
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. Понятие научного знания
- •1.2. Методы теоретических и эмпирических исследований
- •1.3. Выбор направления научного исследования
- •Вопросы для самопроверки
- •2. ТВОРЧЕСТВО КАК ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
- •2.1. Творчество
- •2.2. Воображение
- •Вопросы для самопроверки
- •3. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
- •Вопросы для самопроверки
- •4. СТРОЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ
- •4.1. Основные определения
- •4.2. Классификация кинематических пар
- •4.3. Виды механизмов и их структурные схемы
- •Вопросы для самопроверки
- •5. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
- •5.1. Деформация металлов
- •5.2. Разрушение металла при растяжении
- •5.3. Твердость металлов
- •5.4. Прочностъ металлов при динамических нагрузках
- •5.6. Ползучесть металлов
- •5.7. Изнашивание металлов
- •5.8. Маркировка сталей
- •Вопросы для самопроверки
- •6. МЕТОДЫ АКТИВИЗАЦИИ ПОИСКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
- •6.1. Метод контрольных вопросов
- •Вопросы для самопроверки
- •6.2. Метод мозгового штурма
- •Вопросы для самопроверки
- •6.3. Метод морфологического анализа
- •Вопросы для самопроверки
- •Вопросы для самопроверки
- •6.5. Метод предварительного анализа
- •Вопросы для самопроверки
- •6.6. Приемы преодоления технических противоречий
- •6.7. Метод фокальных объектов
- •6.8. Эвристика как наука о творческом мышлении
- •Вопросы для самопроверки
- •6.9. Инверсология
- •Вопросы для самопроверки
- •6.10. Методы традиционной логики
- •6.11. Апология случайности
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самопроверки
- •Вопросы для самопроверки
- •9. ИЗОБРЕТЕНИЯ
- •9.1. Объекты изобретений
- •9.2. Установление сущности изобретения
- •9.3. Выбор объекта патентной защиты
- •9.4. Формулировка существенных признаков
- •9.5. Единство изобретения
- •9.6. Условия патентоспособности изобретений
- •9.6.1. Промышленная применимость
- •9.6.2. Понятие «уровень техники»
- •9.6.3. Новизна
- •9.6.4. Изобретательский уровень
- •9.7. Полезная модель
- •10. ОФОРМЛЕНИЕ И ПОДАЧА ЗАЯВКИ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ И ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ
- •10.1. Порядок подачи заявки на изобретение и полезную модель
- •10.2. Состав документов заявки на изобретение и полезную модель
- •10.3. Заявление о выдаче патента на изобретение
- •10.4. Описание изобретения
- •10.4.1. Структура описания изобретения
- •10.4.2. Название изобретения
- •10.4.3. Область техники, к которой относится изобретение
- •10.4.4. Уровень техники
- •10.4.5. Сущность изобретения
- •10.4.6. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
- •10.5. Особенности объектов изобретения
- •10.5.1. Устройство как объект изобретения
- •10.5.2. Способ как объект изобретения
- •10.5.3. Вещество как объект изобретения
- •10.6. Формула изобретения
- •10.6.2. Структура формулы изобретения
- •10.6.4. Чертежи и иные материалы
- •10.6.5. Реферат
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
96
«проблема, как она попята» - выявляют основные трудности, препятст вующие решению проблемы;
«ответы на наводящие вопросы» - дискуссия, в которой председатель
задает наводящие вопросы и предлагает дать решение, пользуясь ОДНИМ из видов аналогий. Члены группы в произвольной форме отвечают на любые вопросы. Если аналогии становятся слишком абстрактны, происходит воз врат к этапу «проблема, как она понята», Когда появляется перспективная
идея, ее подхватывают и развивают до тех пор, пока не появится возмож
ность проверить ее экспериментально. Члены синектической группы обычно сами изготавливают в мастерской макет или опытный образец устройства, соответствующий найденному решению.
В состав одной синектической группы обычно входит 4-6 человек, за траты времени на решение одной задачи составляютот несколькихчасов до нескольких недель. Подготовку новых синекторов обычно проводят путем включения нового человека в работу действующей синектическойгруппы. Работать профессиональнымсинекторомможет далеко не каждый. Эта дея тельность требует очень высокого психологическогонапряжения, поэтому среднийсрокработыв синектическойгруппе обычновсего 4-6 лет.
