Анализируя доклад Феррариса, русский инженер М.О. Доливо-Добровольекий нашел конкретное, единичное, на­иболее рациональное решение, позволившее снизить сколь­жение и поднять КПД, которое и явилось переходом от ступени (О) к (Е). Он предложил выполнять двигатель трех­фазным, а ротор - стальным с короткозамкнутой медной об­моткой.

• Из приведенных различных примеров следует, что, если распространить познавательно-психологический мехнизм научного творчества на техническое творчество, то в оконча­тельном варианте (в соответствии с формулой 1.4) он может быть записан следующим образом:

• (а_п)В-*0-> /Г Е, (1-5)

• (Р)

• где (а_п) - направление мысли на удовлетворение возникшей об­щественной потребности, (13) - также, как и ранее, направле­ние мысли, вызванное какими-то посторонними событиями.

• Попробуем понять, что же явилось для М.О. Доливо-Доб­ровольского событием, вызвавшим появление указанного направления мысли (В).

• Молодой инженер М.О. Доливо-Добровольский не мог принять скептические выводы Г. Феррариса [20]. Основани­ем для этого явился его личный опыт. Еще до чтения докла­да он заметил, что если замкнуть накоротко обмотку коллек­торного двигателя постоянного тока, то при его торможении возникает большой момент. Этот режим, как его понял До- ливо-Добровольский, аналогичен тому процессу, который является рабочим в асинхронной машине. О своей догадке позже М.О. Доливо-Добровольский писал: «Я тотчас же ска­зал себе, что если сделать вращающееся поле по методу Фер­рариса и поместить в него такой короткозамкнутый якорь малого сопротивления, то этот якорь скорее сам сгорит, чем будет вращаться с небольшим числом оборотов. Мысленно я прямо представил себе электродвигатель многофазного тока с ничтожным скольжением». Для того чтобы создать силь­ное магнитное поле, М.О. Доливо-Добровольский заменил медный ротор Феррариса на стальной, а для снижения элек­трического сопротивления ротора предусмотрел по перифе­рии ротора каналы, в которые закладывались бы медные стержни, замкнутые накоротко (сами на себя) (рис. 1.6).

• Уменьшив скольжение ротора, благодаря снижению его активного сопротивления, М.О. Доливо-Добровольский резко

• 32

• повысил КПД асинхронных машин. Для более плавного вра­щения ротора им была предложена трехфазная распределен­ная обмотка статора вместо двухфазной. Эти его конструктив­ные решения уже более 100 лет остаются неизменными.

• В формуле (1.5) предполагалось, что барьер, возникаю­щий из-за инерции мышления, чаще всего появляется при переходе от (О) к (Е). Однако зачастую такой барьер может возникнуть при переходе от (В) к (О). В этом случае формула должна быть записана таким образом:

• 4 4

• (Оп)В-> ft 0-> fi Е,

• (у) (Р)

• где (у) - направление мысли, вызванное случайными собы­тиями, играющими роль «подсказки» для перехода от этапа (В) к (О).

• о а

  • 

  • Рис. 1.6. Варианты роторов с обмоткой в виде беличьей

  • клетки (из патента М.О. Доливо-Добровольского): а - стальной цилиндр; е - медные стержни; Ъ - медные плас­тины или кольца

  
  

§ 3.5. Методы мозгового штурма

Методы мозгового штурма или мозговой атаки предло­жены в 30-40 х годах прошлого века А. Осборном (США) и стали в дальнейшем одним из наиболее популярных методов психологической активизации коллективной творческой деятельности [3, 10, 15, 17]. А. Осборн, изучая творческие процессы генерирования идей, обратил внимание, что в кол­лективе многие воздерживаются от высказывания своих идей из-за боязни критики, боязни ошибиться или вызвать отрицательную реакцию руководства. Многие участники коллективного обсуждения болезненно относятся к пренеб­режительным оценкам со стороны коллег, а тем более на­смешкам, поэтому многие полезные предложения оказы­ваются невысказанными. Для устранения такой ситуации А. Осборн предложил отделить этап генерирования идей от этапа их оценки и критики, причем на этих этапах участни­ки должны быть разные. Эта идея А. Осборна стала основой метода прямого мозгового штурма.

Перед проведением сеанса мозгового штурма должна быть точно сформулирована задача, в которой обязательно должны быть указаны два момента:

• цель сеанса, т.е. что в итоге желательно получить;

• причины, которые мешают достижению поставленной цели.

Задача должна быть изложена кратко, в достаточной и понятной форме для участников сеанса.

Творческая группа наиболее эффективна в количестве 5- 12 человек, возможно и меньшее число участников (3 чело­века) и большее. Группа должна состоять из участников пос­тоянных (руководитель и сотрудники, легко генерирующие идеи и знающие правила игры) и временных (приглашаемые в зависимости от содержания задачи). В творческую группу никогда не должны включаться скептики и прирожденные критиканы. В группе специалистов по теме не должно быть более половины, вторая половина должна состоять из смеж­ников (конструкторы, технологи, экономисты), женщин, которые зачастую весьма правильно и оригинально мыслят и повышают дух соревнования среди мужчин, а также «лю­дей со стороны», не имеющих никакого отношения к задаче (врач, повар, парикмахер, проводник поезда и т.п.).

Основные правила для участников следующие:

1. Стремиться высказывать максимальное количество идей. Их надо высказывать предельно кратко.

2. Во время сеанса запрещена критика, неодобрительные или ироничные реплики, ядовитые шутки, консерва­тивные мысли (например: так никогда не делали; а что скажет руководство; это чепуха и бред сивой кобылы и т.п.).

3. Настройтесь на одобрение внешнее и внутреннее всех, даже заведомо непрактичных и, казалось бы, глупых идей. Отдавайте предпочтение не логическому мышле­нию, а необузданной фантазии в самых разных направ­лениях.

4. Для поддержания непринужденной обстановки поощ­ряются шутки, каламбуры, юмор, смех.

5. Развивайте высказанные идеи.

6. Обеспечивайте между участниками свободные, дружес­твенные, доверительные отношения. Никто не должен после сеанса шутить над неудачными предложениями.

Руководитель сеанса должен поддерживать непринуж­денную обстановку. В начале сеанса он представляет но­вичков, давая им лестную характеристику, и затем четко и эмоционально излагает цель сеанса. Он должен следить за регламентом работы, направлять обсуждение, расширяя сферу поиска, тактично останавливать участников, выска­зывающих идею более минуты, форсировать работу, особен­но в последние минуты. Приглашать участников на сеанс желательно за 2-3 дня до того с изложением сути задачи.

