§11.1.5. Техническое решение и проект

Техническое решение (ТР) представляет собой конструктивное оформление ФПД. ТР содержит следующие признаки технического объекта:

• перечень основных элементов;

• взаимное расположение элементов в пространстве;

• связи элементов (способы и средства соединения);

• последовательность взаимодействия элементов во времени;

• особенности конструктивного исполнения элементов (форма, материал и т.д.);

• принципиально важные соотношения параметров.

Техническое решение конкретного ТО может быть описано с любой степенью детализации, и.е. сначала описывают ТР устройства в целом, затем ТР каждого блока, затем – каждого узла и т.д. Описание ТР на естественном языке, как правило, дополняется его графическим изображением (например, эскизом).

ТР представляет собой как бы безразмерное описание ТО, которое может иметь большое число реализаций по параметрам. Параметры – это размеры ТО и его элементов, количественные характеристики входных и выходных потоков и другие измеряемые свойства ТО.

В отличие от ТР в проекте указываются значения параметров ТО и всех его элементов до деталей. Он содержит всю необходимую информацию для изготовления и эксплуатации ТО. Проект – это рабочие чертежи и конструкторская документация.

§11.2. Задачи поиска и выбора решений. Параметрическая и структурная оптимизация

При разработке любого ТО конструктору предстоит решить последовательность задач выбора проектно-конструкторских решений. Эта последовательность имеет свою иерархию, полностью соответствующую иерархии описаний ТО. Рассмотрим эти задачи.

1. Составление или уточнение описания потребности (функции). Здесь наряду с качественным описанием указывают основные количественные характеристики действия D, объекта G, условий и ограничений H.

2. Выбор физической операции. Чаще всего для реализации одной и той же потребности существует несколько альтернативных ФО. Проектировщику предстоит выбрать наиболее перспективную из них.

3. Выбор функциональной структуры. Для реализации одной и той же технической функции возможно построение нескольких альтернативных функциональных структур, из которых также предстоит выбрать наиболее рациональную.

4. Выбор физического принципа действия. У одной и той же потоковой ФС различные элементы могут быть реализованы на основе различных физико-технических эффектов. Следовательно, может быть синтезировано большое число возможных ФПД, из которых надо выбрать наиболее перспективный вариант.

5. Выбор технического решения. Один и тот же ФПД может быть реализован несколькими, а иногда очень большим числом (сотни и тысячи) практически приемлемых вариантов ТР, из которых выбирают лучший.

6. Выбор параметров ТО. При решении этой задачи ставят и решают иерархическую последовательность подзадач поиска и выбора оптимальных параметров ТО и его элементов.

1 уровень

2 уровень

3 уровень

4 уровень

5 уровень

6 уровень

Хотя все эти типы задач можно отнести к творческим инженерным задачам, наиболее творческими являются задачи уровней 2 – 4. Приведённая схема идеализирована, реально проектирование и конструирование идёт итерационно, со многими возвратами.

Заметим, что с повышением уровня задачи(от 6 к 1) её успешное решение даёт больший экономический эффект. Так, решение задачи 6 уровня улучшает технико-экономические показатели на 10–15%, 5 уровня – на 20-30%, 4 уровня – на 30-50%.

Ещё более важным оказываются изобретения и обоснования новых потребностей и ФО.

Задачи 6 уровня является типичным примером параметрической оптимизации. Задачи 5 уровня по сути являются задачами структурной оптимизации. Математические методы структурной оптимизации ещё недостаточно развиты. К ним можно отнести генетические алгоритмы оптимизации.

Тема лабораторных работ. Методы активизации поиска ТР

Чем труднее изобретательская задача, тем больше вариантов приходится перебирать, чтобы найти решение. Следовательно, необходимо повысить количество вариантов, выдвигаемых в единицу времени. Понятно также, что для обнаружения сильного решения нужно иметь серди рассматриваемых идей побольше сильных, оригинальных, неожиданных.

