ­ных элементов отрабатывается конструкторами достаточно тща­тельно в процессе создания детали. Тем не менее, индивидуальная отработка любого элемента способствует повышению качества и снижению себестоимости конструкции. В отличие от основной вспомогательная группа в момент основного конструирования отрабатывается слабо, а иногда так и остается неотработанной (если рассматривать ее с экономической точки зрения). Это озна­чает, что резерв экономии заложен главным образом в элементах вспомогательной группы, хотя бывает, что, и отработка элементов основной группы приносит весьма ощутимые экономические ре­зультаты.

Каждый элемент вспомогательной группы отрабатывается с целью достижения максимально экономичного использования потребляемого для производства детали материала, простоты изго­товления необходимого инструмента, расширения применяемых допусков и т. д.

После отработки и полного обоснования всех элементов и их функций, основных и второстепенных, следует провести тщательную контрольную проверку. При ее проведении уточняется, как на работу детали и изделия в целом повлияют внесенные в конст­рукцию изменения. Проводится всесторонняя проверка результатов отработки с целью обеспечения гарантий сохранения качественных параметров, ранее заложенных функций конструкций. (11одробнее см.: Соболев Ю. М. Конструктор выбирает решение. — Пермь, 1987.)

Метод морфологического анализа основан на комбинаторике — систематическом исследовании всех теоретически возможных вариантов, вытекающих из закономерностей строения (морфоло­гии) анализируемого объект;). Синтез охватывает как известные, так и новые, необычные варианты, которые при простом переборе могли быть упущены. Путем комбинирования вариантов получают большое число различных решений, ряд которых представляет практический интерес. Идея метода - состоит в том, чтобы «уйти в зону, далекую от того, что лежит на виду».

Реализация метода предусматривает следующие этапы.

1. Точная формулировка проблемы (задачи), подлежащей ре­шению.

2. Раскрытие всех важных характеристик объекта, его пара­метров, от которых зависит решение проблемы. (Уточненная фор­мулировка задачи или точное определение класса изучаемых устройств позволяет раскрыть основные характеристики или пара­метры, облегчающие поиск новых решений.)

3. Раскрытие возможных вариантов по каждой характеристике путем составления матрицы. Каждая характеристика (параметр) обладает определенным числом различных независимых свойств. Эти матрицы-строки могут быть записаны в следующем виде:

А₁, А₂, А₃ …А

В₁, В₂, В₃ …В

………………

С₁, С₂, С₃….С

Если в каждой строке матрицы зафиксировать один из элемен­тов, то их набор будет представлять возможный вариант решения исходной задачи.

Чтобы не нанести ущерба беспристрастному применению морфо­логического метода, приняв преждевременное решение или отдав предпочтение какому-либо варианту, до определенного момента не производится оценка того или иного варианта решения. Однако как только получены все решения, их можно сопоставить с любой системой принятых критериев, что позволяет более объективно подойти к выбору варианта. Эту операцию удобно оформлять в виде матрицы:

Параметр	Значения
А	А1,	А2
В	В1	В2	В3
С	С1	С2	С3	С4	С5
D	D1	D2	D3
E

4. Определение функциональной ценности полученных решений. Этот этап — главный в методе. Чтобы не запутаться в огромном числе вариантов и деталей, оценка характеристик должна прово­диться на универсальной и по возможности упрощенной основе.

5. Выбор наиболее желательных конкретных решений (заключи­тельный этап).

С помощью метода морфологического анализа создается основа для мышления в категориях основных принципов и параметров, чем и обеспечивается эффективность его применения. Он является способом упорядоченного поиска решений, позволяющим добиться систематического обзора всех возможных решений данной крупно­масштабной проблемы.

Несмотря на то, что морфологическому образу мышления внутренне присуще убеждение, что все решения могут быть реали­зованы, многие из них оказываются нерациональными и вообще неприемлемыми. Наряду с большими достоинствами имеются тех­нические трудности в применении метода: 1) отсутствие надежного метода оценки эффективности применения того или иного варианта; 2) высокая трудоемкость перебора вариантов. Наличие метода оценки позволило бы выбирать оптимальную комбинацию элементов для каждого проектируемого устройства исходя только из теоре­тических соображений. Если достичь этого, процесс изобретатель­ства по сути заменится непосредственным анализом альтернативных .вариантов, что может в ближайшем будущем стать подлинной революцией в организации изобретательства.

Наиболее целесообразно, применять морфологический метод при решении конструкторских задач общего плана: при проектиро­вании объектов и поиске компоновочных или схемных решений. Морфологический метод может иногда применяться для выявления простых решений, которые до сих пор не были найдены, при прогно­зировании развития систем (в том числе при определении возмож­ности патентования основных параметров с целью «заблокировать» возможные будущие изобретения, что характерно для капиталисти­ческих фирм).

При заполнении морфологической матрицы вначале вносится информация о прототипе создаваемого объекта. При записи вариан­тов широко используется информация, полученная при опросе специалистов (экспертов), из справочников, международных клас­сификаторов изобретений, патентных описаний, каталогов выста­вок, из технических журналов, отечественных и зарубежных.

