Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Планирование и организация научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Учебное пособие
.pdf
111
деталями или узлами. Решение проблемы может быть найдено
в определенной научной области, отрасли и сопровождается незначительным изменением объекта (например, заменой материалов, структуры, веществ и т. д.).
3. Изобретения среднего уровня предусматривают значительное
изменение объекта и решение технического противоречия. Как правило, решение проблемы лежит в других научных областях и сферах.
4. Изобретения крупного уровня предусматривают нахождение
новых приемов, методик преодоления противоречия. При этом они достаточно часто используются для решения аналогичных задач. Объект
изменяется полностью. Поиск решения проблем такого типа осуществляется в пределах всего научного знания.
5. Крупнейшие изобретения являются открытием и предусматривают создание принципиально новой системы. Как правило, основные
положения таких изобретений подкрепляется рядом изобретений более
низкого уровня. Примером может служить создание таких отраслей, как
радиоэлектроника и микропроцессорная техника.
Решение подобных задач может выходить за границы научного
знания, а дальнейшие исследования расширять его. Решение проблемы любой степени сложности подразумевает поиск информации,
генерацию идей и решений. От эффективности этих процессов зависит
продолжительность нахождения решения и его качество. Для их интенсификации можно использовать следующие способы:
1. Применение специальных психологических методов и приемов,
позволяющих расширить и исключить инерционную направленность
поиска. Достаточно важным является ведение поиска с учетом непредсказуемости, случайности. Таким образом можно получить значительное количество решений, в том числе и нестандартных. К таким методам относят методы мозговой атаки, контрольных вопросов, фокальных
объектов, синектику и др.
2. Применение методов, позволяющих систематизировать процесс
перебора вариантов и увеличить их число с исключением возможности
рассмотрения одинаковых или близких друг к другу. Наибольшее распространение среди таких методов получили морфологический и функционально-стоимостный анализ.
112
3. Применение методологии теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), позволяющей исключить или уменьшить перебор вариантов. Это обеспечивается главным образом за счет научного прогнозирования. ТРИЗ содержит приемы для реализации первых двух групп.
5.2. Методы мозговой атаки
Метод мозговой атаки (МА), или мозговой штурм, был предложен
впервые А.Ф. Осборном в конце 30-х гг. прошлого столетия. Его реализация является достаточно простой и не требует первоначальной подготовки. Значительным его достоинством является широкая универсальность, что позволяет использовать его в различных областях и для решения различных задач. Предварительный этап подразумевает формирование состава участников и постановку проблемы. МА может проводиться в индивидуальной или коллективной форме. Наиболее часто отбираются участники различных смежных специальностей, различных
должностей и возраста. Для постановки проблемы может быть предусмотрен ведущий. В ходе основного этапа осуществляется генерация
идей участниками. Высказываются любые, даже несерьезные и абсурдные идеи, способствующие нахождению решения. Предпочтение отдается не их качеству, а количеству. Исключаются критические высказывания и давление на участников. Вначале, как правило, формулируются
шаблонные идеи, не отличающиеся особой новизной, но далее происходит уход от инерционного мышления и появляются необычные, оригинальные высказывания. Все идеи фиксируются ведущим. На завершающем этапе осуществляют группировку полученных идей по степени простоты реализации и другим интересующим признакам. Далее
осуществляется их экспертиза, всесторонняя оценка, выявление возможности совместной или частичной реализации. В результате остается
несколько идей, которые можно использовать для решения рассматриваемой проблемы.
Обратная мозговая атака (ОМА) преследует своей целью выявле-
ние в объекте скрытых недостатков и формирование предложений по
их устранению. Достаточно часто ее используют для оценки принятых
решений на проектных стадиях разработки КД, отработки конструкции
113
на технологичность, выявления недостатков в дизайне и т. д. ОМА проводится в несколько этапов. В начале на основе анализа объекта группой участников выявляются его противоречия, дефекты, отклонения,
которые необходимо устранить. Выявляются даже незначительные недостатки. Как и при МА обеспечивается свобода высказываний. Важно
ответить на вопросы: «Что можно изменить в конструкции?», «Какие
недостатки имеет конструкция?», «Что должно быть получено в идеальной конструкции?» Задавать эти вопросы участникам может ведущий. Полученные данные группируются и анализируются самими
участниками ОМА или группой экспертов. В результате выявляется несколько существенных недостатков объекта. Следующий этап может
быть реализован в форме традиционной МА. Его целью является
нахождение способа устранения найденных недостатков объекта.