Полная продолжительность совещания (сеанса) состав­ляет 1,5-2 часа и состоит из:

-представления участников совещания друг другу и ознакомления с правилами проведения сеанса (5-10 мин);

• постановки задачи ведущими и ответы на вопросы (10 15 мин);

• проведения сеанса (20-30 мин);

• перерыва (10 мин);

• составления и редакции списка идей (30-45 мин).

Перед проведением сеанса желательна психологическая

настройка:

• показ соответствующих фильмов, позволяющих отклю­читься от текущих забот дня;

• показ натурального образца, макета или эскиза улуч­шаемого объекта;

• угощение чаем или кофе;

• включение негромкой фоновой музыки во время сеанса;

• объявление перед сеансом о гонораре.

Идеи, высказанные во время сеанса, фиксируются, на­пример, при помощи магнитофона, стенографистами, или каждый участник записывает свою идею сам. Отредактиро­ванный список идей для определения их новизны и возмож­ности патентования и использования в проектно-конструк- торских разработках направляют в группы оценки. В группу оценки результатов должны войти специалисты, обладаю­щие аналитическим складом ума.

Первые годы (10-15 лет) мозговой штурм считался на­иболее эффективным и результативным способом решения технических задач. Однако в дальнейшем выяснилось, что сложные технические задачи этим методом решить не удает­ся. В настоящее время считается, что мозговой штурм - это наиболее простой и быстрый способ коллективного поиска идей при решении не особенно сложных технических и на­учных задач. Для расширения возможностей метода были разработаны его другие модификации: метод обратной моз­говой атаки; двойная прямая мозговая атака; мозговая ата­ка с оценкой идей.

Метод обратной мозговой атаки - он ориентирован на выявление максимального числа недостатков рассматривае­мого технического объекта. По этому методу критика ничем не ограничивается. Выявленные недостатки должны затем в максимальной степени устраняться.

Двойная прямая мозговал атака заключается в том, что после проведения прямой мозговой атаки она повторяется через 2 часа или даже через 2-3 дня. Практика показала, что повторная атака довольно часто приводит к удачному разви­тию идей первого совещания.

Мозговая атака с оценкой идей предназначена для реше­ния сложных конструкторских задач и проводится в 3 этапа. На первом этаце проводится прямая мозговая атака. Состав­ляется список идей и каждому предлагается выбрать 3-5 лучших из них. На втором этапе каждый участник докла­дывает о достоинствах выбранных им идей. По каждой идее проводится короткая атака (по улучшению идеи, выявлению недостатков, устранению недостатков). Вновь составляется таблица с оценкой идей, и каждый участник выбирает 1-2 лучшие и по ним готовит эскизы технического решения. На третьем этапе определяются наилучшие технические реше­ния, представленные эскизами. По ним пишутся рациона­лизаторские предложения, заявки на изобретение и т.п.

§ 3.6. Синектика

В переводе с греческого «синектика» означает объедине­ние разнородных элементов. Синектика - метод, развива­ющий мозговой штурм, был предложен в 50-е годы В.Дж. Гордоном и усовершенствован в 60-е годы Дж.М. Принсом (США). Поиск согласно этому методу ведется группой (оп­тимальный состав 5-7 человек) специально подобранных людей разных специальностей - синекторов. При поиске разрешена критика предложений. Но это не помеха для пос­тоянных, сработавшихся членов одной группы, обладающих большим опытом генерации «диких» идей. Метод синекти- ки требует обязательного предварительного обучения специ­алистов при обязательном внимании к освоению использова­ния аналогий.

Новым, с точки зрения методологии по сравнению с моз­говым штурмом, является наличие специальной программы поиска, состоящей из следующих операций.

1. Формулировка проблемы в общем виде.

На этом этапе задача, кроме руководителя сессии, нико­му не сообщается, т.к. считается, что четкое знание условий затрудняет абстрагирование и не дает возможности уйти от привычного хода мышления. Вначале обсуждаются некото­рые признаки задачи, например, признаки действия. При обсуждении под влиянием вопросов руководителя задача сужается от общих вопросов до конкретного смысла. На за­седание приглашается эксперт (специалист по обсуждаемо­му вопросу), главная задача которого выявление полезных идей в ходе обсуждения. На этом этапе участники стремятся найти решение проблемы. Эксперт обязан показать слабые стороны этих решений и пояснить существо проблемы. Этот этап называют формулировкой «проблемы как она дана» (ПКД).

2. Начало анализа проблемы.

На этом этапе изыскиваются возможности по превраще­нию непривычной проблемы в привычную, поэтому каждый участник должен сформулировать цель решения. Одну из наиболее удачных формулировок цели выбирает эксперт. Этот этап называется формулировкой «проблемы как ее по­нимают» (ПКП).

3. Генерирование идей решения проблемы в выбранной формулировке.

Чтобы найти новую точку зрения, выявляют, как подоб­ные (аналогичные) задачи решаются в других областях (тех­ники, живой природы, политики), что способствует активи­зации творческого мышления. При поиске новых подходов используются четыре вида аналогий:

• прямая,

-личная,

• символическая,

• фантастическая.

При прямой аналогии используются примеры из техни­ки или из живой природы.

Личная аналогия или эмпатия - отождествление себя с техническим объектом, попытка вжиться в объект, «почувс­твовать» возникающие при этом ощущения, глубже понять объект. Иногда этот прием позволяет найти лучшее решение.

Символическая аналогия - некоторая обобщенная, абс­трактная аналогия, согласно которой необходимо в парадок­сальной форме сформулировать (буквально в двух словах) фразу, отражающую суть явления. Впоследствии примене­ние символического метода было сокращено до приема «на­звание книги». Ключевое слово, выбранное при ПКП, стара­ются описать в виде короткой фразы, содержащей парадокс. Например:

Найти удачное «название книги» удается после 5-10 по­пыток. Такой прием позволяет переходить в области, дале­кие от обсуждения проблемы (политика, искусство, религия и т.п.), увеличивая возможность достижения успеха.

Фантастическая аналогия - вводятся какие-либо фантас­тические средства и персонажи, выполняющие то, что требу­ется по условиям задачи. Можно изменить условия, напри­мер, предположить, что не действует тяготение земли. Такое предположение приводит к генерации свежих идей.

4. Перенос или совмещение найденных идей с ПКД и ПКП.

Ведущий пытается связать с участием всей группы най­денные идеи с решаемой проблемой. На этом этапе важна критическая оценка эксперимента.

4. Развитие и максимальная конкретизация наиболее удачной идеи (на специальном техническом языке).