Цель методов активизации поиска ТР состоит в том, чтобы

1. сделать процесс генерации идей интенсивнее

2. повысить «концентрацию» оригинальных идей в их общем потоке.

Решая задачу, изобретатель сначала долго перебирает привычные, традиционные варианты. Иногда ему вообще не удаётся уйти от таких вариантов. Идеи направлены «по вектору психологической инерции» - в сторону, где меньше всего можно ожидать сильных решений. Методы активизации поиска новых решений помогают преодолевать эти барьеры.

Наиболее широко используются

• метод мозговой атаки,

• метод эвристических приёмов,

• метод морфологического анализа и синтеза ТО.

§Л.1. Метод эвристических приёмов

§Л.1.1. Эвристический приём

Изобретательские задачи издавна решались методом проб и ошибок (МПИО). Метод неэффективный, поэтому решение требовало много усилий, времени, средств.

Вот типичный случай применения МПИО: история изобретения Ч. Гудьиром способа вулканизации каучука (получение резины). Однажды ему сказали, что если он желает разбогатеть, пусть ищет способ улучшения свойств каучука. В то время каучук использовался только для пропитки тканей, например, были популярны непромокаемые плащи Макинтоша (патент 1823г). Сырой каучук имел массу недостатков: он отслаивался от ткани, вещи, сделанные из него целиком, таяли на солнце и теряли эластичность на холоде.

Гудьир заболел идеей улучшения каучука. Он начал свои опыты наугад, смешивал смолу с любым попавшим под руку веществом: солью, перцем, сахаром, песком, касторовым маслом, даже с супом, - полагая, что рано или поздно он перепробует всё, что есть на земле, и наткнётся на удачное сочетание. Гудьир влез в огромные долги, семья его перебивалась картофелем и дикими кореньями. Чудом ему удалось открыть лавку по продаже галош. Но в первый же жаркий день все галоши растаяли и превратились в дурно пахнущее месиво. Обыватели считали его сумасшедшим. Но он упорно продолжал свои поиски и однажды, обработав каучук парами кислоты, увидел, что свойства материала намного улучшились. Это был первый успех, но потребовалось ещё много пустых проб, прежде чем он случайно обнаружил второе условие полной вулканизации – подогрев. Это был 1839 год, год изобретения резины. Лишь в 1841 году Гудьир смог подобрать оптимальный режим получения резины. Изобретателя засыпали предложениями о покупке патента, и он, не имея опыта, слишком занизил причитающуюся ему долю прибыли с компаний.

Умер он в 1860 году, оставив после себя 200 тыс. долларов долгу. К этому времени в мире уже работали 60 тыс. человек на мощных фабриках, выпускающих 500 видов резиновых изделий на сумму 8 млн. долларов в год.

Во времена Гудьира МПИО господствовал в чистом виде. Но уже тогда часть изобретателей применяли, хотя и не вполне осознанно, некоторые приёмы изобретательства. Тогда же стал формироваться и другой тип изобретателя, ставший в ХХ веке преобладающим – изобретателя, опирающегося на научные знания.

Что же такое изобретательский приём, эвристический приём? Примером может служить способ измерения высоты пирамиды, предложенный Фалесом из Милета (625 – 547 гг до н.э.): когда тень от палки станет равной её высоте, длина тени пирамиды станет равна высоте пирамиды.

Когда изобретатель решает изобретательскую задачу, и при этом находит новый приём, он имеет два результата: во-первых, само решение задачи, а во-вторых, методика её решения, которая может быть использована в других ИЗ. Именно эта методика и является эвристическим приёмом. (Как отделить крупные ягоды чёрной смородины от мелких).

§Л.1.2. Фонды эвристических приёмов

Уже давно человечество пришло к пониманию, что эвристические приёмы надо запоминать, накапливать. Причём знания эти, как правило, соблюдались в тайне и передавались другим по определённым правилам. Примером могут служить так называемые «секреты мастерства».

