Міністерство освіти і науки україни

Національна металургійна академія україни

Бобилєв в.П., іванов і.І., пройдак ю.С.

Методологія та організація наукових досліджень

Дніпропетровськ

Системні технології

2008

УДК 001.891.

Методологія та організація наукових досліджень.

Навчальний посібник/ В.П. Бобилєв, І.І. Іванов, Ю.С. Пройдак. – Дніпропетровськ: Системні технології, 2008. – 265 с.

Розглянуто методологічні основи наукових досліджень, етапи наукового пошуку, апарат виконання теоретичних і експериментальних досліджень, питання представлення результатів досліджень. Наведені приклади практичного використання найбільш ефективних методів наукового дослідження.

Призначено для студентів, аспірантів, молодих вчених технічних та екологічних спеціальностей.

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за напрямом «Металургія» (лист № 1.4/18-г-700 від 28.03.08 р.)

Рецензенти:

Шапар А.Г. - член-кореспондент, директор інституту проблем природокористування та екологіі НАН України, професор, доктор технических наук;

Пожуєв В.І. – доктор фізико-математичних наук, професор, ректор Запорізької державної індустріальної академії;

Плахотник В.М. - доктор хімічних наук, професор, завідуючий кафедрою хімії і інженерної екології Дніпропетровського Національного університету залізничного транспорту ім Академіка Лазаряна.

ISBN 978-966-8421-42-6

© Національна металургійна академія України, 2008

© В.П. Бобилєв, І.І. Іванов, Ю.С. Пройдак, 2008

© «Системні технології», 2008

ЗМІСТ

Вступ...................................................................................................................... 5