Синектические заседания обычно длятся несколько ча­сов. Затем обсуждаются полученные результаты. Желатель­но иметь для изучения магнитофонные записи заседаний, т.к. они позволяют установить приоритеты, не пропустить ценную идею.

Методика обычно осваивается около года. Сначала обу­чающиеся живут вместе и занимаются только освоением си- нектики. Затем проводят неделю вместе, а остальное время работают на своей фирме. С седьмого месяца организуются только встречи для решения задач.

§ 3.7. Другие методы активизации творчества

Кроме рассмотренных выше методов, были предложены в свое время и другие методы, развивающие их или представ­ляющие комбинации известных методов. Прост и практичен метод коллективного блокнота. Всем членам группы выда­ется блокнот, где приведена решаемая задача, необходимые дополнительные данные и рекомендуемая литература по рассматриваемому вопросу. Каждый член группы в течение определенного времени (неделя, месяц) должен записывать в него свои идеи и предложения о направлении поиска и конкретные решения. Затем собранные с соответствующими записями блокноты изучаются руководителем. Обобщенные руководителем результаты затем анализируются всей груп­пой. Наиболее интересные идеи развиваются, например, с использованием метода мозгового штурма.

Другой метод - метод каталога, предложенный Ф. Кун-" це, - направлен на отвлечение изобретателя от привычных взглядов и решений, для чего совершенствуемый объект на­деляется посторонними признаками. Согласно этому методу, первое попавшееся слово, взятое из книги, журнала и т.п., необходимо попытаться связать с усовершенствуемым объ­ектом. Например, объект - обмотка, а случайное слово - «ве­тер», получаем сочетание «ветровая обмотка». Ассоциации при этом возникают следующие: обдуваемая обмотка, вих­ревая обмотка, продуваемая обмотка и т.п. Здесь первая же ассоциация наталкивает на решение - обмотка, обдуваемая вентилирующим воздухом, повышающим эффективность теплоотдачи с ее поверхности.

Аналогичный прием, используемый Ч. Вайтингом, при­вел к созданию метода фокальных объектов. Согласно ему, например, из словаря выбирается случайный объект, и вы­деляется в нем несколько свойств. Этими свойствами наде­ляется исследуемый объект, который оказывается в фокусе этих свойств. Полученные сочетания развиваются по ассо­циации, что дает иногда неплохие результаты. Метод приме­няется в следующем порядке:

1. Выбор фокального объекта (например, коллектор).

2. Выбор 3-4 случайных объектов (наугад из любого ис­точниках ~ например, арка, бронза, изоляция, полу­проводник. «

3. Составление списка признаков случайных объектов. Например, арка - большая, малая, сплошная, состав­ная.

4. Генерирование идей путем присоединения к фокаль­ному объекту признаков случайных объектов. Напри­мер: арочный коллектор, безарочный коллектор, по­лупроводниковый коллектор, радиальный коллектор, торцевой коллектор и т.п.

5. Развитие полученных сочетаний путем свободных ас­социаций.

6. Оценка полученных идей и отбор полезных решений: целесообразно предварительно поручить оценку экспер­ту или группе экспертов и отобрать нужные решения.

Комбинируя различные приемы, Г.Я. Буш предложил метод гирлянд случайностей и ассоциаций [10], характери­зуемый следующими пунктами:

1. Определение синонимов объекта. Гирлянда синони­мов, например, для слова «вал»: вал-ось-стержень- деталь вращения.

2. Произвольный выбор случайных объектов. Образует вторую гирлянду из слов, взятых наугад: электролам­почка-решетка-кольцо.

3. Образование комбинаций из элементов гирлянд сино­нимов и случайных объектов, т.е. каждый синоним со­единяют с каждым случайным объектом. Таким путем получаем: вал с электролампочкой, вал решетчатый, вал с кольцами,...

4. Составление перечня признаков случайных объектов (см. табл. 3.2.).

Таблица 32

5. Генерирование идей путем поочередного присоединения к техническому объекту и его синонимов признаков слу­чайно выбранных объектов. Вводя в гирлянду синони- пой. Наиболее интересные идеи развиваются, например, с использованием метода мозгового штурма.

Другой метод - метод каталога, предложенный Ф. Кун-" це, - направлен на отвлечение изобретателя от привычных взглядов и решений, для чего совершенствуемый объект на­деляется посторонними признаками. Согласно этому методу, первое попавшееся слово, взятое из книги, журнала и т.п., необходимо поцытаться связать с усовершенствуемым объ­ектом. Например, объект - обмотка, а случайное слово - «ве­тер», получаем сочетание «ветровая обмотка». Ассоциации при этом возникают следующие: обдуваемая обмотка, вих­ревая обмотка, продуваемая обмотка и т.п. Здесь первая же ассоциация наталкивает на решение - обмотка, обдуваемая вентилирующим воздухом, повышающим эффективность теплоотдачи с ее поверхности.

Аналогичный прием, используемый Ч. Вайтингом, при­вел к созданию метода фокальных объектов. Согласно ему, например, из словаря выбирается случайный объект, и вы­деляется в нем несколько свойств. Этими свойствами наде­ляется исследуемый объект, который оказывается в фокусе этих свойств. Полученные сочетания развиваются по ассо­циации, что дает иногда неплохие результаты. Метод приме­няется в следующем порядке:

1. Выбор фокального объекта (например, коллектор).

2. Выбор 3-4 случайных объектов (наугад из любого ис­точника), — например, арка, бронза, изоляция, полу­проводник. в

3. Составление списка признаков случайных объектов. Например, арка - большая, малая, сплошная, состав­ная.

4. Генерирование идей путем присоединения к фокаль­ному объекту признаков случайных объектов. Напри­мер: арочный коллектор, безарочный коллектор, по­лупроводниковый коллектор, радиальный коллектор, торцевой коллектор и т.п.

5. Развитие полученных сочетаний путем свободных ас­социаций.

6. Оценка полученных идей и отбор полезных решений: целесообразно предварительно поручить оценку экспер­ту или группе экспертов и отобрать нужные решения.

Комбинируя различные приемы, Г.Я. Буш предложил метод гирлянд случайностей и ассоциаций [10], характери­зуемый следующими пунктами:

1. Определение синонимов объекта. Гирлянда синони­мов, например, для слова «вал»: вал-ось-стержень- деталь вращения.

2. Произвольный выбор случайных объектов. Образует вторую гирлянду из слов, взятых наугад: электролам­почка-решетка-кольцо.

3. Образование комбинаций из элементов гирлянд сино­нимов и случайных объектов, т.е. каждый синоним со­единяют с каждым случайным объектом. Таким путем получаем: вал с электролампочкой, вал решетчатый, вал с кольцами,...