Рассмотрим пример составления матрицы вариантов электродвигателей при использовании морфологического метода (табл. 16.2).

Таблица 16.2

Р отор Статор	Пассивный	Двухполюсный магнит	Однополюсный электромагнит, питаемый постоянным током	Двухполюсный электромагнит, питаемый постоянным током	Однополюсный электромагнит, питаемый переменным током	Двухполюсный электромагнит, питаемый переменным током
1	2	3	4	5	6	7
Пассивный						асинхронный сопряженный постоянного тока (ПМ) с коллектором
Двухполюсный постоянный магнит			униполярный (ПМ)
Однополюсный электромагнит, питаемый постоянным током		униполярный (ПМ)		униполярный сопряженный (ЭМ)
Двухполюсный электромагнит, питаемый постоянным током			униполярный (ЭМ)			постоянного тока с последовательно - параллельным возбуждением с коллектором
Однополюсный электромагнит, питаемый переменным током						Униполярный сопряженный переменного тока
Двухполюсный электромагнит, питаемый переменным током	асинхронный (беличья клетка)	асинхронный сельсин-двигатель (ПМ)			асинхронный сельсин двигатель (ЭМ), контактные кольца	Униполярный переменного тока

Примечание. ПМ—с постоянным током; ЭМ—с электромагнитом.

Анализ показывает, что ротор (пли статор) может быть пассивным и немагнитным, пассивным постоянным магнитом или электромагнитом. В последнем случае он может питаться постоянным или переменным током, быть однополюсным или многополюсным. Имеется шесть различных вариантов для ротора и столько же для статора и 36 для электродвигателя. Однако если рассмотреть каждый из них в отдельности, то окажется, что только 12 вариантов позволяют получить отличный от нуля крутящий момент.

Одной из наиболее интересных позиций в таблице является униполярный дви­гатель переменного тока. Такой вариант был обнаружен в результате использования морфологического подхода. Этот электродвигатель будет иметь, по крайней мере, одно преимущество перед более известной конструкцией двигателя постоянного тока; необходимые для его работы большие токи при низких напряжениях можно будет получать с помощью обычного трансформатора.

Приведем еще один пример применения морфологического метода.

Каждая техническая система состоит из подсистем, выполняющих свой участок работы. Например, авторучка состоит из пера или шарика, баллона или стержня с чернилами или пастой, механизма для приведения ручки и рабочее состояние, устройства крепления на одежде человека, корпуса и т.д. Сочетание различных вариантов каждой подсистемы позволит придумать совершенно небывалые и очень полезные виды авторучек.

Рассмотрим возможный вариант морфологической таблицы для авторучки (табл. 16.3).

Таблица 16.3

	1	2	3	4	5	6
А. Вещество, оставляющее след	чернила	паста	свет	-	любое вещество, отличающееся от того, чем пишут	без пачкающего вещества
Б. Пишущий узел	перо	шарик	световой луч	-	лезвие	без пишущего узла
В. Резервуар для вещества	постоянный баллон	сменный баллон	отдельная емкость	-	окружающая среда	без резервуара
Г. Приведение в рабочее состояние	ручное включение	автоматическое включение	постоянно в рабочем состоянии	-	-	-
Д. Устройство крепления на одежде	зацеп	головка релейника	пришить на нитке	магнитное	не закрепляется	-
Е. Форма корпуса	цилиндр	сфера	в форме другого предмета	по форме руки	изменяющаяся форма	без корпуса
Ж. Что (кто) держит ручку	пальцы	спец. механизм	-	держится сама	-	-
З. На чем пишут	бумага	светочувствительная эмульсия	дерево	металл	любое другое вещество	-
И. Окружающая среда	воздух	вода	вакуум	-	-	-

Так выглядит морфологическая таблица для авторучки. Пользуясь ею, можно представить себе авторучки с самыми неожиданными свойствами.

Метод «матриц открытия» получил широкое распространение во Франции (понятия «изобретение» и «открытие» во Франции отождествляются).

Как и в морфологическом методе, здесь преследуется цель систематически исследовать псе мыслимые варианты, вытекающие из закономерностей и строения (морфологии) совершенствуемого объекта, выработать и изучить поле возможных и технических решений. Однако метод «матриц открытия» проще и дает возмож­ность ограничить количеств: рассматриваемых вариантов. Суть метода — в построении таблицы, в которой пересекаются два ряда характеристик — вертикальный и горизонтальный. Ряды могут быть упорядоченными и неупорядоченными, выражены количест­венно и качественно. Если в методе морфологического анализа все выбранные характеристики относятся к объекту, то здесь часть из них может относиться к условиям эксплуатации. Основные этапы метода «матриц открытия» следующие.

1. Составление перечня элементов, свойств, объектов, фактов, идей и т.п.

