ПТТ Заочники / ПТТ_6

6 МЕТОД ЭВРИСТИЧЕСКИЙ ПРИЕМОВ

6.1 Эвристический прием

Наиболее распространенным методом поиска улучшенных тех-

нических решений путем логического анализа недостатков и их уст-

ранения путем поиска и приспособления аналогичного решения в природе либо в другой области техники, или путем случайных изме-

нений прототипа является метод «проб и ошибок». На его основе в 40

– 50-х годах прошлого века возник метод эвристических приемов.

При успешном решении творческой инженерно задачи начи-

нающий изобретатель всегда получает два результата: методический результат (изобретение способа решения интересующей его творче-

ской инженерной задачи) и искомое техническое решение, получен-

ное с помощью изобретенного способа.

Когда изобретатель встречается с новой творческой инженерной задачей, то в первую очередь пытается ее решить с помощью изобре-

тенного им способа. Если это не удается (поскольку встретился дру-

гой тип задачи), то изобретатель опять вынужден искать решение ме-

тодом «проб и ошибок». При успешном решении он открывает для себя и второй способ решения изобретательских задач. Так постепен-

но у человека формируется свой набор способов, и он из начинающе-

го превращается в опытного изобретателя.

Такие способы и правила решения творческих инженерных за-

дач называют эвристическими приемами, в которых содержится

краткое предписание или указание, «как преобразовать» имеющийся прототип или в «каком направлении нужно искать», чтобы получить искомое решение. Эвристический прием обычно не содержит прямо-

го однозначного указания, как преобразовать прототип. Если эври-

стический прием имеет отношение к рассматриваемой творческой инженерной задаче, то он содержит «подсказку», которая облегчает получение искомого решения, однако не гарантирует его нахождения.

Различным людям требуется приложить различные усилия, чтобы до-

гадаться до искомого (удовлетворительного) технического решения.

Опытные изобретатели обычно имеют свой индивидуальный набор (фонд) эвристических приемов.

Рассмотрим примеры решения творческих инженерных задач с помощью эвристических приемов.

Задача 1. В опытном образце прецизионного станка имеется винтовая пара подачи инструмента. При имеющихся размерах и уси-

лиях для вращения вала подачи требуется момент 118 Н·м. Такое усилие вращения вызывает недопустимые деформации, и точность обработки деталей не выдерживается. Для обеспечения необходимой точности требуется в 3 – 4 раза снизить вращающий момент. Прин-

цип подачи инструмента менять нежелательно.

Используем эвристический прием: «Заменить трение скольже-

ния на трение качения».

Решение. На валу и в гайке делают винтовые пазы, которые заполняют шариками. Винтовая пара превращается в подшипник качения.

Задача 2. Снятие гипсовых повязок связано с двумя неудобствами: при распиливании повязки можно повредить тело; при разбивании причиняется боль и может быть повреждена слабо сросшаяся кость. Требуется изобрести способ, устраняющий указанные неудобства.

Для решения этой задачи подходят два эвристических приема.

Прием 1: Изменить направление действия рабочей силы или среды; прием 2: зараннее расставить объекта так, чтобы они могли вступить в действие с наиболее удобного места и без затрат времени на их доставку.

Решение. Для предупреждения травм и облегчения снятия повязки проволочную пилу помещают в предварительно смазанную подходящей смазкой трубу, выполненную, например, из полиэтилена,

изараннее загипсовывают под повязку при ее наложении.

Распиливать повязку можно от тела наружу.

Многие эвристические приемы могут быть использованы в са-

мых различных областях техники, они не подвержены моральному старению и оказываются полезными для других изобретений. Спосо-

бы решения творческих инженерных задач имеет смысл собирать,

обобщать и обучать им начинающих изобретателей. Именно на этих свойствах основывается метод эвристических приемов, который интегрирует в методически доступной форме опыт многих изобрета-

телей.

Метод эвристических приемов разработан и получил широкое распространение в СССР и насчитывает около десяти модификаций.