4. Составление перечня признаков случайных объектов (см. табл. 3.2.).

Таблица 32

5. Генерирование идей путем поочередного присоединения к техническому объекту и его синонимов признаков слу­чайно выбранных объектов. Вводя в гирлянду синони­мов признаки электролампочки, получим: стеклянный вал, электрический стержень, колоколообразная деталь вращения и т.д. Аналогично получаются новые идеи конструкций, присоединяя к гирлянде синонимов при­знаки других случайных объектов- решетки, кольца.

6. Генерирование идей ассоциаций. Поочередно из при­знаков случайных объектов, выявленных на шаге 4, генерируются гирлянды ассоциаций. Например, если у объекта «электролампочка» взять в качестве ключе­вого слова признак «с цоколем», то получим гирлянду ассоциаций: цоколь-дом-кирпичный-пористый-губ- ка-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 ассоциаций. В результате образуются такие варианты: вал металлический, ось пузыря, стер­жень пористый, деталь вращения пенная и т.д.

8. Выбор альтернативы. Здесь решается - продолжать ли генерирование гирлянд или их уже достаточно для вы­бора полезных идей.

9. Оценка и выбор рациональной идеи.

10. Отбор оптимального варианта.

Какие выводы можно сделать из рассмотрения методов активизации творческого мышления? К достоинствам этих методов нужно отнести их универсальность. Они подходят для решения самых различных задач. Но универсальны эти методы потому, что принципы, на которых они основаны, не связаны с существом рассматриваемых технических объек­тов. Другое достоинство этих методов - простота в их освое­нии (кроме синектики).

Основной недостаток этих методов - относительно низкая их эффективность. Они повышают количество идей, но при этом не растет их качество. Недостаток этот в настоящее вре­мя существенный, требующий расширения работ по созданию новых и совершенствованию известных методов творчества.

«Изобретательство напрямик» - принцип, когда тех­нические идеи возникают прямо из теоретического или эк­спериментального (опытного) исследования. К этому типу относятся изобретения М. Фарадея в области электрических машин (например, диск Фарадея).

«Изобретения со стороны», когда решение техничес­кой проблемы возможно за счет перенесения известных ре­шений из других областей науки и техники или из имею­щихся подобных решений в живой или неживой природе. Например, выполнение пластин коллектора, для возмож­ности их скрепления, в виде «ласточкина хвоста» или вы­полнение короткозамкнутой обмотки ротора асинхронной электрической машины в виде «беличьей клетки». Здесь не требуются дополнительные пояснения, откуда исходит ис­точник идеи - название конструкции говорит само за себя.

«Изобретения из прошлого», когда идеи возникают на основе забытых технических решений и дают хороший эф­фект на новом уровне развития техники. Например, исполь­зование современных высокопрочных стеклолент и пропи­точных эпоксидных компаундов позволило возвратиться к выполнению беспазовых якорей коллекторных электричес­ких машин с уменьшенной инерционностью и улучшенной коммутацией.

«Изобретения оборотни», использующие противопо­ложности в самом объекте. Например, электрическая маши­на с выполнением подвижных деталей - неподвижными, а неподвижных - подвижными.

В.И. Орловым была показана возможность использова­ния различных приемов, например, такого приема как раз­деление частей машины.

Способы или приемы, найденные при решении различных технических задач, указывающие как преобразовать ТС для получения нужного результата, называют эвристическими приемами. Эти приемы являются подсказками, облегчаю­щими, но не гарантирующими решения технической задачи. Использование набора эвристических приемов при решении технических задач называют методом эвристических при­емов. В России этот метод получил широкое распространение благодаря работам Альтшуллера Г.С. [24], Половинкина А.И. [3], Повилейко Р.П. [5] и других. Ниже более подробно рас­смотрены различные модификации этого метода с разными наборами эвристических приемов и принципов.

§ 4.2. Типовые приемы (эвристики) решения технических задач

Набор типовых эвристических приемов, составленных изобретателями, дает в руки создателя новой техники до­вольно эффективный методологический инструмент, позво­ляющий находить нужное техническое решение. Эти приемы применимы как в изобретательстве, так и при проектирова­нии и конструировании ТС.

Наибольшую популярность в технической и изобрета­тельской среде получил набор из 40 типовых принципов (приемов), составленный инженером, автором выдающихся работ [2, 16, 23, 24] по теории творчества - Генрихом Сауло- вичем Альтшуллером (1926-1998). Эти приемы были полу­чены им в результате анализа более 40 тысяч изобретений из патентного фонда, причем было выявлено 1200 технических противоречий, разрешаемых или устраняемых этими изоб­ретениями.

Для лучшего запоминания указанных приемов их на­звания выбраны наиболее образными и простыми. В данной книге эти приемы проиллюстрированы примерами из облас­ти электромашиностроения, что позволит специалистам в этой области более правильно понять и быстрее освоить ука­занные приемы, а также расширить свою эрудицию и воору­житься важнейшим методологическим средством. Рассмот­рим эти принципы.

1. Принцип дробления - разделение ТС на независимые части, выполнение ТС разборной, увеличение степени дроб­ления (измельчения) ТС. На железнодорожном транспорте можно найти наиболее яркие примеры применения при­нципа дробления. Так, поезд состоит из отдельных (раз­дробленных) вагонов; рельсы укладываются на отдельные (раздробленные) шпалы; на электропоезде тяговые электро­двигатели (ТЭД) устанавливаются на 15-20 колесных парах, что возможно благодаря основному качеству электрической энергии - ее легкой делимости. В электрических машинах (ЭМ) магнитный поток делится на части, создавая многопо­лярность.

2. Принцип вынесения, согласно которому требуется от­делить "мешающую" часть (свойство) или, наоборот, выде­лить единственную часть (свойство). Электровоз - это ТС, источник энергии которой вынесен за ее пределы.

3. Принцип местного качества - переход от однородной структуры к неоднородной. Разные части объекта должны по характеристикам соответствовать разным требуемым функциям. Чаще всего возникает проблема обеспечения различных свойств детали и ее поверхностного слоя. Напри­мер, цементация стальных деталей обеспечивает, благодаря науглероженности поверхностного слоя, его высокую твер­дость, а вся деталь остается малоуглеродистой, обладающей хорошей ударной вязкостью. К принципу местного качества относятся: окраска поверхностей деталей электротехничес­ких устройств, повышающая их короностойкость; насечки на стальных рукоятках, уменьшающие их скольжение в ру­ках оператора.