2. Выработка поля анализа. Определяют проблему в наиболее общей и абстрактной форме уточняют ее, строят структуру поля (размещение характеристик выбранных элементов, свойств и т. д. по рядам и столбцам).

3. Определение пересечения рядов и столбцов, обнаружение возможных комбинаций. Выясняется поле возможных решений, что является целью исследования. Каждая ячейка таблицы представ­ляет собой связь двух характеристик.

4. Изучение выбранных комбинаций и выбор рациональных решений.

Четвертый этап иногда может проводиться одновременно с предыдущим, при этом возникают три возможности: а) комбинация лишена смысла; б) повторение уже известного; в) наличие проб­лемы, которую следует разрешить.

Сам по себе метод «матриц открытия» еще не дает закопченных технических решений. Комбинация двух параметров может давать решения лишь очень простых задач. Чаще метод может слу­жить для систематической организации имеющегося материала и определения отправных пунктов дальнейшего исследования. Комбинации характеристик дают возможность для плодотворных ассоци­аций, постановки проблем, которые оставались незамеченными.

Существует много вариантов матриц. Прямоугольные матрицы предполагают пересечение двух разных рядов характеристик. Квадратные — пересечение ряда с самим собой, что позволяет изучать возможные взаимодействия. Приведем один из примеров матрицы (табл. 16.4).

Таблица 16.4

Влияющие факторы

Приемы

Материалы

Оборудование

Потребности

Рынки

Приемы

Материалы

Оборудование

Потребности

Рынки

Автор метода А. Моль считает, что его метод является всеоб­щим, хорошо соответствует инженерной практике и приемлем для всех областей познания и деятельности. Наибольшие практичес­кие результаты метод принес при разработке новых видов продукции.

Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) — эвристи­ческий метод решения технических задач, ориентированный на идеальный ответ, максимальное использование имеющихся ресур­сов, переход от технических к физическим противоречиям. В основе ТРИЗ лежит представление о закономерном развитии технических систем. Материалом для вовлечения конкретных закономерностей является патентный фонд, содержащий описания миллионов изобретений. ТРИЗ разработана инж. Г. С. Альтшуллером. Работы по ее созданию начались в нашей стране в 1946 г. Первые публикации относятся к 1956 г., первая книга по ТРИЗ появилась в 1961 г.

На базе ТРИЗ создан ряд алгоритмов решений изобретатель­ских задач (АРИЗ). Постепенно АРИЗы совершенствуются. В стра­не созданы многочисленные школы по широкому обучению ТРИЗ. Теория решения изобретательских задач широко используется на практике для повышения эффективности изобретательской, а так­же рационализаторской деятельности, развития творческого мыш­ления специалистов.

В ТРИЗ принято делить задачи на пять уровней.

Решение задач первого уровня не связано с устранением тех­нических противоречий и приводит к мельчайшим усовершенство­ваниям. Задачи такого уровня под силу каждому специалисту («неизобретательские изобретения»). Объект задачи указан точно и правильно. Вариантов изменений мало, обычно не более десяти, сами изменения перестраивают объект незначительно.

Задачи второго уровня — с техническими противоречиями, легко преодолеваемыми с помощью способов, известных примени­тельно к родственным системам. Например, задача, относящаяся к токарным станкам, решена приемом, уже используемым в стан­ках фрезерных или сверлильных. Меняется (и то частично) только один элемент системы. Ответы на задачи второго уровня — мелкие изобретения. Для получения ответа обычно приходится рассмот­реть несколько десятков вариантов решений.

Задачи третьего уровня противоречие и способ его преодоле­ния находятся в пределах одной науки. Полностью меняется один из элементов системы, частично меняются другие элементы. Количество вариантов, рассматриваемых в процессе решения, измеряется сотнями. В итоге — добротное среднее изобретение.

При решении задач, четвертого уровня синтезируется новая техническая система. Поскольку эта система не содержит техничес­ких противоречий, иногда создается впечатление, что, изобретение сделано без преодоления технических противоречий. Па самом деле техническое противоречие было, но относилось к прототипу — старой технической системе. В задачах этого уровня противоречия устраняются средствами, подчас далеко выходящими за пределы науки, к которой относится задача. Число вариантов измеряется тысячами и даже десятками тысяч. В итоге - крупное изобретение. Нередко найденный принцип — база для решения задач второго — четвертого уровней.

Задачи пятого уровня — изобретательская ситуация, пред­ставляющая собой клубок сложных проблем (например, очистка океанов и морей от нефтяных и прочих загрязнений). Число вариантов, которое необходимо перебрать для решения, практически не ограничено. В итоге - крупнейшее изобретение, создающее принципиально новую систему, которая постепенно обрастает, менее крупными изобретениями. Возникает новая отрасль техники (самолет—авиация, радио—радиотехника, лазер—квантовая оптика, киноаппарат—кинотехника).

Условия задачи пятого уровня обычно не содержат прямых ука­заний на противоречие. Поскольку системы-прототипа нет, то нет и присущих этой системе противоречий. Они возникают в процессе синтеза принципиально новой системы.