Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Решение инженерных и творческих задач. Учебное пособие
.pdf
Т.В. Носачева
РЕШЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ
И ТВОРЧЕСКИХ ЗАДАЧ
Учебное пособие
Москва
Ай Пи Ар Медиа
2025
УДК 62
ББК 3
Н84
Автор:
Носачева Т.В. — старший преподаватель кафедры
«Транспортная безопасность и управление дорожной инфраструктурой»
Шахтинского автодорожного института (филиала) ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова
Рецензенты:
Насонов А.А. — канд. техн. наук, доц. кафедры «Транспортная безопасность
и управление дорожной инфраструктурой» Шахтинского автодорожного
института (филиала) ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова;
Меньшенин С.Е. — канд. техн. наук, доц. кафедры «Транспортная безопасность
и управление дорожной инфраструктурой» Шахтинского автодорожного
института (филиала) ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова
Носачева, Татьяна Владимировна.
Н84 Решение инженерных и творческих задач : учебное пособие / Т.В. Носа-
чева. — Москва : Ай Пи Ар Медиа, 2025. — 121 с. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-4497-4569-9
Целью изучения дисциплины «Решение инженерных и творческих задач» являет-
ся подготовка студентов к научно-исследовательской деятельности. Дисциплина помогает обеспечить формирование у студентов научного мировоззрения в области электроэнергетики и электротехники. В соответствии с учебным планом по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника» освоение учебной дисциплины «Решение инженерных и творческих задач» предусматривает прослушивание лекций и выполнение ряда семестровых работ. В учебном пособии описаны основные принципы
поиска и выбора технических решений, приведены методы постановки, анализа и решения задач. Приводится подборка задач, охватывающих логические, математические,
технические и технологические вопросы.
Подготовлено в соответствии с Федеральным государственным образовательным
стандартом высшего образования.
Предназначено для студентов укрупненной группы специальностей и направле-
ний подготовки «Электро- и теплоэнергетика», изучающих дисциплину «Решение инженерных и творческих задач», а также других специальностей и направлений, учебными планами которых предусмотрено изучение данной дисциплины.
Учебное электронное издание
ISBN 978-5-4497-4569-9 © Носачева Т.В., 2025
© ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа», 2025
Учебное издание
Носачева Татьяна Владимировна
Редактор А.В. Неверова
Технический редактор, компьютерная верстка А.А. Джамамедова
Корректор Б.Д. Вафин
Обложка Я.А. Кирсанов, С.С. Сизиумова, фотобанк Freepik
Подписано к использованию 21.07.2025. Объем данных 7 Мб.
ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа»
8 800 555 22 35 (бесплатный звонок по России)
E-mail: sales@iprmedia.ru
4
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................. 7
1. ИНТЕЛЛЕКТ, ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ТРУД,
ИНЖЕНЕРНОЕ ТВОРЧЕСТВО ............................................................................ 9
1.1. Особенности культуры инженерного мышления ....................................... 11
1.2. Творческие уровни инженерного труда ....................................................... 13
1.3. Жизненная стратегия творческой личности инженера .............................. 15
Вопросы для самопроверки .................................................................................. 16
Тест ......................................................................................................................... 16
2. СИСТЕМНОЕ МЫШЛЕНИЕ
КАК ОСНОВА ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА ........................................... 18
2.1. Системный подход к решению
инженерных задач ................................................................................................. 18
2.2. Системное противоречие как основа
развития техники ................................................................................................... 20
2.3. Функциональные принципы организации
технических систем ............................................................................................... 21
2.4. Система критериев эффективности и развития
техники систем ...................................................................................................... 22
2.5. Общие законы систематизации и развития техники .................................. 24
2.6. Технологические уклады ............................................................................... 25
Вопросы для самопроверки .................................................................................. 25
Тест ......................................................................................................................... 26
3. СИСТЕМОЛОГИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧ
И МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА ............................................ 28
3.1. Техническая потребность и классификация
технических задач ................................................................................................. 28
3.2. Мышление прорыва в инженерном творчестве .......................................... 30
3.3. Классификация методов инженерного творчества ..................................... 31
3.4. Несистематизированные методы .................................................................. 32
3.5. Систематизированные методы ...................................................................... 32
Вопросы для самопроверки .................................................................................. 33
Тест ......................................................................................................................... 33
5
4. ЭВРИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА ...................................................................... 36
4.1. Классификация методов ................................................................................ 36
4.2. Методы и приемы активизации творчества ................................................ 36
4.3. Формальные эвристики ................................................................................. 38