Исторически каждая ТС имеет тенденцию к увеличе­нию дробления на части с увеличением соответствия между функциями и характеристиками деталей. В коллекторных электрических машинах (ЭМ) магнитопровод, проводящий основной магнитный поток, выполняется различным об­разом на различных участках: сердечник якоря, в котором происходит перемагничивание стали при его вращении, выполняется, для уменьшения потерь от вихревых токов, шихтованным, из отдельных изолированных друг от друга листов стали толщиной 0,5 мм, а остов, в котором такого пе- ремагничивания нет, выполняется массивным, например, из литой стали.

2. Принцип асимметрии - переход от симметричной формы к асимметричной. К этому принципу можно отнести и эксцентричное расположение валов, осей. ЭМ, движение подвижной части которых направлено поперек магнитных линий, работают, используя принцип асимметрии магнит­ного поля (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Возникновение электромагнитной силы, дейс­твующей на проводник с током: П - проводник; Ф - внешнее магнитное поле; Фп - магнитное поле проводника с током; Ф£ - суммарное магнитное поле; F - электромагнитная сила

Имеются ЭМ, в которых ротор располагают эксцентрично относительно расточки статора, что позволяет значительно снизить частоту вращения ротора [35]. Такие ЭМ называют электродвигателями с катящимся ротором (ЭДКР). Впер­вые они были предложены в 1944 г. А.И. Москвитиным. На рис. 4.2. приведен синхронный ЭДКР с наружными катка­ми обкатывания. В пазах сердечника статора 1 расположена двухполюсная т-фазная обмотка 2, питающаяся от сети пе­ременного тока.

Рис. 4.2. Синхронный двигатель с катящимся ротором с наружными катками обкатывания

По торцам расположены обмотки униполярного подмаг- ничивания 3, магнитный поток которых замыкается по втулке ротора 4 и корпусу 7, торцевому сердечнику статора 6 и торцевому сердечнику ротора 5, а также по сердечнику ротора 8 и сердечнику статора 1, по которым замыкается и основной вращающийся магнитный поток, создаваемый обмоткой статора 2. Ротор и статор расположены друг отно­сительно друга с эксцентриситетом е, минимальный зазор между ними 8\

При включении обмотки 2 появится результирующая сила одностороннего магнитного притяжения, вектор кото­рой будет вращаться со скоростью вращения поля обмотки 2. Будет происходить обкатывание катков 9 с диаметром D_K по наружной поверхности статора диаметром D_H с частотой вращения тц, причем частота вращения ротора будет равна

n₂=n₁(D_K-D_H)/D_K.

Ротор ЭДКР при этом совершает сложное движение: ось его синхронно вращается со скоростью вращения магнитно­го поля ni по окружности диаметром 2е, а ротор медленно поворачивается со скоростью п₂ вокруг своей оси.

5. Принцип объединения, требующий соединения одно­родных или предназначенных для смежных операций объек­тов и объединение во времени однородных и смежных опера­ций. Для примера рассмотрим объединение электрического двигателя (ЭД) и магнитного усилителя (МУ) в одной ТС [36]. Электромеханические системы с ЭД-МУ переменного тока позволяют обеспечить глубокий диапазон плавного регули­рования частоты вращения ЭД (за счет большего или мень­шего насыщения магнитопровода), достигающий значения 1:10 при высокой стабильности скорости ±0,5%. Рабочие обмотки МУ наматываются на ярме статора (рис. 4.3) и со­здают переменный магнитный поток Фму> проникающий в воздушный зазор и ротор, а поток ЭД накладывается на поток Фму• Изменение насыщения при наложении пото­ков позволяет регулировать значение, момент и частоту вращения ЭД. Отметим, что масса ТС (двигатель-генератор) меньше чем масса системы: отдельный МУ, соединенный с отдельным ЭД.

Рис. 4.3. Распределение магнитных потоков в двигателе-усилителе с неявно выраженными полюсами

Рассмотрим еще один пример технического решения, связанного с усовершенствованием асинхронного электри­ческого двигателя [20]. Двухфазный асинхронный двига­тель, изобретенный Н. Тесла, ознаменовавший начало новой эры в электромашиностроении, имел существенный недоста­ток (кроме других) - неравномерное движение ротора из-за пульсации вращающего момента, вызванный малым числом фаз. Для устранения этого недостатка М.О. Доливо-Добро- вольским было предложено увеличить число фаз с двух до трёх. Однако это приводило к необходимости увеличения подводящих проводов к фазам с четырёх до шести (рис. 4.4), так как каждая фаза питалась отдельно от фаз трёхфазного генератора. Такая система получалась очень дорогой и гро­моздкой.

Рис. 4.5. Способы соединения обмоток асинхронного двигателя в трехфазной сети

При этом оказалось, что необходимо иметь всего три под­водящих провода, т.е. даже меньше, чем для двухфазных двигателей. Чем это объясняется? Дело в том, что трёхфаз­ная система, со сдвигом токов фаз в 120°, в любой момент времени имеет сумму токов в трёх проводах, равную нулю (рис. 4.6), и в любой момент времени проводники являются попеременно то подводящими, то отводящими ток (напри­мер, 1 проводник отводит ток, 2 подводят или 2 проводника отводят, а 1 - отводит), и не требуются специальные отводя­щие провода.

Рис. 4.6. Кривые токов, сдвинутые по фазе на 120°

Предложенная трёхфазная система объединения обмоток в «звезду» и «треугольник» явилась решающим фактором, определившим внедрение трёхфазной системы в практику и повсеместное распространение трёхфазных асинхронных двигателей.

6. Принцип универсальности - ТС выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах. ЭМ (например, ТЭД) предназначена для работы от различных источников тока (постоянного, пульси­рующего). Пример универсальности: продольные строгаль- но-фрезерные станки, совмещающие операции строгания и фрезерования.

7. Принцип «матрешки» - одна ТС размещена внутри другой, которая в свою очередь находится внутри третьей и т.д. Один объект проходит сквозь полость в другом объекте. На рис. 4.7. изображен реактивный индукторный электро­двигатель (РИЭД) с одним ротором и двумя статорами, при­чем статор 2 размещен внутри полости ротора, что позволяет оптимально использовать полезный объем РИЭД.

Рис. 4.7. Реактивный индукторный электродвигатель с одним ротором и двумя статорами

6. Принцип антивеса заключается в компенсации массы ТС соединением с другой ТС, обладающей подъемной силой, или в компенсации массы ТС взаимодействием со средой (аэро-гидродинамические силы). На принципе антивеса ус­троено рессорное подвешивание тележек и кузовов различ­ных движущихся экипажей. Рессора под действием груза прогибается на некоторую величину, создавая подъемную силу, а затем, при прекращении давления, вновь принимает свою прежнюю форму.

