- •С.Г. Ярушин, А.Г. Схиртладзе
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Часть I.
- •ОБОРУДОВАНИЯ
- •ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОВОЙ ТЕХНИКИ
- •2.2. Общие свойства объектов проектирования
- •2.2.1. Реализуемые функции и взаимодействие с внешней средой
- •2.2.2. Функциональная структура
- •2.3. Классификация оборудования
- •2.4. Оценка работы технической системы
- •Контрольные вопросы
- •3.2. Техническая функция (ТФ)
- •Характеристика и отличительные признаки операций Коллера Е
- •3.3. Функциональная структура (ФС)
- •3.4. Описание физического принципа действия
- •3.5. Описание физико-технических эффектов
- •3.6. Техническое решение
- •3.7. Проект
- •3.8. Объект
- •Контрольные вопросы
- •4.1. Критерии развития
- •4.2. Выбор критерия
- •4.3. Показатели качества
- •4.4. Недостатки технического объекта
- •Контрольные вопросы
- •III. Закон гомологических рядов
- •V. Закон прогрессивной эволюции техники
- •5.2. Тенденции технического развития
- •Контрольные вопросы
- •Этапы работ по созданию технического объекта и временные периоды прогнозирования
- •6.1. Метод экстраполяции
- •6.2. Метод экспертных оценок
- •6.3. Метод моделирования
- •6.4. Схема процесса прогнозирования
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •9.1. Определение и виды потребности
- •9.2. Что такое проектирование?
- •9.2.1. Постановка задачи
- •9.2.2. Проектирование как искусство, наука и ремесло
- •9.3. Проектирование с позиции теории отображения
- •9.4. Проектирование и искусственный интеллект
- •9.5. Основные понятия и принципы методологии проектирования
- •9.6. Концепция проектирования
- •9.7. Процедурная модель проектирования
- •9.8. Индивидуальная и коллективная работа
- •Контрольные вопросы
- •10.1. Техническое задание
- •10.2. Техническое предложение
- •10.3. Эскизный проект
- •10.4. Технический проект
- •10.5. Этап разработки рабочей документации
- •Контрольные вопросы
- •11.1. Этапы творческого процесса
- •11.2. Препятствия творчеству
- •11.2.1. Препятствия личного порядка
- •11.2.2. Препятствия организационного порядка
- •Контрольные вопросы
- •12.1. Метод проб и ошибок
- •12.2. Метод адаптивного поиска
- •12.3. Метод случайного поиска
- •Контрольные вопросы
- •ИЗВЕСТНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
- •14.1. Предварительная постановка задачи
- •14.2. Уточненная постановка задачи
- •Контрольные вопросы
- •СИСТЕМОТЕХНИКИ
- •15.1. Сложность современных задач проектирования
- •15.3. Преодоление сложностей традиционного процесса
- •проектирования
- •15.4. Проектирование системы человек - машина
- •ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
- •16.1. Всесторонняя экономия ресурсов
- •16.2. Порядок проведения ФСА
- •16.2.1. Подготовительный этап ФСА
- •16.2.3. Разработка улучшенных проектно-конструкторских решений
- •Пример оценки вариантов
- •16.2.4. Разработка и внедрение результатов ФСА
- •16.3. Дальнейшее развитие ФСА
- •Контрольные вопросы
- •ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
- •17.1. Использование возможностей подсознания
- •17.2. Метод прямой мозговой атаки
- •17.3. Метод обратной мозговой атаки
- •17.5. Синектика
- •Контрольные вопросы
- •18.1. Краткий обзор и классификация эвристических методов
- •18.2. Метод эвристических приемов
- •18.2.1. Количественные изменения
- •18.2.2. Преобразование формы
- •18.2.3. Преобразование структуры
- •18.2.4. Преобразования в пространстве
- •18.2.5. Преобразования во времени
- •18.2.6. Преобразование движения и силы
- •18.2.7. Преобразование материала и вещества
- •18.2.8. Приемы дифференциации
- •18.2.9. Использование профилактических мер
- •18.2.10. Использование резервов
- •18.2.12. Повышение технологичности
- •18.3. Обобщенный эвристический метод
- •19.1. Операции обработки информации
- •19.2. Метафорическое описание и анализ проблемной ситуации
- •Контрольные вопросы
- •МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •20.1. Проектант как «черный ящик»
- •20.2. Проектант как «прозрачный ящик»
- •20.3. Проектант как самоорганизующаяся система
- •20.4. Критерии управления проектными работами
- •Контрольные вопросы
- •АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
- •21.1. Морфологическая комбинаторика
- •21.3. Составление морфологических таблиц
- •21.4. Выбор наиболее эффективных технических решений
- •Комбинация из двух элементов
- •21.5. Пример решения задачи
- •22.1. Матрица взаимодействий
- •22.2. Сеть взаимодействий