В средние века отнюдь не любой подмастерье становился мастером. Обычно подмастерье долго работал под руководством мастера, и тот ему открывал понемногу приёмы работы. Для того, чтобы самому стать мастером, подмастерью надо было выполнить особую работу, вроде дипломного проекта. При этом часть работы ученик должен был сделать, опираясь на собственную разработку, изобрести что-то своё (аналог спецтемы в дипломе). Например, Страдивари, в качестве дипломной работы сделал несколько струнных музыкальных инструментов, скрипок и альтов. Хорошее звучание инструментов обеспечивается не только правильной геометрической формой, но и специальным покрытием, лаком. Учитель Страдивари предложил ему самому получить лак для дипломных инструментов. Страдивари изобрёл новый лак, в чём превзошёл своего учителя и был принят в цех мастеров.

Часть своих секретов любой мастер должен был отдать в цех.

В нашей стране были созданы фонды ЭП, в том числе и межотраслевой фонд ЭП. При создании такого фонда проводится систематический анализ огромного числа патентов. Определяются содержащиеся в изобретениях противоречия и типовые приёмы их устранения. Межотраслевой фонд ЭП носит универсальный характер, поэтому каждый эвристический приём имеет обобщённое описание. В конце многих описаний даётся указание «инверсия приёма», по которому можно проводить обратное преобразование или искать в обратном направлении. После описания приёма даются 2-3 примера решения ИЗ с помощью этого приёма.

Знания ЭП из межотраслевого фонда не облегчают задачи изобретателя, если он ими не владеет достаточно свободно. Поэтому изобретателям рекомендуется составлять свой фонд ЭП.

Рекомендации по формированию индивидуального фонда эвристических приёмов.

1. В него обязательно должны войти собственные приёмы, если они есть.

2. Дальше изобретателю надо тщательно поработать над межотраслевым фондом, выбрать из него приёмы, исходя из специфики решаемых задач и своих симпатий, возможно, немного их переформулировать.

3. Снабдить собственными примерами.

4. Также рекомендуется провести патентное исследование по теме работы изобретателя, и из патентов выделить понравившиеся приёмы.

Человек способен хранить в памяти до 300 и более приёмов, а свободно оперировать 50 – 100 приёмами.

Межотраслевой фонд эвристических приёмов эвристически избыточен. Это проявляется в следующем:

Во-первых, многие задачи могут быть решены независимо разными эвристическими приёмами.

Во-вторых, одновременно использование двух и более эвристических приёмов может привести к их взаимному усилению в смысле нахождения лучшего технического решения. Нередки случаи, когда два и более ЭП по отношению к конкретной изобретательской задаче по отдельности имеют слабый эффект, но при одновременном их использовании они явно взаимно усиливают друг друга.

§Л.1.3. Типы эвристических приёмов

К концу II тысячелетия эвристических приёмов накопилось много, достаточно для того, чтобы расклассифицировать их.

Существуют приёмы, основанные на физических эффектах и явлениях, химических веществах и эффектах и т.д.

Только на примере одного–единственного физического явления - кавитации – основаны такие приёмы, как приготовление кормов, снятие заусенцев, повышение эрозионной активности жидкости, способ измерения расхода жидкости, определение количества растворённых газов в жидкости, защита от абразивного износа.

В качестве примера использования химических эффектов и веществ можно привести озон: интенсификация газо-углеродной резки, устранение запаха и привкуса у воды, очистка сточных вод от нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, цианидов, органики; консервирование овощей, фруктов, зерна, стерилизация жидкостей, борьба с обрастанием подводной части судна, улучшение хлебопекарных свойств муки и т.д.

Даже существуют приёмы, основанные на использовании некоторых геометрических свойств. Примерами могут служить гиперболоид вращения (башня Шухова) или лента Мёбиуса (шлифующее устройство с ременным шлифователем в виде ленты Мёбиуса).