6.2 Межотраслевой фонд эвристических приемов

Метод эвристических приемов основывается на межотраслевом фонде эвристических приемов. Этот фонд содержит описания 180 от-

дельных эвристических приемов, которые разделены на 12 групп

(табл. 6.1).

Межотраслевой фонд эвристических приемов имеет универ-

сальный характер, т.е. ориентирован на самые различные области техники. Поэтому эвристические приемы имеют обобщенное описа-

ние. В них под объектами подразумеваются ручные орудия и инстру-

менты, станки, приборы, машины, аппараты, технологические про-

цессы, комплексы станков и приборов и т.д., а также их детали, узлы,

технологические операции и т.д. В некоторых эвристических приемах наряду с объектами имеет смысл выделять части объекта, которые называют элементами. К ним могут относиться детали, узлы, блоки,

агрегаты, технологические операции и другие части объекта.

В конце описания многих эвристических приемов в целях со-

кращения дается еще указание «инверсия приема», по которому ре-

комендуется также производить обратное преобразование или искать в обратном направлении. Например, эвристический прием имел бы следующее описание: «сделать в объекте (элементе) отверстия и по-

лости, исключить в объекте (элементе) отверстия и полости».

В любом межотраслевом или специализированном фонде эври-

стических приемов после описания приема должно даваться 2 – 3

примера решения творческой инженерной задачи с помощью этого эвристического приема.

Примеры решения творческой инженерной задачи для эври-

стического приема: «резко изменить (в несколько раз, в десятки и сотни раз) параметры или показатели объекта (его элементов,

окружающей среды)»

1. В конце XVIII века опытами с вольтовым столбом (первым химическим источником тока для практического применения) зани-

мались все подряд. Русский академик В.В. Петров вместо обычных десятков элементов сделал вольтов столб на 2100 элементов и полу-

чил качественно новое явление – электрическую дугу – непрерывный электрический свет большой интенсивности.

2. Струей воды до 10 МПа размывали грунт. Увеличение давле-

ния до 100 МПа позволило струей воды резать камень и металл.

Пример решения творческой инженерной задачи для эври-

стического приема: «использовать вредные факторы (вредные воздействия среды) для получения положительного эффекта»

Этот эвристический прием был сформулирован супругами Лаза-

ренко, которые продолжительно время занимались вопросами писка средств борьбы с разрушением электрических контактов от возни-

кающей электрической искры. В итоге они сделали два попутных изобретения, нашедших широкое практическое применение:

искровую мельницу для измельчения (распыления) металла в порошок;

электроискровую обработку металлов.

В редакции супруг Лазаренко этот эвристический приме имел следующую формулировку: «нет в природе совершенно вредных яв-

лений, из каждого вредного фактора можно извлечь пользу».

Преимущество фонда эвристических приемов заключается в системном всестороннем охвате проблемы или задачи.

6.3 Постановка задачи и ее решение

Можно выделить следующие шесть последовательных этапов при постановке и решении творческой инженерной задачи методом эвристических приемов.

1. При использовании метода эвристических приемов можно ог-

раничиться предварительно формулировкой задачи. Более глубокий и плодотворный поиск решения с помощью метода эвристических приемов осуществляют на основе уточненной постановки задачи.

2. Решение задачи начинается с выбора подходящих эвристиче-

ских приемов. Исходной информацией для этого являются:

конкретный прототип, который требуется улучшить;

главный недостаток прототипа, который необходимо устранить;

главное противоречие развитие прототипа, которое необходимо устранить.

Исходя из этой информации просматривают и отбирают наибо-

лее подходящие группы. В каждой и этих групп просматривают все эвристические приемы и выбирают интуитивно те эвристические приемы, которые представляют интерес для рассматриваемой задачи.

Если выбор групп эвристических приемов вызывает затрудне-

ния, то наиболее подходящие приемы отбирают путем просмотра всего фонда.

