- •Основы научных исследований
- •Рецензент в.В. Нестерович, канд. Техн. Наук, доцент
- •Содержание
- •Введение
- •Лекция 1. Вводная. Развитие науки и изобретательства
- •1.1 Основные положения
- •1.2 Подготовка и повышение квалификации научно-технических кадров
- •Лекция 2. Государственная система управления развитием науки и техники
- •2.1 Принципы программно-целевого управления развитием науки и техники
- •2.2 Организационные структуры для осуществления научных исследований и разработок
- •Лекция 3. Технические системы
- •3.1 Диалектика технических систем
- •3.1.1 Системный подход
- •3.1.2 Противоречия, выявляемые при решении технических задач
- •3.2 Жизнь технической системы
- •3.3 Законы развития технических систем
- •3.4 Уровни сложности технических задач
- •Лекция 4. Диалектика технического творчества. Этапы творческого процесса
- •4.1 Уровни творческой деятельности
- •4.2 Психологические особенности научно-технического творчества
- •4.3 Учет психологических факторов при решении творческих технических задач
- •4.4 Основные этапы рационального творческого процесса
- •4.4.1 Оценка целесообразности решения задачи
- •4.4.2 Анализ надсистемы, в которую входит рассматриваемая техническая система
- •4.4.3 Анализ технической системы и ее подсистем, выбор задачи
- •4.4.4Анализ технической задачи
- •4.4.5 Формулировка условий и анализ изобретательской задачи
- •4.4.6 Поиск идеи решения
- •4.4.7 Синтез нового технического решения
- •Лекция 5.Подготовка и проведение научно-технического исследования.
- •5.1 Основные понятия и классификация
- •5.2 Этапы научно-технического исследования
- •5.3 Информационный поиск и составление методики исследования
- •5.4 Научные документы и издания
- •5.4.1 Первичные документы и издания
- •5.4.2 Вторичные документы и издания
- •5.5 Документные классификации
- •5.6 Библиографическое описание источников, использованных в научном исследовании
- •5.7 Организация работы с научной литературой
- •Лекция 6. Предварительная разработка исследования
- •6.1 Общие сведения
- •6.2 Методы эмпирического уровня
- •6.3 Методы экспериментально-теоретического уровня
- •6.4 Методы теоретического уровня
- •6.5 Методы метатеоретического уровня
- •6.6 Гипотезы в научных исследованиях
- •6.7 Доказательства в научных исследованиях
- •6.8 Научная проблема и обоснование темы исследования
- •Лекция 7. Экспериментальые научные исследования
- •7.1 Классификация, типы и задачи эксперимента
- •7.2 Методика эксперимента
- •7.3 Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований
- •7.4 Рабочее место экспериментатора и его организация
- •7.5 Влияние психологических факторов на ход и качество эксперимента
- •7.6 Вычислительный эксперимент
- •7.7 Элементы теории планирования эксперимента
- •Лекция 8. Обработка данных эксперимента и обобщение результатов
- •8.1 Основы теории случайных ошибок и методов оценки случайных погрешностей в измерениях
- •8.1.1 Интервальная оценка с помощью доверительной вероятности
- •8.1.2 Определение минимального количества измерений
- •8.1.3 Проверка наличия грубых ошибок ряда
- •8.2 Методы графической обработки результатов измерений
- •8.3 Методы подбора эмпирических формул
- •8.4 Регрессионный анализ
- •Лекция 9. Оформление, защита и внедрение результатов науных исследований
- •9.1 Отчетные документы
- •9.2 Требования к представлению структурных элементов отчета
- •9.3 Представление результатов нти
- •9.4 Внедрение законченных разработок в промышленность
- •9.5 Эффективность научно-технических исследований
- •Лекция 10. Методы поиска новых технических решений
- •10.1 Основные определения и понятия технического творчества
- •10.2 Ассоциативные методы поиска технических решений
- •10.2.1 Метод фокальных объектов
- •10.2.2 Метод гирлянд случайностей и ассоциаций
- •10.3 Метод контрольных вопросов
- •Мозговой штурм
- •10.5 Синектика
- •Лекция 11. Систематические и другие методы поиска технических решений и активизации творчества
- •11.1 Систематические методы
- •11.1.1 Морфологический анализ
- •11.1.2 Алгоритм решения изобретательских задач
- •11.1.3 Стратегия решения изобретательской задачи по ариз
- •11.1.4 Обобщенный эвристический алгоритм
- •11.2 Другие методы
- •11.2.1Метод организующих понятий
- •11.2.2Метод «матриц открытия»
- •11.2.3Метод десятичных матриц поиска
- •11.2.4Метод оценки оптимальности
- •11.2.5Функционально-стоимостный анализ
- •Заключение
- •Список рекомендованных источников
5.1 Основные понятия и классификация
Под научно-техническим исследованиемпонимают научное исследование, проводимое в области техники. В данном случае под техникой подразумеваются объекты, которые ранее не существовали в природе, но созданы человеком для удовлетворения его определенных потребностей.