Существуют ещё приёмы, которые нельзя отнести к какой-либо конкретной научной дисциплине. Они являются исключительно изобретательскими приёмами, этакими «изобретательскими хитростями». Вот некоторые из них.

1. Сделать наоборот, т.е. сделать не то действие, которое вроде бы необходимо в данной ситуации, а противоположное.

2. Раздробить объект (выполнить его разборным, увеличить степень дробления объекта). Грузовое судно разделено на одинаковые секции. При необходимости корабль можно делать длиннее или короче.

3. Сделать объект асимметричным. Противоударная автомобильная шина имеет одну боковину повышенной прочности – для лучшего сопротивления ударам о бордюрный камень.

4. Сделать не столько, сколько требуется по задаче, а чуть меньше или чуть больше.

5. Сделать заранее.

6. Скопировать природные прототипы (махолёт, когти для лазания на столбы, висячие мосты – подобие паутины).

7. Увеличить размеры и число одновременно действующих объектов (царь – пушка, царь – колокол, сложное парусное снаряжение).

8. Объединить разные объекты в одну систему (пароход: судно + паровой двигатель).

Обычно при решении изобретательских задач используется не один, а несколько разных приёмов, например, хитрость + физика, или хитрость + геометрия.

§Л.1.4. Постановка задачи и её решение методом ЭП

Решение творческой задачи методом ЭП можно выполнить в 4 этапа.

1 этап. Формулировка задачи. Собственно, уточнение поставленной задачи – это уже начало её решения. Чем точнее поставлена задача, чем лучше изобретатель понимает, что же действительно надо сделать и какое противоречие преодолеть, тем лучше и эффективнее её решение.

2 этап. Выбор подходящих ЭП. Информация для этого этапа: прототип, который надо улучшить; главный недостаток этого прототипа; главное противоречие прототипа, которое требуется устранить.

3 этап. Преобразование прототипа с помощью выбранных приёмов. Получается множество улучшенных ТР.

4 этап. Анализ полученных решений и их градация от более удачных к менее удачным. Обоснованный выбор лучшего решения.

§Л.2. Мозговая атака

§Л.2.1. Предпосылки возникновения мозговой атаки

В основе методов мозгового штурма, или мозговой атаки (МА), лежит следующий психологический эф­фект. Если взять группу в 5—8 человек и каждому пред­ложить независимо и индивидуально высказывать идеи и предложения по решению поставленной изобретатель­ской задачи, то в сумме можно получить 10-20 идей. Если предложить этой группе коллек­тивно высказывать идеи по этой же задаче, то за 15—30 мин коллективно высказывается (при соблюдении правил МА) от 50 до 150 разных идей.

Во время сеанса МА происходит как бы цепная реакция идей, приводящая к интеллектуальному взрыву. («99 процентов ваших конструктивных идей возни­кает подобно электрической искре при «контакте» с мыс­лями других людей»).

Современные методы МА имеют далекого предшественника – так называемый корабельный совет. В XVI—XVII веках в морской практике вырабатывается порядок действий на случай, когда судно терпит аварию или бедствие. В таких экстремальных ситуациях капитан судна (или оставшийся в живых старший по положению) проводит со всей оставшейся командой непродолжительный корабельный совет, на котором каж­дый должен высказывать свои предложения по устранению возникших затруднений и опасностей. При этом соблю­дался строгий порядок выступавших: сначала высказы­вались юнги и младшие матросы, затем старшие матросы и т.д. до капитана. Такая процедура стимулировала мыш­ление более старших и опытных людей, которые прихо­дили к более толковым и приемлемым идеям.

Современные методы МА возникли и были развиты в США. Их основателем считается морской офицер А. Осборн. В 1953 году вышла его книга «Управляемое воображение: принципы и процедуры творческого мышления».