На сегодняшний день известны различные виды и формы прове-
дения: парный, массовый, двухстадийный, «конференция идей» и т. д.
Развитие МА получил в синектике. Несмотря на их широкое распространение, применять их для решения сложных задач не эффективно.
5.3.
Метод контрольных вопросов
Метод контрольных вопросов (МКВ) относится к методам активизации поиска решения проблемы. Его сущность заключается в использовании контрольных вопросов, с помощью которых можно найти
решение рассматриваемой проблемы. Впервые списки контрольных вопросов были разработаны Т. Эйлоартом и использовались проектировщиками для всестороннего анализа конструкции изделий. Впоследствии были выпущены универсальные вопросники Р.П. Кроуфордом,
С.Д. Пирсоном, А.Ф. Осборном и др. Примеры вопросов по
А.Ф. Осборну имеют вид:
1. Какое новое применение техническому объекту Вы сможете
предложить? Возможны ли новые способы применения? Как модифицировать возможные способы применения?
2. Возможно ли решение изобретательской задачи путем приспо-
собления, упрощения, сокращения? Что напоминает Ваш технический
114
объект? Вызывает ли аналогия новую идею? Имелись ли в прошлом
аналогичные проблемные ситуации, которые можно использовать?
Что можно скопировать?
3. Какие модификации технического объекта возможны? Возможна ли модификация путем вращения, изгиба, скручивания, поворота?
Какие изменения назначения, цвета, движения, запаха, формы, очертаний возможны? Другие возможные изменения?
Список контрольных вопросов по Т. Эйлоарту:
1. Сформулировать все качества и определения предполагаемого
изобретения. Изменить их.
2. Сформулировать задачи ясно. Попробовать новые формулировки. Определить второстепенные и аналогичные задачи. Выделить
главные.
3. Перечислить недостатки имеющихся решений, их основные
принципы, предположения.
МКВ нашел применение при коллективном и индивидуальном
поиске для решения различных задач, к которым можно отнести: оптимизацию функционально-схемных и компоновочных решений, совершенствование технологических процессов и дизайнерских решений.
Метод легко реализуем, но не позволяет решать сложные задачи. Однако он является структурной составляющей таких методов, как АРИЗ
(алгоритм решения изобретательских задач) и синектика, и может быть
использован при методе мозгового штурма.
5.4. Морфологический анализ
Морфологический анализ (МАн) был предложен Ф. Цвикки
и используется для расширения области поиска решения проблемы.
Сущность МАн заключается в построении таблиц (в том числе и многомерных), в которых указываются показатели объекта (материалы,
формы, виды энергии и т. д.) и их значения или варианты исполнения
(табл. 5.1).
115
Таблица 5.1
Пример морфологической таблицы
Наименование
элемента объекта
Вариант исполнения (параметр)
Материал
корпуса
Сталь
Пластик
Алюминий
Тип индикации
Единичный
Матричный
Сегментный
Цвет индикации
Красный
Зеленый
Синий
Тип питания
5 В
6 В
9 В
Степень защиты
IP65
IP66
IP68
Тип разъема
USB Type A
USB Type B
USB Type C
Поиск варианта решения осуществляется перебором всех сочетаний
и выбором целесообразного варианта для определенного критерия,
например себестоимости, массы, энергоэффективности и т. д. В общем
случае МАн предусматривает следующую последовательность действий:
1. Формулирование проблемы.
2. Сбор морфологических признаков, характеризующих объект:
параметры, режимы, структура и т. д.
3. Определение вариантов морфологических признаков и составление морфологической таблицы.
4. Получение решения на основе перебора вариантов морфологических признаков.
5. Анализ и выбор целесообразного решения.
Недостатком метода является необходимость четкого понимания
структуры проблемы, объекта и значительная длительность поиска решения, так как с ростом показателей и вариантов исполнений значительно возрастает количество возможных комбинаций. Широкое применение МАн находит в индивидуальной и групповой формах при проектировании изделий на различных стадиях и дизайне.