7. Принцип предварительного напряжения состоит в придании ТС деформаций (напряжения), противополож­ных нежелательным. Например, пакет сердечника якоря ТЭД насаживается на вал с предварительным напряжением, обеспечивающим минимальный натяг с учетом собственной центробежной силы сердечника при максимальной частоте вращения якоря.

8. Принцип предварительного исполнения - заранее выполнить требуемое изменение ТС (полностью или час­тично); расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие с минимальными затратами времени на их до­ставку. Для демонтажа шестерни 1 (рис. 4.8) с конца вала 2 ТЭД электровоза в валу сверлится при его изготовлении отверстие 3 и точатся канавки 4. Для снятия шестерни на вал 2 устанавливается специальная гайка 5 с уплотняющей прокладкой 6. Затем подсоединяется трубка 7 гидронасоса и создается давление проходящим маслом по каналам 3, 4, передающееся на шестерню 1, под действием которого гайка расширяется и легко снимается с вала.

Рис. 4.8. Схема пути подвода масла, показанного стрелками, при съеме шестерни с вала ТЭД

6. Принцип заранее подложенной подушки - заключа­ется в компенсации невысокой надежности ТС заранее под­готовленными аварийными средствами. Для исключения круговых огней и перебросов электрической дуги по кол­лектору ТЭД электровоза в аварийных режимах (внезапное включение, короткое замыкание и др.) его обмотка возбуж­дения шунтируется при ослабленном магнитном поле элек­трической цепью с индуктивным шунтом, работающим при переходных процессах как индуктивность, а в стационарном режиме как активное сопротивление.

7. Принцип эквипотенциальности - при работе (транс­портировке) ТС исключить необходимость в ее поднятии или опускании. Основной принцип эквипотенциальности: пере­мещающаяся ТС должна сохранять неизменным расстояние от центра тяжести земли. На равнинной местности эквипо- тенциальность движущейся ТС обеспечивается колесами, центр вращения которых не перемещается относительно опоры при движении.

8. Принцип « наоборот» - вместо действия, диктуемо­го условиями задачи, осуществляется обратное действие; для этого надо сделать движущуюся часть неподвижной, а неподвижную - движущейся и т.п. Обычная конструк­ция асинхронного двигателя имеет ротор, расположен­ный внутри статора. В некоторых случаях, например, в рольгангах на металлургических предприятиях (враща­ющийся ролик является ротором двигателя), в электро­инструменте, электроверетенах, индивидуальном при­воде колес находят применение асинхронные двигатели обращенной конструкции - с внешним ротором. На рис. 4.9 [37] приведена схема высокоскоростного асинхрон­ного ЭД с внешним ротором для сушильных установок с дисковым центробежным распылителем. Внешний ротор

   9. вместе с плотно насаженным на него распыливающим диском 2 вращается в подшипниках 1. Статор с обмоткой

   10. закреплен на невращающейся оси 11, через нижний конец которой подводится электропитание проводами 12. Другой конец оси 3 шарнирно закреплен в карданном подвесе 5 и имеет полость для подачи исходной жидкос­ти. По каналам 6 жидкость попадает в радиальные кана­лы 8 распыливающего диска и в виде мельчайших капель под действием центробежных сил выбрасывается в су­шильную камеру. Для защиты обмотки 10 от попадания жидкости служит уплотнение 7. Весь привод крепится к потолку 4. Горячий воздух подается в сушильную камеру при температуре 150°С и быстро высушивает подаваемую жидкость (молоко, фруктовые соки, кофе и т.п.) до сухо­го продукта - порошка.

9. Принцип сфероидальности - переход от прямолиней­ных частей объекта к криволинейным, от плоских поверх­ностей к сферическим, использование роликов, шариков, спиралей. В щеткодержателях ЭМ применяются цилиндрические витые пружины нажатия на щетку, а также рулонные (спиральные) пружины.

Рис. 4.9. Схема высокоскоростного асинхронного двигателя с внешним ротором для сушильных установок

6. Принцип динамичности - характеристики разраба­тываемого объекта (процесса) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы; объект де­лится на части, способные перемещаться друг относитель­но друга. К примеру, количество вентилирующего воздуха» поступающего в электрооборудование электровоза, регули­руется в зависимости от электротока нагрузки этого обору­дования. При снижении тока снижается и расход вентили­рующего воздуха.

6. Принцип частичного или избыточного решения. Если трудно получить 100% эффект - получить "чуть больше" или «чуть меньше». Например, при окраске цилиндрических дета­лей их опускают в ванну с краской, затем лишнее удаляют вра­щением деталей. В коллекторных электрических генераторах (ЭГ) добиться строго постоянного напряжения невозможно, из- за конечного числа секций якоря. Поэтому обычно удовлетво­ряются тем, что пульсация напряжения не превышает 1%.

Рис. 4.10. Двухслойный ротор

При пуске такого ЭД, когда скольжение ротора (относи­тельное значение разности скоростей вращающегося маг­нитного поля и ротора) большое, глубина проникновения электромагнитной волны в тело ротора меньше толщины ци­линдра 1, что позволяет иметь такой же большой начальный пусковой момент, как и у ЭД с массивным ротором. В номи­нальном режиме, при малых скольжениях, когда электро­магнитная волна проникает на глубину, большую толщины цилиндра 1, магнитное поле значительно больше проника­ет в шихтованный цилиндр 2, что приводит к возрастанию

нормальной и уменьшению тангенциальной составляющих магнитной индукции и росту ЭДС в цилиндре 1 и, следова­тельно, к росту вращающего момента ЭД, его КПД и cos (р.

18. Принцип использования механических колебаний включает следующие приемы: переведение ТС в колебатель­ное движение; изменение частоты; использование резонан­сных и ультразвуковых частот; применение вместо механи­ческих вибраторов пьезовибраторов. Пьезоэлектрические двигатели (ПЭД) основаны на использовании механических колебаний пьезоэлемента для механического перемещения ротора [39].

Рис. 4.11. Схема действия пьезоэлектрического двигателя (Fn- сила прижима)

Созданный ПЭД содержит пьезоэлемент 1 (рис. 4.11), который одним концом прижимается внешней силой к по­верхности ротора 2. При электрическом возбуждении пьезо­элемента он, как лопасть весла, перемещаясь по замкнутой траектории, передает импульс движения ротору и вращает его. Мощность таких двигателей не более 10 Вт. Этот двига­тель впервые был создан в бывшем СССР, и на него получен патент в США № 4019073.