А. Осборн во время второй мировой войны был капитаном небольшого транспортного судна. Однажды судно под его командованием везло груз в Европу и ока­залось без надежной охраны и прикрытия. В это время была получена радиограмма о скором нападении немец­ких подводных лодок. А. Осборн собрал всех на палубе, сообщил о готовящемся нападении и попросил каждого подумать и высказать свои соображения по поводу того, что необходимо сделать, чтобы предотвратить гибель судна, которое не имело эффективных средств защиты. Один из матросов сказал, что нужно всей команде встать вдоль борта, к которому будет приближаться торпеда, дружно дуть на торпеду и «отдуть ее в сторону».

На этот раз встреча с подводными лодками не была роковой. Однако высказанная матросом смешная абсурд­ная идея оказалась плодотворной. Когда судно вернулось на свою базу, А. Осборн по разработанным в пути эскизам изготовил вентилятор, создающий мощный направленный поток воды, и этим вентилятором в одном из рейсов дей­ствительно «отдул» торпеду от борта.

Так у А. Осборна родилась идея создания метода кол­лективного поиска идей для устранения затруднительных ситуаций. После войны он разработал метод мозговой атаки и создал свою школу подготовки изобретателей и рационализаторов.

Методы МА представляют собой эмпирически найден­ные эффективные способы решения творческих задач. С точки зрения психологии, кибернетики и других наук феномен МА остается белым пятном, которое требует серьезного и глубокого изучения.

§Л.2.2. Суть метода МА

Структурно метод довольно прост. Он представляет собой двухэтапную процедуру решения задачи:

• этап выдвижения (генерации) идей;

• этап анализа выдвинутых идей.

Работа в рамках этих этапов должна выполняться при соблюдении ряда основных правил.

Правила этапа генерации:

1. запрет критики.

2. Запрет обоснований выдвигаемых идей.

3. Поощрение всех выдвигаемых идей, включая нереальные и фантастические.

Правило аналитического этапа: выявление рациональной основы в каждой анализируемой идее.

Рассмотрим эти два этапа более детально.

Генерация идей.

Для участия в этапе генерации целесообразно привлекать людей, отличающихся большой скоростью мыслительных операций, лёгкостью адаптации в новых ситуациях, гибкостью мышления, лёгкостью использования в решениях только что полученной информации. Для генераторов также важно умение работать с уже известными фактами, постоянно меняя систему критериев, постоянно отказываясь от традиционных подходов. Новые идеи ищутся на основе слабых и очень слабых ассоциаций. Генератор должен быть оптимистом, настроенным на то, что лучшая идея ждёт его впереди.

Целью МА является поиск как можно более широкого спектра направлений решения задачи.

Обычно процесс генерации складывается из двух важных составляющих:

• выдвижение идей, показывающих новые направления решения проблемы;

• выдвижение идей, развивающих уже имеющиеся направления.

Гармоничное чередование обеих составляющих позволяет генераторам работать эффективно. Важную роль при этом играет ведущий.

Выдвинутые на этапе генерации идеи оформляются в протоколе.

Анализ идей.

Участники этапа анализа должны быть интеллектуалами, обладать логическим, упорядоченным мышлением; при этом логика у них сочетается с терпимостью к новым подходам. Важно, чтобы аналитики не относились ревниво к чужим идеям. Их оптимизм основывается на предположении, что лучшая идея – это та, которая рассматривается в данный момент. Базовыми принципами работы для аналитика являются обобщение и конкретизация. Работа аналитиков заключается в обобщении идеи, выявлении обобщённого принципа, лежащего в его основе, оценке его перспективности и наполнении принципа конкретным содержанием.

Выявление рациональной основы, заложенной в идеях, позволяет сравнивать между собой не «оболочки», а внутреннюю сущность предложений, объединять многие различные идеи.