116
5.5. Метод фокальных объектов
Метод фокальных объектов (МФО) создан Э. Кунце, а позднее
усовершенствован Ч. Вайтингом. Его использование позволяет получить неожиданные решения несложных проблем. Сущность метода заключается в приписывании рассматриваемому объекту свойств случайного, не имеющего к нему никакого отношения объекта. В результате можно получить интересные сочетания, с помощью которых
определяется искомое решение. Алгоритм МФО подразумевает следующие действия:
1. Определяется фокальный (совершенствуемый) объект и формулируются цели его совершенствования.
2. Выбираются 3–5 случайных объектов из книги или словаря.
3. Определяются свойства случайных объектов.
4. Выбранные свойства переносятся на фокальный объект и генерируются идеи.
5. Производится анализ целесообразных вариантов, отбор наиболее удачных.
Для наглядности и простоты перебора вариантов данные заносят
в таблицу, пример которой приведен в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Пример морфологической таблицы при использовании МФО
Фокальный объект
Случайные объекты и их свойства
Корпус прибора
Мяч
Стул
Дерево
сферический
переносной
высокое
легкий
складывающийся
твердое
Форма организации предусматривает индивидуальную и группо-
вую форму без ограничения количества участников.
МФО может быть использован только для решения простых за-
дач. В частности, его используют в маркетинговой деятельности для
определения сферы применения изделия или при расширении модельного ряда.
117
5.6. Метод «Синектика»
Синектика была разработана У. Гордоном и предполагает объединение приемов МА и методов аналогий и ассоциаций. Решением проблемы занимается группа специалистов под руководством подготовленного и опытного специалиста, который следит за процессом и определяет направления решения задачи. Группа синекторов обычно состоит из 5–7 специалистов различных областей, обладающих гибким
мышлением, необходимым практическим опытом. Решение задачи достигается применением различных аналогий: прямой, личной, символической, реальной, фантастической и т. д. Рассматриваемый объект сопоставляется с другими объектами живой природы или участник представляет себя в роли этого объекта для получения понимания о его состоянии, недостатках, принципе работы. В первоначальных условиях
задачи или для ее решения могут использоваться вымышленные существа или использоваться фантастические, сказочные средства (например, сапоги-скороходы, волшебная палочка). Такой подход позволяет
сделать знакомое незнакомым, исключить инерционность мышления и
посмотреть на проблему с неожиданной стороны, что способствует
нахождению оригинального решения. В результате участниками формулируются фразы из существительного и прилагательного, отражающее решение. После критического анализа всех вариантов отбираются
несколько наиболее удачных. С помощью синектики удается решать
задачи различной сложности, возникающие при разработке функционально-схемных и компоновочных решений изделия, различных прогрессивных технологических процессов.
5.7. Функционально-стоимостный анализ
В основу метода функционально-стоимостного анализа (ФСА)
легли работы Ю.М. Соболева и Л.Д. Майлза. Во время Второй мировой
войны в США возник дефицит некоторых видов сырья для производства продукции. После нахождения замены более дешевыми аналогами
было установлено, что качество и надежность продукции не только не
снизились, а значительно возросли. Впоследствии установление этого
факта стало толчком к исследованию этого явления.
118
ФСА применяют в различных сферах для различных целей: разработки и переработки изделия с целью применения на новых рынках,
прогнозирования спроса на продукцию, совершенствования рекламной
деятельности, оптимизации номенклатуры изделий и т. д. В общем случае ФСА позволяет находить баланс между себестоимостью изделия
и выполняемыми им функциями. Это достигается за счет выявления в
изделии скрытых резервов совершенствования. ФСА является комплексной программой, направленной на технико-экономический анализ
изделия, установление новых технических решений и организацию их
внедрения.
ФСА выполняют в несколько этапов, среди которых можно выделить: подготовительный, информационный, аналитический, творческий, исследовательский, рекомендательный.