Мы рассмотрелинескольконаиболеераспространенныхметодов поис ка новых техническихрешений. Эти методы представленыв первом разделе табл. 6.1, классифицирующей уровни изобретательских задач. Однако это во все не означает, что их нельзя применять для решения задач и более высоких уровней. Другое дело, насколько эффективными они окажутся в этом случае и каких затрат времени они потребуют. Но зачем пользоваться плохим инст рументом, когда есть хороший? Средства ТРИЗ, о которых говорится ниже, предназначены именно для решения более сложных задач, и просто неумно
ими не воспользоваться.
Вопросы для самопроверки
1.Что предполагает метод синектики?
2.Что такое прямая, субъективная, символическая и фактическая ана
логии?
3.Где можно использовать методы синектики?
6.5.Метод предварительного анализа
Метод предварительного анализа (ПА) направлен в основном на уточ нение условий задачи с ТП. Но если это оказывается задача второго уровня сложности, метод ПА иногда позволяет сразу получить хороший ответ.
Метод ПА является разновидностью аналитической стадии одного из самых первых алгоритмов изобретательских задач (АРИЗ-64) и содержит
97
всего пять шагов. Несмотря на кажущуюея простоту, ПА является достаточ
но хорошим инструментом как анализа условия задачи, так и поиска реше
ний, особенно на начальных стадиях изучения ТРИЗ (теория решения изо бретательских задач).
Приступая к решению задачи с помощью llЛ, рекомендуем руково
дствоваться следующими правилами:
любая задача, сформулированная на уровне административного проти воречия, обычно разрешима;
приступая к анализу задачи, не загадывайте заранее, каким может быть
решение;
получив решение, не задумывайтесь над его красотой, а проведите кон троль его качества с помощью ЗРТС (законы развития технических систем);
приступая к решению любой задачи, переформулируйте ее условие. Основное назначение этих правил - помочь вам преодолеть инерцию
мышления, навязывающую определенные стереотипы ответов, отбросить второстепенные детали и сосредоточиться на устранении ТП, лежащего в ос нове задачи. Настроившись соответствующим образом, попробуем решить
несколько задач.
Задача 1. Существует необходимость удаления изношенных покры шек легковых автомобилей. Нам известно, что изношенные покрышки могут покрыватъ вторично или измалывать их на другие НУЖДЫ. Как быть?
Задача 2. Многие люди любят зажаренную картошку. Однако в до машних условиях получить ее без дыма не представляется возможным. Как быть?
3 ад ач а 3. Существуют летательные аппараты со взлетом с палубы су дов. Известно, что площадь палубы судов достаточно ограничена. Однако ле тательные аппараты взлетают с палубы военных кораблей, но для этого им нужен запас энергии двигателей, Как нужно сделать, чтобы самолет взлетел с палубы с меньшим запасом энергии?
Как видим, приведенные задачи сформулированы на уровне админист ративного противоречия. Однако вопрос в конце задачи задан в форме, ха рактерной для изобретательской ситуации: «Как быть?».
Все три задачи следует отнести ко второму классу сложности, посколь ку в НИХ можно найти ярко выраженное ТП.
В задаче 1 изношенные покрышки должны уничтожаться, но это стоит дорого, как найти возможность уничтожить их с меньшей затратой энергии? В задаче 2 жареная картошка хорошо, но как избавиться от дыма? В задаче 3
повышение взлетных характеристик летательного аппарата приводит к пере
расходу топлива.
Противоречия в задачах есть, попробуем решить их с помощью IIA. На первом шаге ПА необходимо ответить на вопрос: какова конечная
цель, с которой ставится задача?
98
Попробуем ответить на этот вопрос ДЛЯ всех трех задач.
3 аД ач а 1. Создать дешевую технологию уничтожения шин.
3 ад ач а 2. Обеспечить зажаренную картошку в домашних условиях. Задача 3. Обеспечить взлет летательного аппарата с площадки кораб-
ля при одновременном уменьшении потребления горючего.
Выбор конечной цели - важный шаг. Какова цель, таков и весь даль нейший ход решения. Поэтому, приступая к решению практических задач, не забудьте еще и еще раз проверить себя: ту ли цель вы выбрали?
Как вы заметили, у задач 1 и 3 возможны другие варианты.
3 ад ач а 4. Решение задачи вы не сможете найти без специальной лите ратуры. Речь пойдет о сварочных электродах контактных машин, которые также изнашиваются после сварки 500-2000 точек. Электрод контактных машин переноситсварочныйток от трансформаторак свариваемымдеталям. Электрод состоит из бронзы БрХ07. После износа 20 % бронзы он выходит из строя и выбрасывается в утиль. Что можно сделать с отходами электро дов?