Удивительная универсальность методов МА позволяет с их помощью рассматривать почти любую проблему или любое затруднение в сфере человеческой деятельности. Это могут быть также задачи из области

• организации производства,

• сферы обслуживания,

• рекламы,

• бизнеса,

• экономики,

• социологии,

• уголовного розыска,

• военных операций и т. д.,

если они достаточно просто и ясно сформулированы.

Принципиальный недостаток метода мозгового штурма, как и других методов активизации поиска решений, - непригодность при решении достаточно трудных изобретательских задач. МА идеально подходит для решения задач рекламных, организационных и т.п.

§Л.2.3. Модификации метода МА

Существует два основных направления использования этого метода: прямая МА и обратная МА.

Прямая МА предназначена для обнаружения решения поставленной проблемы. Постановка задачи может иметь самую различную форму и содержание. Однако в ней должны быть четко сформулированы два момента: что в итоге надо получить; что мешает получению желаемого.

Цель обратной МА заключается в составлении наиболее пол­ного списка недостатков рассматриваемого объекта, на который обрушивается ничем не ограниченная критика. Объектом обратной МА может быть конкретное изделие или его узел, технологический процесс или его операция, сфера обслуживания и т. д.

Возможно комбинированное использование методов МА.

Двойная прямая мозговая атака. Двойная МА начала практиковаться в СССР. Суть ее заключается в том, что после проведения прямой МА делается перерыв от двух часов до двух—трех дней и еще раз повторяется пря­мая МА.

Практика показала, что при проведении второй МА по одной и той же задаче часто выявляются наиболее ценные практически полезные идеи или удачное развитие идей первого совещания, т. е. во время перерыва вклю­чается в работу мощный аппарат решения творческих задач — подсознание человека, синтезирующее неожи­данные фундаментальные идеи.

Обратная и прямая мозговые атаки (прогнозирование развития техники). Развитие ТО представляет собой повторяющийся цикл: существующее изделие  выявление недостатков  устранение недостатков в новой серии изделий. Эту за­кономерность можно использовать для мысленного мо­делирования и прогнозирования развития интересую­щего класса изделий. Для этого сначала с помощью обрат­ной МА выявляют все недостатки существующего изде­лия и выделяют среди них главные. Затем проводят пря­мую МА для устранения выявленных главных недостатков и разрабатывают эскиз нового технического решения, а котором по возможности устранены или учтены эти недостатки. Для увеличения времени прогнозирования этот цикл имеет смысл повторить, чтобы посмотреть развитие объекта на два шага вперед.

Прямая и обратная мозговые атаки (прогнозирование недостатков технического объекта). Указанную в преды­дущем параграфе закономерность развития техники можно также использовать для прогнозирования недостатков интересующего класса изделий. Для этого сначала про­водят прямую МА и делают эскизы наиболее перспектив­ных технических решений, затем обратную МА и выяв­ляют возможные недостатки этих технических решений.

В целях увеличения времени прогнозирования этот цикл имеет смысл еще раз повторить, т. е. опять провести прямую МА для устранения выявленных будущих не­достатков и разработки соответствующих эскизов тех­нических решений, по отношению к которым еще раз выполняется обратная МА.

Мозговая атака с оценкой идей и др.

За рубежом метод МА также развивался. В результате получились такие модификации МА, как «Конференция идей», «Кибернетическая сессия», «Синектика».

Наиболее сильным методом активизации поиска является

Синектика. Предложена У. Гордоном. Он в 1960г создал фирму «Синектикс». Здесь штурм ведёт профессиональная группа, накапливая опыт решения задач от штурма к штурму. Здесь допустимы элементы критики и, главное, предусмотрено обязательное использование четырёх специальных приёмов, основанных на аналогиях:

• прямой (как решается задача, похожая на данную?);

• личной (войти в образ данного объекта и попытаться рассуждать с его точки зрения, эта аналогия называется ещё «эмпатия»);

• символической (дайте в двух словах образное определение сути задачи);

• фантастической (как эту задачу решили бы сказочные или фантастические персонажи?)

