Техническое творчество: его приемы

В настоящее время, время становления инновационной экономики, ин­новационного производства существенно выросла значимость изобретатель­ской деятельности. Техническому специалисту уже мало обеспечивать эф­фективный технологический процесс, все более и более необходимо вносить усовершенствования в технику и технологию, двигать научно-технический прогресс. Важнейшей работой по техническому творчеству являются труды отечественного исследователя Г. С. Альтшуллера.

Системный подход к изобретательской деятельности

Техническая реальность представляет собой совокупность больших и малых систем. Техническая система является совокупностью технических устройств, предназначенных для выполнения полезных производственных функций. Проблема стандартного нетворческого мышления заключается в том, что она имеет дело с «зауженной» картиной реальности. Если в условиях технической задачи стоит слово «пальма», то мы видим пальму не только в своем воображении, но и знакомясь с различными справочными материалами. А ведь кроме нее есть группа пальм как надсистема, и подсистема – лист, соответственно – пальмовый лист и клетка листа. Кроме того, есть не только текущее состояние пальмы, но и ее прошлое, будущее. На этих воображаемых картинах может быть объект и его противоположность; могут меняться размеры их изображений.

Пример: нужно сделать цилиндр из 1000 тонких стеклянных отверстий диаметром 10 см и высотой 2 м. Как сделать отверстие? Необходимо перейти от объекта к его противоположности: сделать стеклянные трубки с нужными параметрами и обвести их корпусом.

Законы функционирования технических систем:

1. Работоспособность ее основных частей

2. Сквозной проход энергии через техническую систему к рабочему органу.

3. Согласование периодичности действий всех частей технической системы.

Законы развития технических систем

1. Закон: увеличение степени эффективности.

2. Закон: повышение степени динамичности технической системы

3. Закон: разрешение технических и физических противоречий.

4. Закон: переход на уровень: над-, подсистемы и в соседнюю техническую систему.

Пример. Автоматическая космическая станция должна была произвести бурение на Луне и доставить лунный керн на Землю. Для осуществления бурения необходимо осветить место для бурения под посадочным модулем. Нужна лампочка. Но эта лампочка должна выдержать 8-10 кратные перегрузки при взлете ракеты с Земли. Все попытки создать такую лампочку неизменно кончались неудачей. Что делать? Нужно перейти сначала на уровень подсистемы, т.е. обратить внимание на вакуум в стеклянной колбе лампочки, а потом перейти в систему Луны, где нет атмосферы. И тут оказалось, что естественный вакуум на Луне даже лучше вакуума в созданных на Земле лампочках.

Приемы решения изобретательских задач

Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) Г.С. Альтшуллера

В первой, простой и максимально широкой формулировке этот метод состоит из четырех шагов:

1) Прежде всего нужно представить себе ИКР (идеальный конечный результат), то есть техническую систему, которая идеально соответ­ствует условиям задачи и требованиям, которые к ней предъявляют.

2) Определить, что мешает достижению результата.

3) Выяснить, почему мешает.

4) Определить, при каких условиях не будет мешать.

Техническую проблемную ситуацию образуют два момента:

- имеющаяся техническая система,

- требования, которым она не удовлетворяет.

ИКР не является целью, скорее- желаемым будущим. Он задает не ре-зультат, а направление движения к результату. А вотдальше начинается самое интересное: совмещение 1 и 2 пунктов проблемной ситуации образует то, что на языке философии называется противоречием. Г.С. Альтшуллер это пре­красно понимает, и не только понимает, но и детально разрабатывает этот момент, исходную форму противоречия изобретательского творчества обра­зует административное противоречие (АП). Вас вызывает начальник и гово­рит: надо сделать то-то и то-то, а как это сделать, неизвестно. Это - конста­тация проблемной ситуации, которая Вам не дает никакой подсказки.

Рассмотрим реальную изобретательскую задачу. При выплавке чугуна в домнах образуется расплавленный шлак температурой в 1000 градусов. Его сливают в ковши на рельсовом ходу и увозят на шлакоперерабатывающие установки. Но вот беда, залитый в ковши шлак быстро охлаждается и на его поверхности появляется твердая корка. Чтобы вылить шлак из ковша, в нем пробивают два отверстия. В итоге удается слить не более 60-70-ти процентов шлака. Ковши увозят на специальные эстакады, затвердевший шлак выбива­ют из ковшей и увозят в отвалы. В общем, сплошные потери труда, времени и полезного продукта. Как резко сократить потери?

