3.3 Метод эвристических приемов

С давних времен человек (конструктор) пытался найти улучшенное техническое решение путем логического анализа недостатков и их устранения или путем поиска и наблюдения аналогичного решения в природе либо в другой области техники, или путем случайных изменений прототипа [10].

Все эти не очень систематизированные попытки поиска улучшенного решения называют методом «проб и ошибок». На основе этого древнего способа в 40—50-х годах возник метод эвристических приемов (ЭП).

Рассмотрим примеры решения с помощью ЭП.

Задача 1. 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 - заранее расставить объекты 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 трубку, выполненную, например, из полиэтилена, и заранее загипсовывают под повязку при ее наложении. Распиливать повязку можно от тела наружу.

Способы решения, открытые различными изобретателями, 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 изобретателей. Метод эвристических приемов разработан и нашел широкое распространение в бывшем СССР. Известно около десяти его модификаций.

3.4 Морфологический анализ и синтез технических решений

Метод морфологического анализа и синтеза был разработан в 30-х годах швейцарским астрономом Ф. Цвикки для конструирования астрономических приборов. Первое весьма результативное практическое применение метода было продемонстрировано в 1942 г. в США Ф. Цвикки в авиационной фирме, где он за короткое время получил несколько десятков новых технических решений ракетных двигателей и ракет, среди которых, как оказалось позже, были предложены решения, повторяющие немецкие ракеты ФАУ-1, ФАУ-2 [10].

Суть метода морфологического анализа состоит в том, что в интересующем изделии или объекте выделяют группу основных конструктивных или других признаков. Для каждого признака выбирают альтернативные варианты, т. е. возможные варианты его исполнения или реализации. Комбинируя их между собой, можно получить множество различных решений, в том числе представляющих практический интерес.

Например, для изделия «нож» в табл. 2 приведен перечень признаков и альтернативных вариантов. Если из каждой строки этой таблицы взять по одному варианту, то получим некоторую конструкцию ножа. Так, для сочетания вариантов (1.1, 2.3; 3.3; 4.2; 5.1), где в каждой паре первая цифра обозначает номер строки, а вторая — номер столбца, получим конструкцию ножа: «лезвие из металла, рукоятка — пластмассовая, форма лезвия – треугольная, лезвие в чехле, дополнительная функция ножа – распиливание твердых тел».

Заполнение морфологической таблицы. Альтернативные варианты исполнения или реализации функций в столбце будем обозначать через , где — порядковый номер столбца-функции (=1,2,...); — порядковый номер альтернативного варианта в -ом столбце (= 1, 2, ...).

В морфологическую таблицу сначала вносят элементы прототипа. Затем записывают возможные наиболее интересные и эффективные варианты. При этом могут быть использованы:

• собственные знания и результаты опроса специалистов;

• справочники и энциклопедии;

• словари технических функций;

• международный классификатор изобретений и патентные описания по интересующим рубрикам;

• каталоги выставок для поиска технических решений элементов, соответствующих уровню лучших мировых образцов.

Таблица 2 – Морфологическая таблица на изделие «Нож для резания пищевых продуктов»

№ п/п	Признаки	Альтернативные варианты (номер столбца)
		1	2	3	4	5
1	Материал лезвия	Металл	Камень	Кость	Пластмас-са	Луч электронов
2	Материал рукоятки	Дерево	Кость	Пластмас-са	Металл	Металл и кожа
3	Форма лезвия	Прямоу-гольная	Кривая вытянутая	Треуголь-ная	Круглая	____
4	Безопас-ность хранения	Открытое лезвие	Лезвие в чехле	Лезвие в рукоятке	____	____
5	Выполняемые дополн. функции	Распили-вает твердые тела	Открывает пробки бутылок	Вывора-чивает шурупы	Открыва-ет замок	____

Выявление эффективных комбинаций альтернативных вариантов, принадлежащих одному столбцу. В каждом столбце путем объединения двух и более альтернативных вариантов выявляют эффективную (взаимоусиливающую) комбинацию со следующим свойством: она в значительно большей мере устраняет какой-либо недостаток (недостатки) или улучшает критерий качества, чем отдельные альтернативные варианты. Такие эффективные комбинации записывают в столбец в качестве дополнительных альтернативных вариантов. Если описания альтернативных вариантов в морфологической таблице недостаточно ясны, то для них выполняются графические эскизы или даются комментарии.