Фирма «Синектикс» сотрудничает с крупнейшими промышленными фирмами, корпорациями и высшими учебными заведениями, обучая синектическому штурму инженеров и студентов.

§ Л.3. Морфологический анализ и синтез технических решений

Слово «Морфология» произошло от греческих слов morphe - форма и logos - учение, понятие. Слово это употребляется в двух смыслах:

1. Это учение о форме и строении организмов и отдельных органов;

2. Отдел грамматики, в котором изучаются формы слов.

Метод морфологического анализа и синтеза был разработан в 30-х годах ХХ века шведским учёным астрономом Цвикки для конструирования астрономических приборов.

В годы Второй мировой войны Цвикки работал в одной из американских авиационных фирм, занимающейся разработкой ракетных двигателей и ракет. Применив свой метод, Цвикки за короткий период получил несколько десятков новых технических решений ракетных двигателей и ракет. Позже выяснилось, что среди предложенных им вариантов были решения, совпадающие с немецкими ракетами ФАУ-1 и ФАУ-2.

§ Л.3.1. Морфологическая комбинаторика

Морфологический метод основан на комбинаторике. Суть его состоит в том, что в интересующем объекте выделяют группу признаков.

Информационная модель.

Информационная модель представляет собой совокупность признаков, описывающих объект в рамках поставленной задачи исследования. Для каждого признака выбираются альтернативные варианты исполнения, т.е. значения, которые может принимать данный признак. Комбинируя между собой эти признаки в различном исполнении, можно получить множество различных решений.

Составим морфологическую таблицу для камеры ЖРД МТ. Надо привести перечень признаков и для каждого – альтернативные варианты их исполнения.

№ призн	Признаки	Альтернативные варианты
		1	2	3	4	5	6
1	Форма камеры сгорания	Цилиндрическая	Коническая	Сферическая	Грушевидная	Кольцевая	Тороидальная
2	Материал стенки КС	Углеродистые стали	Жаропрочные нержавеющие стали	Керамика	Металлокерамика	Ниобиевые сплавы	Вольфрам
3	Тип сопла	Круглое Лаваля	Тарельчатое	С центральным телом	Лепестковое	С косым срезом
4	Форма сверхкритического участка	Сечение коническое	Профилированное
5	Материал стенки сопла	Углеродистые стали	Жаропрочные нержавеющие стали	Керамика	Металлокерамика	Ниобиевые сплавы	Графит
6	Способы защиты стенки камеры	Завесное охлаждение	Организация холодного пристенка	Радиационное охлаждение	Ёмкостное охлаждение	Теплозащитное покрытие

Если взять по одному варианту исполнения всех признаков, то получим определённую конструкцию ЖРД МТ. Сочетание признаков задаётся парой чисел, где первое число – номер признака, второе – номер варианта исполнения признака.

Пример. Сочетание признаков 1.1, 2.2, 3.1., 4.2, 5.3, 6.3 определяет следующую конструкцию камеры: камера сгорания цилиндрической формы из жаропрочной нержавеющей стали с круглым соплом Лаваля, с профилированной сверхкритической частью, материал стенки сопла – ниобиевый сплав, способ защиты стенки камеры – радиационное охлаждение.

Общее число возможных вариантов конструкций камеры будет равно произведению чисел вариантов исполнения в каждой строке, а именно N = 6*6*5*2*6*5 = 10800.

Видно, что суть метода заключается в построении морфологической таблицы, заполнении её альтернативными вариантами и выборе из всего множества полученных комбинаций наиболее подходящих решений.

§ Л.3.2. Морфологический метод поиска новых ТР.