Научно-техническое исследование направлено на создание или усовершенствование технических объектов. Последние в зависимости от степени новизныподразделяются:
на принципиально новую технику, в которой новым, нетрадиционным является принцип действия технического устройства или применяемый технологический процесс;
новую технику, использующую известный принцип действия, но на принципиально новой элементной, энергетической или информационной основе;
технику текущего уровня, которая отличается от существующей вследствие непринципиального улучшения конструкции, технологии, облегчения условий труда и т. д.
Отметим, что приведенная классификация непосредственно связана с определением уровня патентоспособности нового устройства.
В зависимости от степени сложности объекта исследования можно выделить следующие типы технологических процессов или технических устройств.
Процессы или устройства, о которых имеется достаточная априорная информация; в частности, известны основные воздействия, начальные и граничные условия.
Процессы или устройства, о которых собрана достаточная информация; но в силу их сложности невозможно дедуктивным путем получить эффективные математические модели.
Процессы и устройства, функционирование которых определяется многочисленными факторами.
Процессы или устройства, поведение которых в основном определяется их структурой.
Целинаучно-технического исследования обусловлены потребностями народного хозяйства и вследствие этого весьма разнообразны. Сформулируем наиболее часто встречаемые цели:
создание или проверка теории о работе объекта исследования (системы, машины, процесса);
проверка первоначальной гипотезы о функционировании исследуемого объекта;
получение исходной информации, необходимой для разработки нетрадиционных (или новых) технических устройств или технологических процессов;
сбор информации о работе существующих технических устройств или технологических процессов, которая используется для улучшения их функционирования (определение оптимальных режимов, обнаружение недостатков в работе);
создание измерительных приборов для получения необходимой информации о работе технического устройства или о протекании технологического процесса.
В зависимости от целей научно-технические исследования могут быть отнесены к одному из двух больших классов, которые, впрочем, не имеют четкой границы.
Поисковые исследования проводятся для достижения далеких целей. Они необходимы для разработки новых теорий, гипотез, определения эмпирических законов, являющихся основополагающими при создании новых технических устройств и технологических процессов.
Разработки – это область исследований, преобразующая результаты прикладных наук в конкретные технологические процессы, конструкции, материалы и т. п. Например, на базе таких фундаментальных наук, как электродинамика и квантовая механика, возникли прикладные науки – физика полупроводников, физика металлов. Прямую связь последних с производством реализуют конкретные разработки, непосредственно внедряемые в промышленность (и обычно быстро окупающиеся). Однако всегда нужно помнить, что именно поисковые исследования открывают путь для проведения научно-технических разработок.
По наличию предварительной информации о работе объекта можно выделить два класса научно-технических исследований:
Исследования объектов, работа которых достаточно хорошо известна: разработана теория, удовлетворительно описывающая работу объекта, создана абстрактная (математическая) модель; имеются результаты изучения аналогичных объектов.
Исследования объектов, о работе которых ничего или почти ничего не известно. Характерным примером является исследование технологических процессов как объектов автоматизации. Здесь процесс обычно рассматривается как «черный ящик».
Большинство исследований занимает промежуточное положение между двумя названными классами.
Научно-технические исследования классифицируются также по другим признакам:
по степени важности для народного хозяйства они разделяются: на важнейшие, выполняемые по Государственному плану развития экономики; отраслевые, осуществляемые по заданию министерств и ведомств; инициативные, выполняемые по плану научно-исследовательских организаций.
по длительности разработки различают долгосрочные исследования, осуществляемые в течение нескольких лет, и краткосрочные, выполняемые обычно за один год.
в зависимости от источника финансирования выделяют госбюджетные исследования, финансируемые из средств государственного бюджета, и хоздоговорные, которые финансируются в соответствии с договорами, заключаемыми между организациями-заказчиками и научно-исследовательскими подразделениями.