Методы творческого мышления.
При изобретательской деятельности пользуются различными приёмами, помогающими найти правильное решение поставленной задачи. Самым простым и понятным способом решения изобретательских задач является метод проб и ошибок. Выполнение его требует длительного времени. Чем выше уровень задачи, тем больше требуется проб и ошибок, то есть расширяется поисковое поле. Схематично этот метод можно изобразить в виде схемы (рис. 1.4).
ПК
ПК
ПК
ВИ
Задача
Решение
Рис. 1.4
Другим приёмом является метод контрольных вопросов. Он заключается в постановке вопросов, уменьшающих психологическую инерцию. Например: «Что можно в техническом объекте уменьшить?» или «перевернуть?».
При решении изобретательских задач следует учитывать спосбности человека. Есть люди, которые легко создают идеи, но плохо анализируют, а есть люди противоположные им. Американский психолог А. Асборн , учитывая разные способности людей создал специальный метод, который принято называть «мозговым штурмом». Он заключается в том, что одна группа людей (6…10 человек), получив задачу, выдвигала различные идеи для её решения, другая группа анализировала эти идеи по определённым правилам. Продолжительность штурма 20…40 минут. Важный механизм штурма - взаимодействие и развитие идей. Мозговой штурм даёт положительный эффект в поиске новых способов рекламы, но не даёт существенных результатов на изобретательском уровне.
Американский астроном Ф. Цвикки, с целью получения для каждой задачи списка всех возможных вариантов решения, предложил морфологический анализ. Его сущность заключается в построении многомерных таблиц (морфологических ящиков), в которых осями обозначаются основные показатели данной совокупности объектов. Этот метод наиболее эффективно применяется при решении конструкторских задач (проектировании новых машин и компоновочных решений).
Например, при проектировании транспортного средства строится схема
Двигатель
Движитель
Торможение
Тип кабины
Управление
внутр. сгор
обычный колёса
осн. двигат
открытая
гидравлич
электрическ
гусеничный
Вспомогат. дв
механич
пневматич
закрытая
турбина газ
ребристый
воздушными торм
сдвоенная
реактивный
Американский исследователь У. Гордон разработал метод синектики (совмещение с новой точки зрения. Для этого использовали 4 вида аналогий: прямую (объект сравнивался с аналогичными из другой отрасли); личную (решающий задачу вживается в образ совершенствуемого объекта); символическую (для решения задачи выбирался какой-либо известный показатель, например, для шлифовального круга точная шероховатость); фантастическую (из области фантастики). Метод синектики позволяет решить задачи не выше С-уровня.
Американский исследователь У. Гордон ввёл метод синектики, в качестве одного из способов решения изобретательских задач (синектика - совмещение разнородных элементов). Решение задачи осуществляется методом мозгового штурма, который проводится постоянными группами. Цель такого подхода – сбить психологическую инерцию.
Законы развития технических систем
Одним из ведущих специалистов в области изобретений Г.С. Альтшуллером были сформулированы законы технических систем, которые помогают изобретателю правильно находить ответы при решении изобретательских задач.
1-й закон – полноты частей системы. . Каждая техническая система должна включать четыре основные части: двигатель, трансмиссию, рабочий орган и орган управления. Смысл закона 1 заключается в том, что для синтеза технической системы необходимо наличие этих четырех частей и их минимальная пригодность к выполнению функций системы, ибо сама по себе работоспособная часть системы может оказаться неработоспособной в составе той или иной технической системы.
2-й закон «энергетической проводимости» системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является сквозной проход энергии по всем частям системы. Многие изобретательские задачи сводятся к подбору того или иного вида передачи энергии, наиболее эффективного в заданных условиях.
3-й закон согласования ритмики частей системы. Различные элементы системы могут работать с разными ритмами. Один из объективных законов развития технических систем состоит в том, что системы с несогласованной ритмикой вытесняются более совершенными системами с согласованной ритмикой.
4-й закон увеличения степени идеальной системы. «Идеальная машина» – это условный эталон, обладающий следующими особенностями; вес, объем и площадь объекта, с которым машина работает (то есть транспортирует, обрабатывает, и т. п.), совпадают или почти совпадают с весом, объемом и площадью самой машины. Все ее части все время выполняют полезную работу в полную меру своих расчетных возможностей. Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности. У всех технических объектов есть несколько важнейших показателей степени совершенства – габариты, вес, надёжность и т.п. Улучшение одного из показателей может привести к ухудшению другого. Искусство изобретения заключается в умении определить, что надо выиграть, чем поступиться для достижения оптимального результата.