- •22.5. Проектирование новых функций
- •Контрольные вопросы
- •23.1. Контрольные перечни
- •23.2. Ранжирование и взвешивание
- •23.2.1. Выбор соответствующей шкалы измерения
- •Контрольные вопросы
- •24.1. Сбор и анализ данных
- •Типовой метод накопления данных
- •24.2. Свертывание данных
- •24.3. Накопление и свертывание
- •24.4. Последовательность действий
- •Критерии методов накопления и свертывания данных
- •Контрольные вопросы
- •ПО ФУНДАМЕНТАЛЬНОМУ МЕТОДУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЭТЧЕТТА
- •Контрольные вопросы
- •26.1. Критерии управления проектными работами
- •26.2. Стратегии проектирования
- •26.3. Как выбрать метод проектирования
- •Схема «Дано - требуется»
- •Часть III
- •КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •Описание синтезированного с помощью ЭВМ известного ФПД датчика тока
- •28.2. Количественный синтез физических принципов
- •действия
- •Физическая сущность эффекта
- •Примеры описания ФЭ
- •29.1. Использование многоуровневых морфологических таблиц
- •29.3. Составление списка требований
- •29.4. Разработка модели оценки технических решений
- •29.5. Алгоритмы поиска решения на И - ИЛИ-дереве
- •Ограничения по типам свертки
- •29.6. Порядок решения задач
- •СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
Отредактированный и оформленный список передается заинтересо ванным лицам для дальнейшей более детальной оценки и проработки с точки зрения патентоведения и использования в проектно-конструкторских разработках.
После принятия решения об оформлении отдельных идей (в виде тех нических предложений для проектирования, заявок на изобретение, и т.д.) уточняется и определяется список авторов с руководителем группы, а затем согласуется со всей творческой группой, участвовавшей в сеансе МА.
Учебно-тренировочные задачи. Прежде чем решать реальные зада чи методом МА, необходимо отработать с творческой группой или ее ядром технику проведения МА на учебно-тренировочных задачах. Такие задачи должны:
♦быть общепонятными для всех участников;
♦содержать потенциально большое число идей решения задачи;
♦вызвать интерес у участников МА.
В качестве учебных задач можно брать реальные задачи, удовлетво ряющие указанным требованиям. Если выбор реальных учебно тренировочных задач вызывает затруднение, то можно предложить сле дующие темы для формулировки и решения задач:
♦«Как исключить травмирование и гибель жителей города от па дающих сосулек?».
♦«Как снизить аварийность и травматизм на автодороге во время гололеда?».
♦«Как сохранить от града хлебное поле?».
♦«Как уберечь от воров зеркало в туалетной комнате, сушилку для рук?».
17.3. Метод обратной мозговой атаки
Теоретические предпосылки. В основе обратной мозговой атаки лежит закон прогрессивной конструктивной эволюции ТО (см. главу 5). По этому закону переход к новым образцам техники происходит через вы явление и устранение дефектов (недостатков) в существующем поколе нии ТО при наличии необходимого научно-технического потенциала.
Поэтому при создании любого нового значительно улучшенного тех нического объекта решаются две задачи:
1)выявление в существующих технических объектах максимального числа недостатков;
2)максимальное устранение этих недостатков во вновь разрабаты ваемом объекте.
Первая задача относится к постановке изобретательских и проектно конструкторских задач, вторая - к синтезу нового технического решения. Первая задача оказывается не менее простой, поскольку необходимо вы явить полный список недостатков, который состоит из двух частей:
♦недостатки, обнаруженные при изготовлении, эксплуатации, ре монте и утилизации выпускаемых технических объектов;
♦недостатки, которые возникнут в обозримом будущем у разраба тываемого объекта.
Таким образом, методы решения первой задачи должны обеспечи вать не только выявление всех известных недостатков, но и прогнозиро вать все будущие недостатки.
Гипотетически существует некоторый идеальный полный список не достатков, каждый из которых может быть устранен или учтен в новом объекте, в результате чего новое устройство будет реализовывать макси мально возможный скачок для существующего научно-технического уров ня. Поэтому наилучшее решение первой творческой задачи соответствует наибольшему приближению к такому идеальному списку недостатков.
Говоря иначе, полный список недостатков (независимо от причины их возникновения) должен отражать все возможные отклонения действи тельно существующего положения от желаемого.
