Издательство бгту брянск 1997

Вид материала

Учебное пособие

Содержание Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЕКТНЫХ СИТУАЦИЙ… 25 Глава 3. МЕТОДЫ ПОИСКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИИ 28 Список используемой и рекомендуемой литературы 76 1.1. Виды инженерной деятельности. Рис.1.Структура развитой инженерной деятельности. 1.2. Требования к инженерной деятельности 1.3. Теория творчества и ее применение Уровень изобретения Первый уровень Второй уровень. Третий уровень Четвертый уровень Пятый уровень 1.4. Постановка и анализ творческих задач 1.5. Классификация методов инженерного творчества Вопросы для самоподготовки 2.1. Формулирование задач поиска технических решений 2.2. Поиск литературы. 2.3. Интервьюирование потребителей 2.4. Анкетный опрос ... Полное содержание

Подобный материал:

• Материалов докладов, 79.99kb.
• Материалов докладов, 80.57kb.
• Материалов докладов, 80.56kb.
• В. И. Аверченков; Брян гос техн ун-т. Изд. 2-е, стер. Брянск : Изд-во бгту, 2010. 267, 292.96kb.
• Программа итогового государственного экзамена выпускников специальности 010503 «Математическое, 146.09kb.
• Программа итогового государственного экзамена выпускников специальности 230105 «Программное, 170.07kb.
• О. Н. Алешин; Брян гос техн ун-т. Брянск : Изд-во бгту, 2006. 112, 126.34kb.
• Дежнев Роман «В концертном исполнении», 235.36kb.
• Методические указания к выполнению лабораторной работы №6 для студентов всех форм обучения, 197.64kb.
• Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов всех форм обучения, 197.12kb.

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Брянский государственный технический университет

В.И. Аверченков Ю.А.Малахов

МЕТОДЫ ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА

Рекомендовано учебно-методическим объединением по образованию в области автоматизированного машиностроения в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений

2-е издание, стереотипное


Издательство БГТУ Брянск 1997


УДК 621.002

Аверченков В.И. , Малахов Ю.А. Методы инженерного творчества : Учеб. пособие.- 2-е изд., стереотип. Брянск :ВГТУ, 1997. 110 с. 13ВЫ 5-230-02452-6

Рассмотрены вопросы повышения активизации творческого процесса человека за счет применения методов инженерного творчества, приведена их классификация. Раскрыты вопросы теории технического творчества, ее применение при постановке и решении изобретательских задач. Предложены рекомендации начинающему изобретателю по составлению заявки на изобретение. Имеются обучающие примеры и задачи для самостоятельного решения.

Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения специальности 120100 - "Технология машиностроения", 120200 - "Металлорежущие станки и инструменты", а также может использоваться инженерно-техническими работниками.

Научный редактор В.Б.Ильицкий

Рецензенты : кафедра"Механическая технология древесины" Брянского технологического института , А. Т. Тищенко

ISВN 5-230-02452-6 (с) Брянский институт

транспортного машиностроения,1994 (с) Брянский государственный технический университет, 1997


ОГЛАВЛЕНИЕ

П Р Е Д И С Л О В И Е . ………………… 4

В В Е Д Е Н И Е ….. …………….. 5

Глава 1. ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА ………………… 6

1. Виды инженерной деятельности ………………… 6
   
2. Требования к инженерной деятельности ………………… 9
   
3. Теория творчества и ее применение ………………… 13
   
4. Постановка и анализ творческих задач ………………… 19
   
5. Классификация методов инженерного творчества ………… 22
   

Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЕКТНЫХ СИТУАЦИЙ… 25

1. Формулирование задач поиска технических решений ……. 25
   
2. Поиск литературы ………………… 25
   
3. Интервьюирование потребителей ………………… 26
   
4. Анкетный опрос ………………… 26
   
5. Накопление и свертывание данных ………………… 27
   

Глава 3. МЕТОДЫ ПОИСКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИИ 28

1. Метод "проб и ошибок" ………………… 28
   
2. Метод эвристических приемов ………………… 30
   
3. Метод контрольных вопросов ………………… 40
   
4. Методы мозговой атаки ………………… 41
   
5. Синектика ………………… 45
   
6. Морфологический анализ ………………… 48
   
7. Алгоритм решения изобретательских задач ………………… 51
   
8. Метод десятичных матриц ………………… 55
   

Глава 4. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ …… 58

1. Контрольные перечни ………………… 58
   
2. Функционально-стоимостной анализ технических объектов . 59
   
3. Выбор метода проектирования………………………………. 61
   

Глава 5. ОСНОВЫ ПАТЕНТОВЕДЕНИЯ ………………… 63

1. Открытия и изобретения: Основные понятия. Стратегия
   

изобретательской деятельности................................................ 63

2. Поиск патентной информации ………………… 65
   
3. Оформление заявки на выдачу патента на изобретен……… 67
   
4. Рекомендации изобретателю ………………… 71
   

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ И РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 76

ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………………………………………..…………….. 77


ПРЕДИСЛОВИЕ

Предмет "Основы инженерного творчества", введенный сравнительно недавно в ряде высших учебных заведений, является нетрадиционным курсом. Если большинство учебных курсов, начиная с математики, механики и кончая специальными дисциплинами, дают знания и навыки решения четко определенных инженерных задач (например, вычисление объема тела сложной формы, расчета вала на прочность, выбор технологического оборудования и другие), то курс по методам инженерного творчества призван давать знания и прививать навыки в постановке и решении изобретательских задач, возникающих в процессе проектно – конструкторских разработок при техническом освоении новых изделий, их эксплуатации, ремонте и так далее.