1.Загальні відомості щодо науки, наукових досліджень, кадрів та установ .. 7

1.1. Особливості науки ……………………………………………………….. 7

1.2. Наука як система знань ………………………………………………….. 8

1.3. Наукові дослідження, їх особливості і класифікація………………... 12

1.4. Наукові установи та кадри …………………………………………….. 14

2.Вибір теми і формулювання задач наукових досліджень ………………... 16

2.1. Обгрунтування теми наукових досліджень …………………………... 16

2.2. Складання техніко – економічного обгрунтування науково –

дослідної роботи..…………………………………………………................... 17

2.3. Робота з науково – технічною інформацією ………………………….. 17

3.Методи теоретичних досліджень …………………………………………... 23

3.1. Методологія теоретичних досліджень ………………………………… 23

3.2. Моделі досліджень ……………………………………………………… 25

3.3. Математичні методи аналізу ………….……………………………….. 45

3.3.1. Аналітичні методи ………………………………………………….. 45

3.3.2. Аналітичні методи з використанням експерименту ……………… 55

3.3.3. Імовірносно – статистичні методи досліджень …………………… 78

3.3.4. Етапи системного аналізу ………………..………………………..... 89

3.3.5 Принципи оптимізації технічних систем …………………………... 90

3.3.6. Аналітична оптимізація об’єкта досліджень ……………………… 91

3.3.7. Пошукові методи оптимізації технічних об’єктів та систем …….. 101

8. Методи системного аналізу ………………………………………… 134

4.Методи експериментальних досліджень …………………………………… 155

4.1. Методологія експерименту ……………………………………………... 155

4.2. Співвідношення аналізу і експерименту ….…………………………... 156

4.3. Оцінки характеристик змінних об’єкту ………………………………... 156

4.4. Кореляційний аналіз дослідних даних ………………………………… 166

4.5. Апроксимація експериментальних даних ……………………………... 167

4.6. Основний експеримент ………………..………………………………… 178

4.6.1. Факторний експеримент за планами першого порядку …………... 179

4.6.2. Факторний експеримент другого порядку ………………………… 188

5.Методи прогнозування …………………………………………………….... 195

5.1. Класифікація методів прогнозування ………………………………….. 195

5.2. Аналіз часових рядів ……………………………………………………. 196

5.3. Методи експертних оцінок ……………………………………………... 204

6.Методи пошуку нових технічних рішень ………………………………….. 212

6.1. Загальні методи і прийоми рішення технічних задач ……………….... 213

6.2. Евристичні методи і прийоми розробки технічних рішень …………... 215

6.3. Способи генерування альтернативних варіантів технічних рішень …. 220

7.Винахідницька робота ……………………………………………………….. 222

7.1. Об’єкти винахідницького права …………………………………….. .… 222

7.2. Ознаки винаходу ………………….…………………………………….. 222

7.3. Оформлення винаходу ………………………………………………….. 225

7.3.1. Вимоги єдності винаходу …………………………………………... 225

7.3.2. Склад заявки на отримання патенту ………………………………. 227

7.3.3. Формула винаходу …………………………………………………... 234

7.4. Об’єкти винаходу – пристрій, спосіб, речовина ………………………. 238

8.Представлення результатів і організація наукової роботи …………….…. 243

8.1. Складання звіту про НДР ……………………………………………….. 243

8.2. Опублікування наукових матеріалів …………..……………………….. 249

8.3. Усне подання результатів досліджень ……………………………........ 251

8.4. Керівництво науковим колективом ……………………………………. 253

Література ………………………………………………………………………. 258

Додатки ………………………………………………………………………… 260

ВСТУП

Розвиток виробництва в сучасних умовах є неможливим без науково-технічного прогресу. Саме він дозволяє цілеспрямовано впливати на природу для отримання користі людині та суспільству. Сучасне виробництво характеризується складністю та динамічністю. Тому вибір оптимальних рішень в складних і безперервно мінливих обставинах потребує не тільки доброї загальної інженерної та фахової підготовки, але і знань елементарних прийомів технічної творчості та наукових досліджень.

Наука сьогодні – це діяльність не тільки і не стільки окремих фахівців, а, насамперед, великих колективів, науково-дослідних лабораторій, інститутів. Вона потребує значних матеріальних та інтелектуальних ресурсів для вирішення все складніших задач, використання складної техніки, експериментальної бази. Масштабність проблем, які вирішує сучасна наука, є адекватною відповіддю на процеси, що відбуваються у суспільстві, у взаємовідносинах людини з природою; вона є важливою сферою матеріального та духовного розвитку суспільства. Важливими функціями науки у сучасному суспільстві є культурно-світоглядна, виробнича та прогнозуюча.

Наука – це не лише сума знань, що накопичено людством, але й спосіб пізнання, творчість, це завжди новий крок до пізнання невідомого. Ще давньоримський філософ Сенека зазначав, що світ – це лише школа, у якій ми вчимося пізнавати.

Робота вченого - це не тільки дослідження. Це й викладання, тобто, підготовка молодих фахівців, наукових кадрів; це й постійний пошук нової наукової інформації; це й редагування, рецензування, консультування, робота у якості експерта. Інтелектуальну роботу науковця дуже тяжко вимірювати у плані матеріальних витрат або витрат часу. Навіть коли вчений не перебуває на своєму робочому місці у кабінеті чи в лабораторії, думка його продовжує працювати над вирішенням поставленої проблеми, тобто, змінюється лише форма роботи.

Окрім отримання первинної уяви щодо методології та методики наукових досліджень, метою цього підручника є розгляд питань планування та організації наукової роботи; роботи з інформацією за темою досліджень; формулювання задач, планування та проведення теоретичних і експериментальних досліджень; засобів виконання теоретичних досліджень та обробки результатів експерименту; формулювання висновків, складання звіту за результатами наукових досліджень, подання заявки на винахід. Це деякі основні питання, окрім яких тут розглянуті і інші, не менш важливі питання, що пов’язані з науковою роботою.

Не треба сподіватися, що після вивчення цього підручника кожен буде у змозі вирішити будь-яку наукову проблему або задачу. Наукова робота є дуже складною сферою діяльності, потребує великого об’єму знань з різних галузей, практичних навичок, природних схильностей, наполегливої праці. Вважати, що можна вивчитися на вченого, навіть якщо збільшити цей підручник в декілька разів, є марним сподіванням. Мета підручника більш прозаїчна, а саме: розкрити алгоритм наукового дослідження, зміст його етапів і, по можливості, показати інструменти наукових досліджень.