Область применения метода. Метод обратной мозговой атаки ори ентирован на решение первой творческой задачи, т.е. цель заключается в составлении наиболее полного списка недостатков рассматриваемого объ екта, на который обрушивается ничем не ограниченная критика. Объектом обратной МА может быть конкретное изделие или его узел, технологиче ский процесс или его операция, сфера обслуживания и т.д.
Обратная МА может быть использована при решении, например,
следующих вопросов и задач:
♦уточнение постановки изобретательских и рационализаторских задач;
♦разработка технического задания или технического предложения;
♦экспертиза проектно-конструкторской документации на любой стадии разработки (техническое задание, техническое предложе ние, эскизный, технический или рабочий проект, эксперименталь ный или опытный образец);
♦оценка эффективности закупаемых изделий.
Формулировка задачи для обратной мозговой атаки должна содер
жать краткие и достаточно исчерпывающие ответы на следующие вопросы:
а.Что представляет собой объект, который требуется улучшить?
б.Какие известны недостатки объекта, связанные с его изготовлени ем, эксплуатацией, ремонтом и т.д.?
в. Что требуется получить в результате мозговой атаки? г. На что нужно обратить особое внимание?
Ответ на вопрос «а» желательно сопроводить наглядным эскизом, слайдами, кинофильмом, показом макета и натурного образца («лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать»). Наиболее полно и объективно информация по вопросу «б» может быть собрана у изготовителей, пользо вателей, наладчиков и ремонтников.
По вопросу «в» мозговая атака должна дать максимально полный список недостатков и дефектов у рассматриваемого объекта. Во время се анса мозговой атаки участники должны прозорливо угадать все будущие недостатки на 10-20 лет вперед, чтобы полученный полный список недос татков обеспечивал наиболее длительную конкурентоспособность создан ного объекта.
По вопросу «г» нужно указать, в каком направлении особенно не терпимы недостатки и дефекты (например, прочность определенных дета лей, надежность работы системы, экономия жидкого топлива, охрана ок ружающей водной среды и т.п.).
Формирование творческой группы. Здесь остаются в силе рекомен дации, указанные при описании прямой мозговой атаки, кроме одного по желания. В творческую группу необходимо включить технологов, наладчи ков, ремонтников, эксплуатационников, работников по сбыту и продаже.
Правила для участников сеанса обратной мозговой атаки совпа дают с правилами проведения прямой МА.
Обязанности ведущего (руководителя) в сеансе обратной МА сов падают с обязанностями ведущего при прямой МА. Для обеспечения непре рывности высказывания идей и полноты формируемого списка недостатков ведущему рекомендуется использовать следующий список вопросов:
♦У каких параметров объекта или его элемента ожидаются откло нения от нормы?
♦Какие ожидаются трудности изготовления, сборки, контроля из делия или его отдельных узлов?
♦Какие могут возникнуть затруднения с материалами и комплек тующими деталями и узлами в настоящее время и через 10-20 лет?
♦Какие ожидаются трудности энергоснабжения в данное время и через 10-20 лет?
♦Какие могут возникнуть неудобства в обслуживании или ошибки оператора?
♦Могут ли возникнуть опасные моменты для пользователей и об служивающего персонала?
♦Какие возможны трудности доставки и транспортирования в на
стоящее время и через 10-20 лет?
Организация проведения обратной МА совпадает с прямой. Для сти мулирования мышления на экране показывают отдельные предложения из межотраслевого, проблемно и объектно ориентированных списков недос татков изделий и списков их параметров.
Запись и оформление результатов также проводится аналогично. В дополнение выполняется классификация недостатков по родственным группам. Могут быть выделены, например, следующие группы: основные функциональные требования, производство, сбыт, эксплуатация, защита
окружающей среды. Проводится ранжирование недостатков от самых больших (главных) до малых (второстепенных). Ранжирование можно вы полнить также путем отнесения каждого недостатка к главным, средним или второстепенным недостаткам.
Если список недостатков составляется с целью последующего его использования в постановке и решении изобретательских или рационали заторских задач, то желательно еще составить таблицу анализа недостат ков (табл. 17.1), где приведены примеры заполнения.
При составлении табл. 17.1 время, отведенное на составление отре дактированного списка идей, может быть увеличено до 1-1,5 ч, а заполне ние столбцов по следствиям проявления и причинам недостатков можно проводить с помощью дополнительной мозговой атаки.