5-й закон неравномерности развития частей системы. Развитие частей системы идет неравномерно; чем сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей. Неравномерность развития частей системы является причиной возникновения технических и физических противоречий и, следовательно, изобретательских задач. Например, когда начался быстрый рост тоннажа грузовых судов, мощность двигателей быстро увеличилась, а средства торможения остались без изменения. В результате возникла задача: как затормозить, скажем, танкер водоизмещением 200 тыс. тонн. Задача эта до сих пор не имеет эффективного решения: от начала торможения до полной остановки крупные корабли успевают пройти несколько миль.
6-й закон перехода в надсистему. Исчерпав возможности развития, система включается в надсистему в качестве одной из частей; при этом дальнейшее развитие идет на уровне надсистемы.
7-й закон перехода с макроуровня к микроуровню. Развитие рабочих органов системы идет сначала на макро-, а затем на микроуровне. В большинстве современных технических систем рабочими органами являются «железки», например винты самолета, колеса автомобиля, резцы токарного станка, ковш экскаватора и т. д. Возможно развитие таких рабочих органов в пределах макроуровня: «железки» остаются «железками», но становятся более совершенными. Однако неизбежно наступает момент, когда дальнейшее развитие на макроуровне оказывается невозможным. Переход с макро- на микроуровень – одна из главных (если не самая главная) тенденций развития современных технических систем.
8-й закон увеличения степени вепольности. Развитие технических систем идет в направлении увеличения степени вепольности. Смысл этого закона заключается в том, что невепольные системы стремятся стать вепольнымн, а в вепольных системах развитие идет в направлении перехода от механических полей к электромагнитным; увеличения степени дисперсности веществ, числа связей между элементами и отзывчивости системы. Два вещества и поле могут быть самыми различными, но они необходимы и достаточны для образования минимальной технической системы, получившей название веполь (от слов «вещество» и «поле»).
Вводя понятие о веполе, мы используем три термина: вещество, поле, взаимодействие (воздействие, действие, связь).
Под термином «вещество» понимаются любые объекты независимо от степени их сложности. Лед и ледокол, винт и гайка, трос и груз – все это «вещества».
Взаимодействие – всеобщая форма связи тел или явлений, осуществляющаяся в их взаимном изменении.
Сложнее обстоит дело с определением понятия поля. В физике полем называют форму материи, осуществляющую взаимодействие между частицами вещества. Различают четыре вида полей: электромагнитное, гравитационное, поле сильных и слабых взаимодействий. В технике понятие поля используют шире: это пространство, каждой точке которого поставлена в соответствие некоторая векторная или скалярная величина. Подобные поля часто связаны с веществами – носителями векторных или скалярных величин. Например, поле температур (тепловое поле), поле центробежных сил. Мы будем применять термин «поле» очень широко, рассматривая наряду с «законными» физическими полями и всевозможные «технические» поля – тепловое, механическое, акустическое и т. д.
Рассмотрим задачу о разделении щепы древесины и коры.
Кривые стволы и сучья деревьев перерабатывают «в щепу». Получается смесь кусков коры и щепы древесины. Как отделить куски коры от щепы древесины, если они очень мало отличаются по плотности и другим характеристикам?
В ней даны два вещества, и, следовательно, для достройки веполя необходимо ввести поле. Огромное поисковое пространство резко сужается; нужно рассмотреть всего несколько вариантов. В сущности, если отбросить поля сильных и слабых взаимодействий (в данной задаче они явно ведут к слишком сложным решениям), остаются два «законных» поля: электромагнитное и гравитационное. Учитывая ничтожную разницу в удельном весе щепы и коры, следует сразу отбросить и гравитационное поле. Остается одно поле – электромагнитное. Поскольку магнитное поле не действует на кору и древесину, можно сразу ставить решающий эксперимент: как они ведут себя в электрическом поле? Оказывается, в электрическом поле частицы коры заряжаются отрицательно, а частицы древесины – положительно. Это позволяет построить сепаратор, обеспечивающий их надежное разделение.
Ну, а если бы частицы коры и древесины не электризовались? И в этом случае правило о постройке веполя сохраняет силу. Задача состоит в том, чтобы удалить один их вид. Следовательно, мы имеем право считать, что дано одно вещество, которое надо перемещать. Достроим веполь: добавим к этому веществу пару «вещество и поле».
Например, до раздробления ствола и ветвей нанесем на кору ферромагнитные частицы, а затем – после дробления – используем для сепарации магнитное поле. Тут уже не требуются эксперименты: магнитное поле заведомо способно перемещать «омагниченную» кору.
Возможность строить «комплексные» веполи намного расширяет область применения правила о достройке веполя.
Правило достройки веполя непосредственно вытекает из самого определения понятия «веполь»: минимально полная техническая система заведомо эффективнее неполной системы, поэтому данные в задачах невепольные и неполные вепольные системы надо достраивать до полных веполей.