19. Принцип периодического действия - заключающий­ся в переходе от непрерывного действия к периодическому (импульсному); при периодическом действии изменение пе­риодичности, использование паузы между импульсами для другого действия. На этом принципе сформировалась новая ветвь электроэнергетики - импульсная электроэнергетика: создацы устройства для получения сверхсильных магнитных полей, устройства для исследования плазмы, устройства для механической обработки изделий импульсным магнитным полем, для испытания высоковольтной коммутирующей ап­паратуры. В этих устройствах за короткий промежуток вре­мени, измеряемый долями секунды, реализуется большая энергия. В качестве источников такой энергии применяются ударные генераторы [40].

20. Принцип непрерывности полезного действия, соглас­но которому необходимо вести работу непрерывно (все части объекта должны работать все время с полной нагрузкой), ус­транять холостые и промежуточные ходы. Использование рекуперативного и реостатного торможения позволяет более полно загрузить полезной работой ТЭД электровоза, так как при движении под уклон или при торможении ТЭД будет ра­ботать в режиме генератора, а при обычной тяге в режиме двигателя.

21. Принцип проскока, в соответствии с которым весь процесс или отдельные его этапы (например, вредные или опасные) необходимо вести на большой скорости. Использо­вание лазерного луча для быстрого рассекания ткани резко снижает ее деформацию. Пульсации электромагнитного мо­мента в ТЭД пульсирующего тока не приводят к пульсации частоты вращения якоря.

§ 2.1. Два подхода при разработке методов технического творчества

Повышение эффективности творческой деятельности, особенно в области науки и техники, является одним из важ­нейших факторов ускорения развития хозяйства страны и роста уровня жизни народа. Кроме общего и профессиональ­ного образования, эффективность творчества определяется и широтой разработки и освоения различных приемов и мето­дов творчества, т.е. методизацией творчества [17].

Известно довольно много различных методов и приемов, ускоряющих творческий процесс, которые по подходам (по идеям) их разработки можно разделить на 2 вида:

• методы активации творческого процесса, в основе кото­рых лежит идея воздействия на психику человека, на раскрепощение его внутренних возможностей и устра­нение внутренних «табу»;

• методы направленного поиска, основанные на исполь­зовании закономерностей и логики развития техничес­ких объектов и систем и фонда эвристических приёмов. Эти методы разрабатываются с опорой на достижения науки о развитии - на диалектику и на главнейшее в ней - учение о противоречиях. Внутренняя логика раз­вития технических объектов (ТО) и технических систем (ТС) - основа этих методов.

К первому виду методов, т.е. к методам активизации твор­ческого мышления, относятся: метод проб и ошибок, метод мозгового штурма, синтетический метод, методы морфологи­ческого анализа и т.д. Эти методы созданы на базе следующих трех принципов:

• на организации коллективной, частично управляемой, творческой работы с использованием соответствующих правил поведения участников работы, способствующих повышению эффективности творческого процесса;

• на систематизации перебора вариантов;

• на использовании ассоциативного мышления и различ­ного рода эвристик.

Эти методы слабо ориентированы на конечный результат, а в большей степени на раскрепощение психики человека, по­вышение свободы его мышления.

Другой подход был принят при разработке методов на­правленного поиска, которые в первую очередь направлены на конечный результат, на получение наилучшего решения; они более логичны и целенаправлены, чем первые. К ним от­носятся:

• алгоритмы решения изобретательских задач АРИЗ или теория решения изобретательских задач ТРИЗ (нами будет рассмотрен АРИЗ 77) [2];

• обобщенный эвристический метод поиска новых техни­ческих решений [3];

• комплексный метод поиска новых технических реше­ний [6].

§ 2.2. Основные этапы решения и виды технических задач

Интерес к вопросам психологии и теории техническо­го творчества возник к концу XIX - началу XX века, когда из различных видов производственной деятельности начал выделяться как самостоятельный изобретательский и конс­трукторский труд.

В то время в литературе, как правило, обсуждались про­блемы творчества в искусстве (художественном, поэтичес­ком, музыкальном и др.)* Техническое творчество при этом почти не анализировалось и не изучалось ни психологами, ни теоретиками творчества. Таким образом, обширная об­ласть творческой деятельности оказалась за пределами на­уки о творчестве. Это было вызвано двумя причинами:

• во-первых, считалось, что творить могут только люди искусства, а технические новинки создаются грязным, низким трудом ремесленников и не могут быть отнесе­ны к сфере творчества;

• во-вторых, если представители искусства раскрывали свои творческие секреты, свою «творческую лабора­торию», то изобретатели и создатели новой техники старались держать в секрете свои приемы, методы и принципы, применяемые при создании технических новинок.

Начало изучения природы технического и научного твор­чества в России своими трудами положили ее ученые и ин­женеры. К числу наиболее известных относятся такие ра­боты, как: «Теория творчества» инженера П. Энгельмейера (1910 г.); «Философия изобретения и изобретение в филосо­фии» философа И. Лапшина (1922 г.); «Процесс творческой работы изобретателя» П.М. Якобсона (1934 г.) и др.

Среди зарубежных работ наиболее известны: «Математи­ческое творчество» Анри Пуанкаре (русский перевод 1919 г.); «Изобретатели и исследователи» (1909 г.) и «Великие люди» (1910 г.) В. Оствальда; «Творческое воображение» Т. Рибо (1901 г.); «Психология изобретения» И. Россмана (1931 г.) и др.

На этом этапе авторам указанных работ приходилось от­стаивать тезис о том, что творчество в технике и науке есть такое же творчество, как и творчество в искусстве, и что за­рождение творческой идеи как у художника, так и у изобре­тателя происходит совершенно одинаково, отличаясь лишь целями и условиями проявления [21].

В этих первых работах о техническом и научном творчес­тве была выполнена классификация этапов творческого про­цесса, что явилось дисциплинирующим работу изобретателя моментом. Выдающийся русский исследователь творчества Петр Энгельмейер (1855-1942) творческий процесс предста­вил состоящим из трех актов:

• первый акт - акт интуиции и желания. Происхождение замысла, появление идеи, гипотезы, принципа изобре­тения, цели того, над чем следует работать;

• второй акт - акт знания и рассуждения. Выработка схе­мы и плана. Ставятся мысленные опыты, проводятся эксперименты и логический анализ, определяется но­визна;

• третий акт - акт умения. Конструктивное выполнение изобретения. Решение задачи применения, эксплуата­ции.

П.М. Якобсон процесс работы изобретателя подразделял на семь стадий:

1. Интеллектуальной готовности.

