2 Приемы изобретательства

Наиболее распространенные приемы изобретательства:

• аналогия,

• инверсия,

• эмпатия,

• комбинирование

• фантазия.

2.1 Аналогия

Методы аналогии основываются на естественном стремлении человека к подражанию, т.е. к воспроизведению в создаваемых им технических объектах особенностей предметов, процессов и явлений окружающего мира.

При решении задач идею решения можно получить путем применения известного аналогичного решения, увиденного в кино или "подсмотренного" в природе.

Как же следует использовать аналогию:

1. Выяснить основные принципы и конструктивные особенности исследуемого объекта.

2. Выявить ведущую область техники по функции, которую выполняет этот объект.

3. Воспроизвести основной принцип и конструктивные особенности, используя опыт ведущих областей, на имеющихся элементах, материалах и технологиях. При этом что-то нужно будет придумать новое, учитывая недостатки прототипа.

Распространенные методы аналогии приведены в таблице Приведенный перечень методов является открытым, поскольку многообразие форм конструкторской деятельности, разнообразие инженерных задач и объектов живой и неживой природы, которые могут стать объектами подражания, практически безграничны.

Таблица . Систематизация эвристических методов аналогии

Объекты подражания		Методы аналогии
Объекты неживой природы	Предметы естественной природы	Метод репродукции Метод приспособления …
	Предметы искусственной природы	Метод копирования Метод прецедента Метод модификации Метод конвертирования Метод конструктивного подобия Метод реинтеграции Метод псевдоморфизации …
Объекты живой природы	Живые существа (в настоящем и прошлом), кроме человека	Метод биохимии Метод биомеханики Метод биоархитектуры Метод палеобионики …
	Человек	Метод антропоморфизации Метод биокибернетики Метод воспроизведения общественных явлений …

Как видно из табл.2, эвристические методы аналогии, применяемые при конструировании технических объектов, могут быть подразделены в зависимости от специфики объекта подражания на два класса:

1) методы подражания объектам неживой (естественной и искусственной) природы;

2) методы подражания объектам живой природы (человеку и другим биологическим существам).

В таблице приведены наиболее распространенные методы аналогии. Их перечень может быть продолжен в настоящем и будущем. Существенные особенности перечисленных методов заключаются в следующем.

Метод репродукции предусматривает воспроизведение специфических особенностей отдельных предметов естественной природы в проектируемых объектах. В этом случае воспроизводятся внешние очертания, формы, пропорции и другие особенности объектов подражания.

Примеры. Конструктивное исполнение телевизионной башни; архитектура некоторых ультрасовременных зданий.

Метод приспособления включает ряд, как правило, несложных операций с объектами неживой природы, позволяющих приспособить природные конструкции и вещества для технических целей. При этом в конструктивное исполнение объектов вносятся несущественные изменения.

Примеры. Простые орудия труда; декоративные украшения.

Метод копирования основан на использовании стандартных копирующих приспособлений (трафаретов, шаблонов, моделей и т.п.) для формирования конструктивного исполнения изделия или его отдельных составных частей с использованием найденных ранее аналогичных технических решений.

Примеры Товарные знаки, указатели и другие элементы конструкций, воспроизведенные с применением трафаретов, шаблонов, моделей и других приспособлений.

Метод прецедента состоит в использовании принятого во вновь созданном образце оригинального и достаточно эффективного технического принципа для создания конструкций того же или иного функционального назначения.

Примеры. Торговые автоматы, кассы-автоматы и др.

Метод модификаций заключается в таком обновлении отдельных компонентов (элементов, блоков, модулей и т.п.) существующей конструкции изделия путем их замены, при котором изделие способно выполнить новую функцию, аналогичную прежней, но не тождественной ей.

Примеры Магистральный тепловоз пассажирской модификации, полученный из грузовой путем замены тяговой зубчатой передачи на новую с иным передаточным отношением.

