1.6.3 Поиски возможных решений
Поиски возможных решений – творческий этап в процессе проектирования. Век великих изобретателей, например, таких как Эдисон, возможно, прошел, но нужда в них осталась. Запас специальных технических и научных знаний инженера является источником многих возможных решений, но он должен также полагаться на изобретательность для решения многих уникальных задач, для которых общие принципы еще не определены. На этом этапе инженеру придется хорошенько покопаться в литературе, поразмыслить самому, ознакомиться с существующей практикой и многими другими потенциальными источниками решений. Результатами будут, главным образом, частичные решения, касающиеся одного или нескольких шагов на пути к общему решению. Так, например, поиски инженера, занимающегося разработкой стиральной машины, приведут к тому, что он найдет несколько методов стирки (вода и моющее средство, вращение, стиральное движение, низкочастотная вибрация, ультразвук), а также различные механизмы выдержки времени, разные способы получения механического движения при питании агрегата от сети переменного тока, различные способы загрузки и разгрузки, формы, размеры, материалы и пр. На этом этапе процесса проектирования инженер должен оценить каждое решение, отбросить негодные и в конечном счете синтезировать полное решение, представляющее собой комбинацию частичных решений.
Изобретательность. Обычно главным средством нахождения решения являются собственные идеи инженера. Поэтому основной составляющей частью его успеха при проектировании является изобретательность, т.е. количество, ценность и разнообразие его идей. Основные составляющие изобретательности человека следующие:
1) Знания – та информация, благодаря которой он может порождать идеи. Мысль (идея) – такое сочетание двух или более частиц знаний, которое является новым для создавшего это сочетание человека. Человек должен овладеть этими частицами знания; идеи не рождаются из ничего. Поэтому чем больше запас знаний, тем больше у человека «сырья» для создания решения.
2) Усилия, которые он применяет: как активно он ищет идеи, степень отдачи в работе.
3) Его способности – природные качества, играющие важную роль в изобретательности.
4) Метод, которым он пользуется: та манера, которой он следует при порождении идей, например, применяемый метод поиска, то, что помогает ему натолкнуться на мысль и т.д.
Изобретательность инженера в значительной степени зависит от используемого им метода и затрачиваемых усилий. Поэтому человек, обладающий так называемыми низкими способностями к изобретательству, может компенсировать этот дефект, приложив больше усилий и применив более эффективный метод.
Модель процесса порождения идей. Для описания процесса поиска решения задачи представим пространство решений (рисунок 1.6). Все кресты на рисунке – это точки в пространстве решений, каждая из которых является решением вашей задачи. Чем больше расстояния между точками, тем больше отличаются решения одно от другого. Соседние точки соответствуют подобным решениям. Желательно, чтобы инженер, начав поиски в какой-нибудь точке, равномерно двигался от одного решения к другому, пока не будет найдено безупречное решение. Очень часто инженер начинает поиски с существующего решения (точка Р) и движется от одной точки к другой так, как показано стрелками. При этом шаги между крестами сравнительно невелики и мысли теснятся в основном вокруг уже известных решений.
В пространстве решений существуют границы, в пределах которых инженер выбирает решение. На рисунке показаны три типа таких границ.
1) Граница, соответствующая действительным ограничениям. Некоторые решения при этом находятся вне ограниченной области.
2) Граница, возникшая из-за ограниченных знаний инженера. Идеи зависят от его способностей, а они ограничены.
3) Граница, возникшая из-за ложных ограничений: некоторое количество решений, достойных внимания, неоправданно и неумышленно исключено самим инженером.
Существует объяснение тесноты мыслей, иллюстрируемой рисунком. Во-первых, инженер, возможно, не прилагал достаточных усилий. Во-вторых, это может быть также результатом того, что инженер ищет модификацию имеющегося решения, а не продумывает все разнообразие принципиально различных решений проблемы. Возможно также, что инженер, оценив задачу, «сжился» с существующим решением, что ему трудно отказаться от него и предложить нечто совершенно другое.
Близкое знакомство с готовыми решениями душит созидательную мысль. Другой фактор, порождающий топтание на месте, – это естественная тенденция быть консервативным, вызванная подсознательным предположением, что крупное изменение в решении нежелательно.
Существуют два основных пути для повышения собственной изобретательности при решении специальной задачи. Во-первых, получение максимального числа разнообразных решений, из которых инженер может выбирать, наметив себе границы. Для того, чтобы сделать это, ему нужно: 1) добросовестно попытаться оценить ложные ограничения; 2) тщательно отобрать действительные ограничения; 3) расширить свои знания. Конечно, инженер должен быть хорошо знаком с теоретическими и практическими основами предмета. В добавление к этому инженеру следует приобрести дополнительные знания, касающиеся конкретной задачи, просмотрев литературу по данному вопросу.
Во-вторых, создавая максимально большой район поисков решения, инженер должен полностью воспользоваться тем, что ему доступно, чтобы наиболее эффективно определить эту область. Если же инженер не примет определенных мер во избежание распространенной ошибки, его поиски будут напоминать процесс «научного тыка». Для того, чтобы избежать элемента случайности, существует три метода: 1) руководствоваться объемом продукции, ее использованием и критериями; 2) ввести определенную систему поисков; 3) использовать математические и графические способы, облегчающие нахождение оптимального решения.
Предшествующие замечания говорят о том, как может инженер сам себе помочь в решении задачи. Существует много способов, направленных на улучшение изобретательности инженера, такие, как идти в ногу с достижениями науки и техники и знакомство с богатой литературой, посвященной вопросам творчества.
Требование простоты. Среди многих возможных решений инженерной задачи обычно есть сравнительно сложные и более простые, но менее эффективные. Простые идеи обычно наиболее экономичны в производстве при использовании и текущем ремонте, а также наиболее надежны в работе. А с точки зрения профессиональной гордости, решение, являющееся резким контрастом предыдущему, конечно, более всего приятно инженеру. По этим причинам хороший инженер не успокоится, пока максимально не упростит механизмы, передачи, производственный процесс, обслуживание и ремонт своего детища. Простота многих инженерных решений скрывает от непосвященного то, как много знаний, умений и усилий пришлось применить инженеру.