Целью данного учебного пособия является ознакомление студентов с методами инженерного творчества, формирование у них знаний, умений и навыков по использованию методов поиска новых технических решений, активизирующих творческую деятельность разработчиков новой техники и технологии применительно к машиностроению.

Учебное пособие включает введение, пять глав, приложение. Первая глава посвящена вопросам теории технического творчества, в ней дается описание основных видов инженерной деятельности: изобретательства, проектирования и конструирования; приводится классификационная схема методов инженерного творчества.

Во второй, третьей и четвертой главах подробно рассмотрены методы проектирования и активизации инженерного творчества, позволяющие системно изучить проектную ситуацию, исследовать структуру проблемы и обеспечить новаторский подход к решению поставленной задачи с последующей ее оценкой. Показана возможность выбора наиболее эффективного метода проектирования при поиске новых технических решений. В пятой главе раскрыты общие вопросы патентоведения, описаны стратегия изобретательской деятельности и порядок проведения патентных исследований, даны рекомендации начинающему изобретателю по составлению заявки на изобретение.

По тексту учебного пособия приводятся обучающие примеры и задачи для самостоятельного решения. В конце учебного пособия даются ответы по отдельным задачам.

Изучая это учебное пособие, вы сможете улучшить свои способности в решении творческих задач.

Как работать с учебным пособием? Рекомендуется сначала бегло прочитать все учебное пособие в целом, чтобы иметь полное представление об изучаемом материале. Но при этом не торопитесь смотреть ответы задач! Затем на основе общей теории творчества приступайте к поочередному углубленному изучению рассматриваемых методов проектирования и активизации творческого процесса. В этом вам помогут приведенные поясняющие примеры и задачи для самостоятельного решения, многие из которых взяты в работах [8,15]. Как показал опыт их решения обучающимися, они позволяют развить творческие способности человека.

После изучения отдельных глав проверьте свои знания по контрольным вопросам. Стремитесь подобрать для себя наиболее подходящие приемы, методы решения творческих задач и углубляйте их знание.

Особое внимание в пособии обращается на примеры решения изобретательских задач в области технологии машиностроения. С этой целью приведен целый ряд изобретений, авторами которых являются ученые и специалисты Брянского института транспортного машиностроения.

Высшей ступенькой освоения материала учебного пособия является умение из поставленной перед вами проблемы сформулировать конкретную задачу и решить ее с использованием предложенных методов инженерного творчества и практических советов, оформив свою идею заявкой на изобретение.

В учебном пособии по тексту приведены высказывания и отдельные мысли изобретателей, писателей, философов, выдающихся инженеров, затрагивающих вопросы творческой деятельности человека.

Авторы выражают большую признательность и благодарность инженеру – программисту Мерзляковой Татьяне Викторовне за огромную помощь в подготовке и оформлении учебного пособия.


ВВЕДЕНИЕ

Человек рождается не для того, чтобы

влачить печальное существование в бездействии, а чтобы работать над великим и грандиозным делом.

Н.Энкельманн

Процесс развития человеческого общества на земле – это история создания и совершенствования различных изделий и технологий, в основе, которой лежит изобретательская деятельность человека. Путь, который прошло человечество от технологии добывания и применения огня, возникшей примерно 100 тысяч лет назад, лука и стрел с кремниевыми наконечниками, появившихся около 10 тыс. лет назад, до токарного станка, телевизора, вычислительной машины, космического аппарата и искусственного сердца – все это результат удивительного мучительного и величественного процесса, называемого творчеством [15]. Так, до создания современного велосипеда было подано 100 тысяч изобретений, легкового автомобиля – 1 миллион изобретений.

Понятие "техника" тесно связано с понятием "инженер", что в переводе с латинского означает "творить", "создавать", "внедрять". То есть инженер – это, прежде всего творец новых прогрессивных технических идей и решений. Начиная с середины XX века, отмечается особенно высокий рост объема работ по инженерному творчеству (за каждые 10 лет он возрастает не менее чем в 10 раз). В связи с этим возрастают требования к подготовке инженерных кадров, развитию у них навыков самостоятельного технического творчества, системного анализа технико – экономических проблем, умение находить эффективные решения.