Метод конвертирования аналогичен методу модификаций, однако замене в существующем изделии подлежат не его компоненты а используемые для работы изделия эксплуатационные материалы. При этом изделие выполняет на новых эксплуатационных материалах аналогичную функцию.

Примеры. Поршневые двигатели внутреннего сгорания, переведенные на иные виды топлива; компрессоры, переведенные на иные рабочие агенты.

Метод конструктивного подобия заключается в получении технических объектов, аналогичных существующим, путем реализации принципа геометрического (линейного, плоскостного или объемного) подобия, либо масштабного воспроизведения основных компонентов существующих объектов. Разновидностями метода конструктивного подобия являются "принцип матрешки" (обеспечение объемного подобия изделий), метод базового проектирования и др.

Примеры. Семейства изделий (дизелей, автомобилей и др.) аналогичного назначения, построенные по единой конструктивной схеме или основанные на единой конструктивной базе.

Метод реинтеграции (метод нити Ариадны) заключается в создании нового сложного технического объекта по аналогии с относительно простым техническим объектом или с его одним особо значащим компонентом.

Примеры. Ракетный двигатель Ф. Цандера (1930г.), созданный им по аналогии с паяльной лампой.

Метод псевдоморфизации предполагает создание технического объекта, аналогичного по форме другому техническому объекту, но имеющего иное функциональное назначение. Целью создания такого объекта зачастую является создание ложного представления о его реальной функции.

Примеры. Авторучка в виде гвоздя, сигаретница в виде книги зажигалка в виде пистолета и т.п.

Метод биохимии заключается в использовании к разрабатываемых конструкциях принципов действия, аналогичных биохимическим реакциям, действиям ферментов, катализаторов и т.п.

Примеры. Устройства, реализующие способы получения красителей и др.

Метод биомеханики основан на воспроизведении в разрабатываемых конструкциях принципов действия, аналогичных механическим принципам действия живых существ

Примеры. «Стопоходящая машина» П.Л. Чебышева, воспроизводящая движение ног кузнечика, рулевое управление катера, вертолет.

Пример 2.1. По аналогии с кальмаром американские инженеры сконструировали судно, принцип движения которого схож с движением кальмара. Кальмар, как известно, передвигается резкими толчками, выбрасывая назад воду. Новое судно приводится в движение также реактивной отдачей. Пар выталкивает воду из трубы, направленной к корме судна. От этого толчка судно получает импульс. Оставшийся в трубе пар конденсируется, давление в котле падает, и всасывается очередная порция воды. Теперь котел снова готов к рабочему циклу.

Метод биоархитектуры предполагает использование в разрабатываемых конструкциях форм, архитектоники и пропорций объектов, создаваемых в мире живой природы.

Примеры. Монолитные исполнения сотовых конструкций (радиаторы, стены, ограждения и другие объекты).

Метод палеобионики основан на использовании прототипов вымерших животных и растений при поиске технических решений.

Примеры. Шагающие экскаваторы.

Метод антропоморфизации предусматривает придание конструкции технического объекта внешней формы, аналогичной человеческому облику или отдельным частям человеческого тела.

Примеры. Человекообразные технические конструкции (механические куклы), кариатиды (скульптурные изображения человеческих фигур, служащих опорой балки в здании или образно выражающих эту функцию) и др.

Метод биокибернетики применяется при решении изобретательских задач, связанных с воссозданием в технических объектах искусственных функций и процессов, аналогичных человеческим. В частности, применение этого метода актуально при построении кибернетических устройств, воспроизводящих процессы, выполняемые человеком при реализации им функций управления.

Примеры. Системы и устройства автоматического контроля и регулирования рабочих процессов, автоматизированные системы управления.

Метод воспроизведения общественных явлений предполагает использование массовых сцен, непрерывных или повторяющихся событий, которые происходят с некоторым множеством людей одновременно в одинаковой или общей ситуации.

Примеры. Разработка Т. Гротгусом теории и способа электролиза воды по аналогии с танцем того времени «qrand chafne».