Для получения максимальной прибыли стоит подумать: может, не браться за эту задачу? Как видим, выбирая конечную цель, есть над чем по
размыслить.
Перечислим некоторые возможные варианты конечной цели, с которой
ставится эта задача:
получить максимальную прибыль;
перепрессовать в малые электроды;
получить слиток бронзы;
выплавить медный пруток;
методом литья получить электрод.
К какой цели вы пришли? Объясните.
Вариантов достаточно много, но все они планируют получение какой то прибыли.
Чтобы решить эту задачу, необходимо знать условия получения заготовок из медных отработанных электродов:
в чем расплавить бронзу; какова температура плавления бронзы; как разлить бронзу;
как формировать из жидкой бронзы электрод?
Второй шаг ПА состоит в ответе на вопрос: что желательно получить в идеальном случае?
Как видим, на этом шаге формируется ИКР, состоящий в том, что сис тема сама (или ее часть) обеспечивает достижение конечной цели. Именно поэтому в ответе на этот вопрос обязательно должно присутствовать слово «сама» (ксам», «само», «сами»),
99
Для рассматриваемых задач ответы на вопрос могут выглядеть сле дующим образом.
Задача 1. Автомобильные шины после износа самоуничтожаются или
переходят в другое качество.
З адач а 2. Картошка жарится в устройстве, а дым выходит наружу. Но каким образом?
3 аД ач аЗ. Двигатели летательного аппарата сами создают подъемную силу без потребления добавочного горючего.
Отвечая на возможные вопросы, заметим, что решение может появить ся на любом этапе анализа задачи. Однако советуем не спешить. Для оценки качества найденного сразу решения полезно пройти весь анализ до конца, после чего проконтролировать ответ на соответствие ЗРТС.
На третьем шаге ПА следует определить: что мешает получению ИКР? В чем состоит помеха?
Ответ на эти вопросы должен заканчиваться фразой «..., а это недопус
тимо»,
В наших задачах ответы на вопрос третьего шага ПА могут иметь
вид:
Задача 1. Автомобильные шины сами собой не уничтожаются (а это недопустимо!).
Задача 2. Без дыма картошка не спечется (а это недопустимо!). Задача 3. Двигатели летательного аппарата с увеличением мощности
увеличивают свой вес (а это недопустимо!).
Этот шаг позволяет нам сформировать и ТП, лежащее в основе рас
сматриваемых задач.
Задача 1. ТП: автомобильные шины плюс их диски (вторая формули ровка задачи). Автомобильные колеса с дисками переходят в другое русло. Куда их деть? Как их использовать вместе? Во что их преобразовать?
Задача 2. ТП: механическое противоречие будет решено, если дым из печи удалить каким-то образом.
Задача З. ТП: снижение расхода топлива для повышения доли полез ной массы летательного аппарата приводит к уменьшению подъемной силы, необходимой для взлета.
Полученные формулировки ТП подводят нас вплотную к поиску реше ния задач. Но это чуть позже, а пока сделаем четвертый шаг ПА: в чем состо ит конкретная научно или технически обоснованная причина помехи (поче му мешает)?
Ответы на этот вопрос для рассматриваемых задач могут иметь
вид.
З ад ач а 1. Новая формулировка: шина с ободом колеса может пойти на
колеса к ходку или тележке.
100
3 ад ач а 2. Картошка жарится в устройстве с отводом дыма через труб ку в вытяжное отверстие, базирующееся в кухне.
Задача 3. При уменьшении расхода топлива подъемная сила, с кото рой отталкивается летательный аппарат, оказывается меньше его веса.
Если при формулировании причины помехи у вас возникают трудности, не отчаивайтесь, а попробуйте обратиться к специалистам в этой области, посмотрите справочную литературу. Квалифицированная консультация по может вам правильно сделать пятый шаг ПА. определить] при каких услови
ях помеха исчезнет.
Для наших задач ответ на этот вопрос будет следующим.
3 ад ач а 1. Изношенные шины и диски автомобильных колес могут быть использованы для телеги, ходка и ручной тележки.
3 ад ач а 2. Зажаренная картошка в домашних условиях возможна, если это устройство печи сможег вывести дым.
Задача 3. Сила, с которой воздушные струи действуют на летатель ный аппарат, должны быть больше его веса. Но летательный аппарат взлета ет с палубы корабля. Есть ли возможность увеличить стартовый ход лета тельного аппарата? Формулировка другая ДЛЯ одного и того же эффекта.