Этот метод не даёт рекомендаций по поводу выбора предпочтительных вариантов. Метод позволяет построить множество возможных вариантов решения (из которых некоторое количество может быть нереализуемыми). В его основе заложено использование информационной модели, по каждому признаку которой формируется множество возможных реализаций (конкретных значений). Вся информация по признакам и их возможным конкретным значениям сводится в морфологическую таблицу, по которой и формируются множество возможных экземпляров объекта. Отсечение заведомо невозможных или слабых вариантов конструкции требует хорошей подготовки в предметной области, как и выбор из оставшихся вариантов наилучшего в некотором смысле. Последнее действие (предпочтение варианта) предполагает формулировку критерия выбора, по которому один вариант будет предпочитаться остальным.

Решения, по тем или другим признакам предпочтительные перед другими, называются оптимальными, а сама операция предпочтения – оптимизацией. И, хотя метод и не даёт алгоритма предпочтения, можно воспользоваться существующими методами постановки и решения задачи оптимизации. Проблемами постановки оптимизационных задач занимается научная дисциплина, называемая исследованием операций.

Вопросы к зачёту по системному анализу (теория систем)

1. Наука об управлении в представлениях Ампера, Трентовского, Богданова.

2. Кибернетика Винера.

3. Система. Элемент. Подсистема.

4. Структура. Связь. Состояние.

5. Поведение. Внешняя среда.

6. Равновесие. Устойчивость.

7. Развитие. Цель.

8. Законы развития.

9. Роль информации в описании систем.

10. Понятие модели.

11. Свойства моделей: конечность, приближённость, упрощённость.

12. Свойства моделей: адекватность, сходство, истинность.

13. Модель чёрного ящика.

14. Классификация систем

15. Хорошо организованные системы.

16. Плохо организованные системы.

17. Самоорганизующиеся системы.

18. Определение большой системы.

19. Терминология задач оптимизации

20. Прямые и обратные задачи исследования операций.

21. Постановка задачи оптимизации в общей форме.

22. Задачи линейного программирования. Постановка ОЗЛП.

23. Геометрическая интерпретация решения ОЗЛП.

24. Методы формирования множества возможных решений: мозговая атака.

25. Методы формирования множества возможных решений: метод эвристических приёмов.

26. Методы формирования множества возможных решений: метод морфологического анализа.

27. Многокритериальные задачи.

28. Сведение нескольких критериев к одному.

29. Построение множества Парето.

30. Оптимизация в условиях неопределённости.

31. Схема процесса управления.

32. Этапы управления.

33. Формализованное описание ТС. Потребность.

34. Формализованное описание ТС. Техническая функция

35. Формализованное описание ТС. Функциональная структура.

36. Формализованное описание ТС. Физический принцип действия.

37. Формализованное описание ТС. Техническое решение и проект.

38. Параметрическая и структурная оптимизация

Вопросы к зачёту по системному анализу (дискретная математика)

39. Понятие множества

40. Способы задания множеств

41. Операции над множествами

42. Векторы. Прямые произведения.

43. Соответствия. Свойства соответствий.

44. Определение графа и его элементов.

45. Свойства и характеристики элементов графа

46. Задание графов через прямые соответствия.

47. Задание графов через обратные соответствия.

48. Задание графа матрицей смежности.

49. Задание графа матрицей инцидентности.

50. Подграфы.

51. Типы графов: полный, пустой, двудольный, планарный.

52. Типы графов: взвешенный, симметрический, антисимметрический, полный орграф.

53. Маршрут, путь, вес и длина пути.

54. Цепи и простые цепи всех видов. Все виды циклов.

55. Классификация маршрутов в графах.

56. Степени связанности графов. Примеры соответствующих графов.

57. Матрица достижимости графа.

58. Матрица контрдостижимости графа.

59. Существенные вершины.

60. Нахождение сильных компонент графа.

61. Конденсация графа. Базы.

62. Определение и типы деревьев.

63. SST

64. Сети. Постановка задачи о максимальном потоке.