Сначала нужно перейти от АП к техническому противоречию (ТП), представляющему конфликт между частями и свойствами технической си­стемы. Примеры ТП: вес - прочность, точность - производительность и т.п. Противоположности ТП связаны друг с другом обратно пропорциональной связью: увеличивая одну из них нельзя не уменьшить другую. В рассматри­ваемой задаче два технических противоречия. ТП-1: ковш имеет крышку, корка над шлаком не образуется, но обслуживание резко замедляется; ТП-2: крышки нет, обслуживание не замедляется, но образуется корка. Главная цель технической системы - перевозка шлака, значит, важнее ТП-2, где шлак перевозится быстро, но с потерями, так как образуется корка. Место крышки занимает слой воздуха над жидким шлаком.

Следующий шаг, переход от ТП к физическому противоречию (ФП), в котором ТП конкретизируется, локализуется до пары элементов: шлак -крышка.

Формулируем ИКР-1: икс-элемент предотвращает образование кор­ки, сохраняя способность отсутствующей крышки свободно пропускать шлак при заполнении и опорожнении ковша.

Макро-ФП. Слой воздуха должен быть заполнен нетеплопроводным веществом, чтобы уменьшить охлаждение шлака, и не должен быть заполнен веществом, чтобы не мешать заливу и сливу шлака. Микро-ФП. Слой воздуха должен быть заполнен связанными друг с другом частицами, чтобы не про­ходил холодный воздух. В то же время слой воздуха не должен быть запол­нен связанными частицами, чтобы свободно проходил наливаемый и сливае­мый шлак.

ИКР-2: слой воздуха при заливке шлака должен сам превращаться в нетеплопроводное вещество, которое должно само исчезать при заливании и сливании шлака. Но как выйти на вещество со столь «волшебными» свой­ствами?

Нужно соединить качества нетеплопроводных частиц и воздуха, со­единить «пробки» и «отверстия» в единое целое. Экономичнее всего сделать это соединение из имеющегося материала: воздуха и жидкого шлака, пре­вратив их в шлаковую пену. Пену же легко создать добавлением небольшого количества воды в ковш при заливке жидкого шлака. Пена и есть вещество с требуемыми «волшебными» свойствами.

Вепольный анализ и другие приемы решения изобретательских за­дач

Техническая система - это единство вещей с характерными свойствами и взаимодействиями. Изменение материальных вещей может быть произве­дено только с помощью поля: механического, звукового, теплового,магнитного, электрического, электромагнитного, оптического. Техническую систему образуют единство минимум двух вещей и поля между ними, т.е. веполь.

Задача: на спичечной фабрике поставили высокопроизводительное оборудование, и сразу обнаружилось узкое место: укладка спичек в коробок. Во-первых, нужно укладывать одно и то же количество спичек; во-вторых, серными го­ловками в одну сторону; в-третьих, исключить из укладки спички без головок. Как ликвидировать это узкое место?

Итак, неудовлетворительно работающий веполь образуют спички, руки работников и механическое поле между ними. Из этих элементов в новыйве­поль можно перенести только спички. Значит, необходимо достроить ве­поль, а именно, заменить поле и добавить вещь, управляемую этим полем. Таким полем может быть магнитное поле и ферромагнитный порошок, до­бавляемый в зажигательный состав спичек.

Другим типом задач вепольного анализа являются задачи на разруше­ние вредного веполя. В 1919 году студенты Московского авиатехникума, спасаясь от холода в нетопленной лекционной аудитории, поставили огром­ный бак с нагреваемой водой. Бак нещадно парил и не давал заниматься. Что надо сделать?

Вредный веполь образуют вещи: бак с горячей водой, аудитория и теп­ловое поле. В полезный веполь необходимо перенести и то, и другое, и тре­тье. Плохо функционирующее место вредноговеполя располагается между поверхностью горячей воды в баке и холодным воздухом аудитории. Необ­ходимо добавить теплопроводную третью вещь, предотвращающую испаре­ние горячей воды. Такой вещью может быть, например, небольшое количе­ство машинного масла, добавленного поверх воды. Оно, растекаясь по по­верхности горячей воды, образует тонкую пленку и прекращает ее испарение.

Приемы технического творчества

1. Для борьбы с понятийной инерцией используется прием замены кон­кретно термина, ограничивающего пространство возможных решений, на неопределенное слово, например, «штуковина».

2. Оператор РВС (размер, время, стоимость), в котором каждый из эле­ментов изменяется от нуля до бесконечности.

3. Сделать наоборот.

4. Использовать изменение агрегатного состояния вещества.

5. Сделать заранее.

6. Сделать чуть меньше требуемого.

7. Соединить объекты в единую техническую систему.

8. Разделить техническую систему на части.

9. Сделать техническую систему динамичной, меняющейся.

10.Добавить ферромагнитный порошок и действовать магнитным полем.

11. Применить пену для заполнения пространства веществом, если веще­ства в этом пространстве не должно быть.