Подготовительный этап предусматривает определение объекта
анализа, формирование и обучение рабочей группы, составление плана
работ. Рабочая группа состоит из специалистов различных профессий,
а также включает представителей заказчика. На информационном этапе
проводят работы, направленные на сбор информации о самом объекте,
а также о его аналогах. Это, как правило, конструкторская и технологическая документация, рекламации, сведения о покупных комплектующих и т. д. Чем полнее и обширнее собранные данные, тем выше вероятность получения рационального решения. На аналитическом этапе
объект рассматривается с точки зрения функций, необходимых потребителю, и их стоимости. Они могут быть разделены на основные (определяющие его назначение), вспомогательные (способствующие выполнению основных или дополняющие их) и излишние (подлежащие
нахождению и исключению). Оценивается необходимость каждой
функции и стоимость ее реализации в объекте. Задачей рабочей группы
на творческом этапе является абстрагирование от принятых, существующих решений и генерация новых, оригинальных идей. Рассматривается
возможность упрощения и улучшения объекта при условии наименьших затрат на их реализацию. В ходе исследовательского этапа производится отбор и ранжирование полученных идей. На заключительном
рекомендательном этапе производится разработка рекомендаций по совершенствованию объекта и составление плана-графика реализации
внедрения.
119
5.8. Теория решения изобретательских задач
Основоположником идей теории решения изобретательских задач
(ТРИЗ) является Г.С. Альтшуллер. Им было выдвинуто предположение
о том, что технические системы развиваются по определенным законам,
выявление которых позволит решать различные задачи. Для проверки и
подтверждения своей гипотезы Альтшуллер проанализировал десятки
тысяч патентов и авторских свидетельств, в результате чего были изложены основные положения ТРИЗ.
Совершенствование объекта подразумевает изменение его характеристик, структуры и т. д., как правило, приводит к возникновению
противоречия. В общем случае ТРИЗ выделяют три вида противоречий:
– административные – возникают по причине отсутствия понимания каким образом необходимо разрешить противоречие или отсутствием на это определенных прав. Является наиболее слабым и может
быть снято либо получением новых данных и знаний об объекте, либо
принятием соответствующего административного решения;
– технические – реализация задуманных изменений для совершенствования объекта затруднительна, так как улучшение одних показателей приводит к ухудшению других. Например, для снижения материалоемкости конструкции и ее массы необходимо уменьшать сечения деталей, что отрицательно сказывается на ее несущей способности и
прочности. На этом уровне устранение противоречия может быть достигнуто применением специального алгоритма, подразумевающего
проведение ряда стандартных приемов;
– физические – являются наиболее сложными, так как они обусловлены физическими законами природы. Они могут возникать, когда
совершенствование объекта может быть обеспечено только при нахождении его отдельных частей в различных физических состояниях одновременно. Устранить такие противоречия можно, используя специальные таблицы физических эффектов.
Последовательность действий, выполняемых для выявления и
устранения противоречий, получила название алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ). С его помощью можно не только определить всевозможные варианты решения, но и выявить среди них наибо-
120
лее целесообразные. Известны различные алгоритмы, среди которых
можно выделить АРИЗ-56, АРИЗ-82-Б, АРИЗ-85-В. Например, АРИЗ-56
подразумевает следующую схему действий:
1. Аналитическая стадия.
1.1. Выбор задачи.
1.2. Определение основного звена задачи.
1.3. Выявление противоречия.
1.4. Определение непосредственной причины противоречия.
2. Оперативная стадия .
2.1. Определение типичных приемов решений (прообразов)
в природе, технике.
2.2. Поиск новых приемов решения путем изменений: в преде-
лах системы, вне системы.
3. Синтетическая стадия.
3.1. Введение функционально обусловленных изменений в систему.
3.2. Введение функционально обусловленных изменений в ме-
тоды использования системы.
3.3. Проверка применимости принципа к решению других тех-
нических задач.
3.4. Оценка полученных результатов.
Особое значение в ТРИЗ имеет упорядоченный и постоянно пополняемый информационный фонд: совокупность типовых приемов,
систем стандартов, физических, химических, технических и других эффектов, используемых для устранения противоречий. Приемы готовых
решений не дают окончательного решения, они содержат ряд наводящих вопросов, с помощью которых можно определить направление поиска. Среди них можно выделить две группы:
– одиночные (например, «дробление», принцип «местного качества» и т. д.);
– комбинированные, включающие в себя пару «прием – антиприем»
(принцип отброса и регенерации частей и т. д.).
Обойти простые противоречия можно с помощью типовых приемов решений, для устранения более сложных противоречий необходимо использовать сочетание приемов и физических эффектов. Это привело к появлению системы стандартов и фонда эффектов. Стандарты
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]