При выборе учебно-тренировочных задач следует учитывать реко мендации, изложенные в материалах прямой МА, где также приведены темы для формулирования и решения учебных задач.
|
|
Т а б л и ц а 17 1 |
|
|
Пример анализа недостатков прототипа |
||
Наименование |
Фактические или возможные |
Фактические или возможные |
|
недостатка |
следствия проявления |
причины возникновения |
|
недостатка |
недостатка |
||
|
|||
1. Плохая под- |
1.1. Потеря мощности |
1.1. Некачественная обработка |
|
вижность шар |
1.2. Ускоренное изнашивание |
1.2. Малый зазор поверхностей тру |
|
нирной передачи |
шарнира |
щейся пары |
|
|
1.3. Разрушение шарнира |
1.3. Непредусмотренные темпера |
|
|
|
турные перепады |
|
2. Неучет гололе Скольжение транспорта с поте |
Наличие в атмосфере повышенной |
||
да на автодороге |
рей управления |
влажности и низкой температуры |
|
3. Отказ шарико |
Шариковая авторучка перестает 3.1. Понижение давления в баллоне с |
||
вой авторучки |
оставлять след на бумаге в виде пастой |
||
|
слоя пасты |
3.2. Заклинивание шарика |
|
|
|
3.3. Увеличение вязкости пасты в |
|
|
|
связи с понижением температуры |
17.4. Комбинированное использование методов
мозговой атаки
Изложенные методы прямой и обратной МА могут быть совместно использованы в различных комбинациях. Приведем некоторые схемы та ких комбинаций, оправдавшие себя на практике.
Двойная прямая мозговая атака. Суть ее заключается в том, что после проведения прямой МА делается перерыв от двух часов до двух трех дней и еще раз повторяется прямая МА.
Практика показала, что при проведении второй МА по одной и той же задаче часто выявляются наиболее ценные практически полезные идеи или удачное развитие идей первого совещания, т.е. во время перерыва включается в работу мощный аппарат решения творческих задач - под сознание человека, синтезирующее неожиданные фундаментальные идеи.
Обратная и прямая мозговые атаки. Развитие ТО представляет со бой повторяющийся цикл: существующий технический объект - выявле ние недостатков - устранение недостатков в новом поколении техниче ских устройств. Эту закономерность можно использовать для мысленного моделирования и прогнозирования развития интересующего класса объек тов. Для этого сначала с помощью обратной МА выявляют все недостатки существующего изделия и выделяют среди них главные. Затем проводят прямую МА для устранения выявленных главных недостатков и разраба тывают эскиз нового технического решения, в котором по возможности устранены или учтены эти недостатки.
Для увеличения времени прогнозирования этот цикл имеет смысл повторить, чтобы посмотреть развитие объекта на два шага вперед.
Прямая и обратная мозговые атаки (прогнозирование недостатков технического объекта). В такой комбинации МА можно также использо вать для прогнозирования недостатков интересующего класса изделий. Для этого сначала проводят прямую МА и делают эскизы наиболее пер спективных технических решений, затем обратную МА и выявляют воз можные недостатки этих технических решений.
В целях увеличения времени прогнозирования этот цикл имеет смысл еще раз повторить, т.е. опять провести прямую МА для устранения выявлен ных будущих недостатков и разработки соответствующих эскизов техниче ских решений, по отношению к которым еще раз выполняется обратная МА.
Мозговая атака с оценкой идей. Подобная МА предназначена для решения сложных проектных задач и выполняется в три этапа.
Первый этап (первое совещание). Проводят прямую МА. Состав ленный общий список идей передается каждому участнику совещания. Каждый участник получает задание индивидуально (независимо от дру гих) отобрать из общего списка от трех до пяти лучших идей с указанием их преимуществ. При этом разрешается добавлять свои новые идеи.
Второй этап (второе совещание). Каждый участник сообщает об отобранных им (или предложенных дополнительно) трех-пяти идеях с указанием их достоинств. По каждой идее проводится короткая (5-10 мин) МА в целях: выдвижения идей по улучшению предложенного варианта; выявления недостатков; выдвижения идей по устранению недостатков. При этом одинаковые идеи повторно не обсуждаются.
В результате обсуждения составляют таблицу положительно отрицательной оценки идей (табл. 17.2).
|
|
Т а б л и ц а 17 . 2 |
Форма положительно-отрицательной оценки идей |
||
Описание идей |
Достоинства идей |
Недостатки идей |
1........ |
и ....... |
l.i....... |
|
1.2........ |
1.2....... |
2......... |
2.1........ |
2.1........ |
|
2.2........ |
2.2........ |
Каждому участнику дается задание - выбрать из таблицы независи мо от других один или два наилучших варианта и представить по ним эс кизы технического решения.
Третий этап (третье совещание). Обсуждаются представленные эс кизы в целях ранжирования их от лучших к худшим. Составляются пред ложения с описанием наилучших технических решений. При этом эскизы