2. Усмотрение проблемы.

3. Зарождение идеи - формулировка задачи.

4. Поиск решения.

5. Разработка принципа решения.

6. Превращение принципа в схему.

7. Техническое оформление и развитие изобретения.

Вот, например, как П.М. Якобсон представляет себе ин­теллектуальную готовность и усмотрение проблемы изоб­ретателем [21]: «У него появляется желание изобретать, он чувствует беспокойство, ему не по себе от сознания, что он ничего в этом направлении не делает. Вместе с тем он чувс­твует известную активность мысли, чувствует себя готовым к какой-то новой работе. Он читает различные книги. Иног­да даже без всякого специального подбора и вместе с тем он читает так, что вбирает в себя определенный ряд вещей с со­знанием, что это сможет ему пригодиться. Изобретатель на­капливает известные технические впечатления, он проявля­ет повышенный интерес к машинам, механизмам, которые его окружают. Он сознает, что над этой машиной работать не будет, а все-таки его занимает, как она действует, как сочле­нены одна часть с другой, какая техническая задача разре­шена таким устройством ».

Постепенно изобретатель выявляет наиболее интересую­щие его вопросы и проблемы, над которыми он начинает бо­лее целенаправленно работать. Так происходит усмотрение проблемы, которая чаще всего вызвана текущими потреб­ностями общества.

Эти схемы творческих процессов не претерпели серь­езных изменений до настоящего времени. Так, в работе [6] предложена схема решения для любой технической задачи, состоящая из следующих главнейших этапов:

1. Постановка задачи.

2. Поиск вариантов решения.

3. Анализ вариантов.

4. Оценка вариантов и выбор решения.

Под постановкой задачи понимается усмотрение обще­ственной потребности или трудности, определение цели, ограничений и критерия выбора решения.

Возникшая общественная потребность в создании техни­ческой системы (ТС), выполняющей требуемую функцию, оп­ределяет цель. Цель - это то, к чему мы стремимся и что будем иметь в результате решения. При формулировке цели обычно указывается начальное и конечное состояние ТС. Например, создать машину, преобразующую электрическую энергию (начальное состояние) в механическую (конечное состояние).

Ограничения - условия создания ТС, нарушение которых приведет к неприемлемому решению по работоспособности, экономической целесообразности, размещению и т.п. ТС. Кри­терий выбора - наиболее важный признак или комплекс таких признаков решения, по которым можно качественно или ко­личественно оценить оптимальность принимаемого решения.

После выполнения этапа постановки задачи приступа­ют к процессу поиска вариантов решений, которые должны быть:

-физически осуществимыми (соответствовать законам природы);

• технически реализуемыми (соответствовать ресурсам и уровню научно-технического развития общества);

• экономически выгодными.

Решить задачу, начиная с конца, однозначно, т.е. от цели и требуемых характеристик к техническим средс­твам, возможно лишь для простых, тривиальных задач. Для сложных задач неопределенность решения может быть преодолена за счет перебора вариантов. Вначале намеча­ются и определяются характеристики как можно больше­го количества вариантов, а затем отбрасываются наименее подходящие по выбранному критерию качества (минимум массы, наименьшие габариты, надежность работы, высо­кий КПД и т.п.).

Чаще всего на практике решаются технические задачи, связанные с усовершенствованием существующего прототи­па. Эти задачи возникают после выявления в эксплуатации недостатков ТС. Устранение недостатков зачастую приводит к ухудшению других свойств ТС, т.е. возникает задача по ус­транению технического противоречия, иначе - задача-про- тиворечие [6].

Кроме таких, наиболее часто возникающих задач, имеет­ся целый класс задач по синтезу структуры. Задача синтеза может возникнуть при необходимости достройки недостаю­щих подсистем в ТС или построения ТС с нуля, т.е. синтез многофункциональной технической системы, обеспечиваю­щей выполнение требуемых функций. Эти задачи наиболее сложны и трудоемки. Сложной является взаимная увязка подсистем, зачастую приводящая к возникновению целого ряда дополнительных задач, причем эти задачи могут быть как задачами-противоречиями, так и задачами простого синтеза. Задачи-противоречия в процессе совершенствова­ния ТС возникают более часто. Однако оба типа задач могут переходить одна в другую при поиске решения. Например, при синтезе ТС возникают противоречия. Некоторые из них могут оказаться довольно обостренными, что потребует ре­шения задачи-противоречия. С другой стороны, разрешение противоречия может потребовать разрушения системы или ее части и решения новой задачи синтеза.

Простая задача синтеза - это построение одной подсис­темы с одной элементарной функцией. Сложная задача син­теза - построение нескольких взаимосвязанных подсистем или построение многофункциональной ТС. Также и задача- противоречие может быть простой, имеющей одно техничес­кое противоречие, и сложной с несколькими противоречия­ми, т.е. иметь несколько взаимосвязанных положительных и отрицательных эффектов.

Решение сложных задач может быть облегчено за счет ранжирования простых задач, из которых состоит сложная.

Синтез ТС может выполняться на основе структурного или функционального подхода [22]. При поиске структуры ТС, соответствующей условиям задачи, согласно первого подхода выполняют следующее:

• анализ условия задачи;

• предварительный синтез структуры на основе выпол­ненного анализа;

• сравнение предварительной структуры с другими из­вестными структурами;

• выделение нужной структуры и ее перекомбинирова­ние.

При формировании структуры на основе функциональ­ного подхода процесс идет несколько иначе, в основу его по­ложены:

• анализ условия задачи;

• выделение основной функции будущей конструкции;

• поиск механизма с нужной функцией;

• перенос выбранного механизма в новые условия;

• переконструирование механизма с целью применения найденной функции.

В настоящее время стал применяться смешанный при­нцип поиска структуры, включающий как наиболее извес­тный структурный принцип, так и менее разработанный - функциональный.

§ 2.3. Законы диалектики в технике и закономерности развития технических объектов и систем

Исследование описаний изобретений [2, 17] позволило сформулировать следующие идеи, легшие в основу разработ­ки теории решения технических (инженерных) задач:

1. Наиболее целесообразно при разработке теории учитывать не столько закономерности мышления, сколько законо­мерности развития ТС;

2. Так как главный предмет исследования - развитие ТС, то теория должна строиться на основе науки о развитии

диалектики и важнейшего в ней учения - о противоре­чиях [17]. Закономерности развития ТС являются частны­ми проявлениями всеобщих законов диалектики:

единства и борьбы противоположностей (закон противо­речий);

перехода количественных изменений в качественные;

отрицание отрицания;