Вопросы для самопроверки .................................................................................. 44
Тест ......................................................................................................................... 45
5. МЕТОД И АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ
ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ (ТРИЗ И АРИЗ) ............................................ 47
5.1. Сущность и базовые понятия ........................................................................ 47
5.2. Виды идеальных технических объектов ...................................................... 47
5.3. Этапы снятия технического противоречия .................................................. 48
5.4. Алгоритм решения задачи ............................................................................. 49
5.5. Каталог и матрица приемов .......................................................................... 50
Вопросы для самопроверки .................................................................................. 50
Тест ......................................................................................................................... 51
6. ИНФОРМАЦИОННО-ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ
ИНФРАСТРУКТУРА ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА .............................. 53
6.1. Системология инженерных знаний .............................................................. 53
6.2. Пассивные и активные информационные ресурсы .................................... 54
6.3. Компьютерные интеллектуальные
технологии творчества .......................................................................................... 55
6.4. Экспертные методы в инженерном творчестве .......................................... 57
6.5. Компьютерная согласованная
инженерная деятельность (СИД) ......................................................................... 59
Вопросы для самопроверки .................................................................................. 60
Тест ......................................................................................................................... 61
7. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СОБСТВЕННОСТЬ ............................................. 63
7.1. Введение в концепцию интеллектуальной собственности ........................ 63
7.2. Классификация интеллектуальной собственности ..................................... 64
7.3. Защита и применение прав интеллектуальной собственности ................. 66
7.4. Мировые тренды и вызовы в области
интеллектуальной собственности ........................................................................ 66
Вопросы для самопроверки .................................................................................. 68
Тест ......................................................................................................................... 68
6
8. ИННОВАЦИОННАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ........................ 71
8.1. Виды инновационной инженерной деятельности ...................................... 72
8.2. Роль инженера в инновационном процессе
и примеры успешных инновационных проектов ............................................... 73
Вопросы для самопроверки .................................................................................. 75
Тест ......................................................................................................................... 75
ГЛОССАРИЙ ........................................................................................................... 78
ПРАКТИКУМ. ИНЖЕНЕРНЫЕ И ТВОРЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ ...................... 99
ТЕМЫ ДЛЯ ДОКЛАДОВ НА СЕМИНАРСКИЕ
ЗАНЯТИЯ ПО КУРСУ «РЕШЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ
И ТВОРЧЕСКИХ ЗАДАЧ» .................................................................................. 104
КЛЮЧИ К ТЕСТАМ ............................................................................................ 105
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .............................................................. 107
ПРИЛОЖЕНИЯ ..................................................................................................... 109
Приложение 1. Биография Г.Г. Альтшуллера, автора ТРИЗ ........................... 109
Приложение 2. Биография и открытия Николы Теслы .................................... 112
Приложение 3. Биография и изобретения Альфреда Нобеля .......................... 117
7
ВВЕДЕНИЕ
В современном мире инженерная деятельность и творческое мышление
неразрывно связаны между собой. Решение сложных технических задач требует не только глубоких профессиональных знаний, но и креативного подхода,
способности мыслить нестандартно и находить инновационные решения.
Основная цель курса заключается в формировании у студентов комплексного подхода к решению инженерных и творческих задач, развитии навыков аналитического и креативного мышления.
В процессе изучения дисциплины студенты научатся:
• анализировать технические проблемы и выявлять их ключевые аспекты;
• формулировать четкие технические задания;
• применять различные методы решения инженерных задач;
• разрабатывать инновационные технические решения;
• создавать эффективные проектные концепции;
• моделировать технические процессы и системы;
• проводить технико-экономическое обоснование решений;
• работать в междисциплинарных проектных командах.
В результате освоения дисциплины студенты приобретут следующие
компетенции:
• профессиональные знания:
o основы инженерного анализа;
o методы технического творчества;
o принципы системного проектирования;
o современные технологии моделирования;
• практические навыки:
o разработка технических решений;
o моделирование технических систем;
o проведение патентных исследований;
o создание проектной документации;
• ключевые умения:
o критическое мышление;
o системный анализ;
o проектное управление;
o междисциплинарное взаимодействие;
o презентация технических решений.
8
Дисциплина включает теоретический и практический блоки,
охватывающие:
• основы инженерного творчества;
• методы решения технических задач;
• инновационные подходы в инженерии;
• практикум по техническому моделированию;
• проектную деятельность.