3. Преобразование прототипа начинают с помощью выбранных приемов. При этом фиксируют идеи улучшенных технических реше-

ний в виде короткого описания или (и) упрощенной схемы.

У межотраслевого фонда эвристических приемов есть одно сильное свойство, которое называется эвристической избыточностью.

Существует две разновидности этого свойства. Во-первых, многие задачи могут быть решены независимо разными эвристическими приемами.

Вторая разновидность эвристической избыточности состоит в том, что одновременное использование двух и более эвристических приемов приводит к их взаимному усилению в смысле облегчения нахождения улучшенного технического решения.

С помощью отдельных приемов и наборов эвристических прие-

мов получают множество улучшенных допустимых технических ре-

шений. Если при этом не удается получить удовлетворительного тех-

нического решения, то рекомендуется наиболее перспективный из найденных вариантов принять за прототип и снова повторить его об-

работку с помощью подходящих эвристических приемов.

4. множество допустимых технических решений получено толь-

ко учетом главного недостатка или главного противоречия развития.

В дальнейшем эти решения используются как прототипы для поиска новых улучшенных технических решений, учитывающих другие не-

достатки и противоречия развития. В результате получают новое множество улучшенных допустимых технических решений.

5. Для найденных технических решений проводят анализ их со-

вместимости со смежными и вышестоящими по иерархии техниче-

скими объектами. При этом составляют таблицы вида:

Формы анализа последствий от нового технического решения

Сопоставительный анализ таких таблиц для разных улучшенных технических решений позволяет обоснованно выбрать наиболее эф-

фективное из них.

6. Работа по пп. 2 – 5 выполняется для всех прототипов, реко-

мендуемых в постановке задачи. Формируется множество улучшен-

ных технических решений, из которого выбирают перспективные ва-

рианты для дальнейшей проработки. Такой выбор производят с уче-

том главных критериев развития и показателей, а также с точки зре-

ния патентоспособности.

Метод эвристических приемов только повышает возможность получения допустимого улучшенного технического решения, но не гарантирует нахождение такового.

6.4 Индивидуальный фонд эвристических приемов

Межотраслевой фонд эвристических приемов для отдельных пользователей (изобретателей) является «чужим» инструментом, ма-

лоудобным и малоприспособленным для конкретной творческой лич-

ности. В связи с этим каждому начинающему изобретателю рекомен-

дуется работать над созданием индивидуального фонда эвристиче-

ских приемов, т.е. над созданием своего, более удобного и эффектив-

ного инструмента.

При формировании индивидуального фонда эвристических приемов можно руководствоваться следующими рекомендациями.

1. Выбор из межотраслевого фонда наиболее подходящих эв-

ристических приемов учетом специфики решаемых задач и своих симпатий к определенным эвристическим приемам. При этом

возможно и желательно изменить форму изложения эвристических приемов, сделать ее более понятной и ориентированной на сущест-

вующий класс задач.

2. Подбор для каждого эвристического приема в индивиду-

альном фонде примеров решения творческой инженерной задачи из своей области или функционально близких областей. При под-

боре примеров следует иметь в виду, что они должны играть двойную роль. Во-первых, это аналогичная решенная задача, помогающая ис-

пользовать эвристический прием при решении новой задачи. Во-

вторых, пример может быть использован как готовое или полуготовое решение в рассматриваемой задаче.

3. Разбор и анализ последних решенных задач и запатенто-

ванных технических решений в своей области и функционально

близких областях. На базе новых образцов техники мирового уровня изучают моменты перехода от прототипа к улучшенным техническим решениям и формулируют новые обобщенные эвристические прие-

мы, подбирают более удачные примеры решения творческих инже-

нерных задач, прототипы и другую информацию.

4. Изучение конструктивной эволюции технических объек-

тов для выявления и формулировки эффективных эвристиче-

ских приемов, ориентированных на интересующий класс изделий или технологий, и подбора для них интересных примеров реше-

ния творческих инженерных задач.