Итак, все пять шагов, предусмотренных алгоритмом ПА, пройдены. Причем мы фактически нашли решение второй задачи. Однако подобная си туация предусматривается алгоритмом ПА. Рассматривая задачи, в которых мы сталкиваемся с нехваткой энергии или силы, нам необходимо попытаться:
использовать вредную энергию (силу); использовать бесплатную энергию (силу);
выяснить, не простаивает ли рядом двигатель;
уменьшить потери энергии (силы); скомпоновать простейшую машину (рычаг, клин, наклонную плос
кость, винт, блок, лук и т. д.) ДЛЯ обеспечения выигрыша в силе. Воспользуемся этими рекомендациями для поиска решения задачи 3.
«Вредной» СИЛЫ, кроме силы тяжести, нет, как нет поблизости и простаи вающих двигателей. Можно изменить формулировку, перейти от летного аппарата к условиям летной полосы.
С задачей 3 дело обстоит сложнее: решения пока не видно, и поэтому мы возвращаемся назад, ко второму шагу ПА. Теперь однако мы можем учесть сформулированное на последнем шаге условие, при котором помеха исчезнет, введя именно это условие в новую формулировку ИКР.
Осталась нерешенной только третья задача. Попробуем с помощью ПА решить и ее. Для этого вернемся к шагу 3: что мешает получению ИКР?
3 аД ач а 3. Сила, которую создают струи воздуха, мала. При решении этой задачи мы все время сталкиваемся с тем, что подъемной силы нам явно не хватает. Сила мала, нет силы-помощницы!
101
По новой формулировке задача 3: не увеличивая мощность летательно го аппарата и взлетную палубу корабля, необходимо создать условия для
взлета летательного аппарата.
По этому вопросу существует несколько вариантов. Какие они? Пред ставьте себе, что вы решаете эту задачу.
ОДИН из способов взлета летательного аппарата - это трамплин в конце взлетной полосы. Летательный аппарат в конце взлетной полосы сталкивает ся с повышением взлетной площадки, которая приподнимает летательный аппарат вверх, давая возможность оторваться от палубы.
Эта задача была решена учащимся лицея NQ 8 г. Красноярска Мелен бергом К. А.
Задача 2 решена учащейся лицея Х!! 8 г. Красноярска Подставкиной Е. А. Она предложила конструкцию устройства для печения картошки, а дым из устройства удаляется рукавом в вытяжную трубу на кухне.
Решение задачи 1 принадлежит учащемуся профессионального лицея NQ 19 Поликарпову В. И. Он предложил колеса с дисками использовать для ходков И ручной тележки. Сконструированное и сделанное им приспособле
ние позволило установить колеса на ось тележки.
Задача 4 была решена студентом КГТУ г. Красноярска Антоновым Д. К. при выполнении дипломного проекта. Конструкция Антонова Д. К. выглядит так: однолитровая цепь, в которой варится медь и ее сплавы, а после разогре ва меди ее сплав заливается в матрицу и штампуется прессом. Работе Анто нова д. К. «Устройство для изготовления электродов» присвоено авторское свидетельство, выданное Федеральным институтом промышленной собст
венности.
Студентами КГТУ, которые окончили лицей .N~ 8, были разработаны:
•модель штамповки электродов (Шицев С. В.);
•полезная модель «Установка для электроконтактной наплавки» (Дергачев М. В.);
•полезная модель «Установка растяжения образцов» (Устинович М. А.). Проведем контроль качества решения задачи 3:
закон идеальности соблюдается - взлетная палуба сама создает доба
вочную подъемную силу;
устранено ТП - мощность двигателя осталась прежней (потребляет ма ло горючего), но в то же время его мощности хватает для подъема аппарата.
Как видим, достаточно простой по смыслу, содержащий всего пять ша гов предварительный анализ позволил нам найти решения довольно сложных
задач.
Упрощенная схема алгоритма анализа представлена на рис. 6.1.

102
Какова конечная цель, которая ставится в задаче?
Что желательно получить в идеальном случае? (каков ИКР?)
Что мешает получению ИКР? (В чем состоит помеха?)
в чем заключается конкретная научная технически обоснованная причина помехи? (Почему мешает?)
Определить, при каких условиях
помеха исчезнет
Энергия, сила
1)использовать «вредную» энергию, силу;
2)использовать бесплатную энергию, силу;
3)выяснить: не простаивает ли рядом двигатель;
4)уменьшить потери энергии, силы;
5)скомпоновать простейшую машину
Типовые приемы устранения ТП
Задачи-аналоги по ТП: из других областей техники, из природы
Рис. 6.1. Упрощенная блок-схема решения задачи
с использованием предварительного анализа