Освоенные в ходе изучения дисциплины знания и навыки позволят студентам:
• эффективно решать профессиональные задачи;
• создавать инновационные технические решения;
• успешно реализовывать проектную деятельность;
• развивать собственные технические идеи;
• работать в современных инженерных командах.
Для успешного освоения материала рекомендуется:
• систематическое изучение теоретического материала;
• активное участие в практических занятиях;
• выполнение проектных заданий;
• участие в научно-исследовательской работе;
• самостоятельное решение технических задач.
Изучение данной дисциплины станет важным этапом в профессиональном развитии будущих специалистов, позволит сформировать комплексный
подход к решению инженерных задач и развить творческий потенциал.
9
1. ИНТЕЛЛЕКТ, ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ТРУД,
ИНЖЕНЕРНОЕ ТВОРЧЕСТВО
Интеллект — качество мышления в конкретной деятельности человека.
Различают естественный и искусственный интеллект. Под естественным интеллектом понимается качество мышления в конкретной инженерной деятельности
при интеллектуальной поддержке аппаратно-программной сферы, включающее
знания, умения, банки данных и справочные материалы, способы и методы
оперирования и управления ими. Психофизиологические качества мышления
человека характеризуют его естественный интеллект. Различают следующие
показатели интеллектуального развития:
1) восприятие;
2) представление;
3) память;
4) мышление;
5) внимание;
6) эрудированность;
7) широта познавательных интересов;
8) уровень логических операций.
Сюда также включают динамику работоспособности:
• особенности включения в работу;
• степень утомляемости;
• привычный темп работы и другие показатели.
Оценка приведенных показателей в настоящее время производится мето-
дами психодиагностического тестирования с использованием компьютерных
тестовых программ.
При недостаточности этих качеств возможен компенсаторный механизм:
повышения мотивации, работоспособности и усидчивости, системы притязаний, тщательности, аккуратности.
Искусственный интеллект — это способность аппаратно-программной
системы автоматически формировать интеллектуальные действия и генерировать информацию, необходимую и достаточную для принятия решений на основе формализованных экспертных знаний.
Иначе можно сформулировать понятие искусственного интеллекта как об-
ласть информатики, которая занимается разработкой интеллектуальных компьютерных программ, ранее традиционно связанных с человеческим ресурсом — пониманием языка, обучением, способностью рассуждать, решать проблемы.
10
Искусственный интеллект основан на интеллектуальных компьютерных
информационных технологиях, моделирующих предметную область инженерной деятельности, и находит все большее распространение в инженерной
деятельности.
Интеллект успеха включает три взаимодополняющих компонента:
1) интеллект аналитический;
2) интеллект творческий;
3) интеллект практический (прагматический).
Творчество — интеллектуальный вид деятельности, порождающий каче-
ственно новые результаты, отличающиеся неповторимостью, оригинальностью
и общественно-исторической уникальностью.
Следовательно, творчество предполагает освоение информации о пред-
метной области, профессиональную эрудицию и критическое отношение к своим умозаключениям, проверку их на достоверность, правдоподобие, новизну.
Наиболее эффективный способ генерации новых идей заключается в интуитивной перегруппировке доступной информации. Интуиция, как показывает
человеческий опыт, является единственно продуктивным способом формирования идей в неопределенных ситуациях.
Новые идеи являются движущей силой прогресса как в инженерной, так и
в другом виде человеческой деятельности: от науки до искусства, от политики до
устройства собственной судьбы. Вспомните: «Человек — творец своей судьбы».
Следовательно, все мы с вами — творцы собственной творческой личности.
Инженерный труд в основе своей является трудом интеллектуальным.
Интеллектуальный труд — вид трудовой деятельности, основанный на приобретении и использовании профессиональных знаний, методов, правил и приемов умственного труда для достижения целей и результатов.
Трудосберегающая технология интеллектуального труда — это такая организация работы, при которой она выполняется однократно, без ее повторения
специалистами. В противном случае такая работа превращается в рутинную.
Отсюда видно, что важным элементом научной работы является разработка методов, правил и приемов работы, облегчающая труд инженера.
Известно три направления трудосберегающей технологии интеллек-
туального труда:
1. Однократная систематизация информации и данных.
2. Использование банков знаний.
3. Автоматизация формализуемой части инженерной работы, в том числе
с использованием методов искусственного интеллекта.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]