Следует также отметить, что в условиях роста цен на сырье и энергоресурсы увеличение выпуска продукции при снижении ее себестоимости возможно, в частности, за счет совершенствования производства, оснащения его новым, более эффективным, производительным оборудованием. Поэтому одним из требований к современному инженеру является умение пользоваться богатством информации для изыскания новых более совершенных технических устройств, проявление изобретательских способностей. Кроме этого, отсутствие у инженера или научного работника знаний в области изобретательской деятельности приводит к значительному снижению эффективности их труда, а иногда к потере приоритета нашей страны в новых разработках.

Патентные исследования способствуют повышению эффективности научно – исследовательских, опытно-конструкторских и проектно – конструкторских работ и создают предпосылки для научно обоснованного планирования этих работ, освоения в производстве технических новинок, предотвращения дублирования разработок, а также обеспечивают правовую защиту конкурентоспособных технических решений и осуществление эффективных патентно-лицензионных операций.


Глава 1. ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА

Благо людей в жизни,

а жизнь - в работе.

Н. Энкельманн.

1.1. ВИДЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

Основными видами творческой деятельности инженера является изобретательство, проектирование и конструирование, которые находятся в определенном соотношении между собой. В соответствии с тремя видами продуктов любой деятельности - предметы (материальные вещи) в пространстве, процессы во времени и идеи в сознании - можно рассматривать три основных продукта инженерной деятельности: принцип, систему (или схему) машины и ее конструкцию. Первый этап инженерной деятельности составляет создание общего плана, то есть творчество, дающее идею, замысел (общий принцип систем данного типа) - это акт изобретательский. Второй этап - выработка из этого плана полной схемы или системы, модели (представления) машины, отвлеченной от вещественной формы, - собственно проектировочный. Третий этап - разработка схемы детально до рабочих чертежей включительно - состоит в конструировании деталей, отдельных частей машины, окончательной их выработке. Это собственно конструкторский акт. Здесь отрабатывается один из выработанных на предыдущем этапе конструктивных вариантов системы (машины).

Структурная схема развитой инженерной деятельности показана на рис. 1. [14].

Изобретательство. Во время изобретательской деятельности на основе научных знаний и технических достижений создаются новые принципы действия, способы реализации этих принципов или конструкции инженерных объектов или же отдельных их компонентов. Сложности в изготовлении, конструировании и техническом обслуживании существующих технических систем, а также необходимость в принципиально новых инженерных объектах требует создания соответствующих изобретений, закрепляемых в виде патентов, авторских свидетельств и так далее.

Этот вид инженерной деятельности мы рассмотрим более подробно в следующих разделах учебного пособия.


Лучшее наслаждение, самая высокая радость жизни - чувствовать себя близким и нужным людям.









Рис.1.Структура развитой инженерной деятельности.

Инженерное проектирование. Проектировать – это творить, создавать что-то новое. Инженерное проектирование - это непрерывный процесс, в котором научная и техническая информация используются для создания новой системы, нового устройства или процесса, приносящих обществу определенную пользу.

Умение проектировать – это одновременно и наука и искусство.

Так, науку проектирования можно постигнуть путем систематических занятий, накопления опыта и решения проблем. Как искусство, проектирование требует полной отдачи от тех, кто стремится овладеть им.

Проектирование предшествует конструированию и представляет собой поиск научно обоснованных, технически осуществимых и экономически целесообразных инженерных решений. Результатом проектирования является проект разрабатываемого объекта. Проектирование –это выбор некоторого способа действия, в частном случае – это создание системы как логической основы действия, способной решать при определенных условиях и ограничениях поставленную задачу. Проект анализируется, обсуждается, корректируется и принимается как основа для дальнейшей разработки. В отличие от изобретательской деятельности проектирование связано с конструктивной разработкой общего расположения (схемы) машины и формы ее деталей, а затем с проведением расчетов и вычислений. Для правильного проектирования недостаточно знания одной лишь теории. Здесь необходимы:

1. Некоторый практический навык (быть знакомым с существующими конструкциями и уметь в них разбираться критически).
   
2. Знание методов изготовления деталей в производстве и условий работы построенной машины в обычной практической обстановке.
   
3. Умение конструктора приспосабливаться к производственным условиям при массовом способе изготовления деталей.
   
4. Умение конкретно воплощать свои идеи в виде конструктивного чертежа, что невозможно без развития способности ясного пространственного представления проектируемых частей машины во всей их полноте.
   

Процесс проектирования характеризуется этапами и стадиями разработки: НИР - научно-исследовательская разработка;

ТЗ - техническое задание;

АП - аванпроект (техническое предложение);

ЭП - эскизное проектирование;

ТП - техническое проектирование;

РП - рабочее проектирование.

Различные стадии проектирования отличаются друг от друга объемом выполняемых работ и подробностью описания объекта. Кривая М (рис.2) качественно характеризует зависимость объема работ описания объекта от стадии разработки, а кривая Т - зависимость трудоемкости проектирования на стадии разработки. Таким образом, если при проектировании главными целями является сокращение трудоемкости и сроков разработки, то целесообразнее автоматизировать последние стадии проектирования (ТП, РП).

С другой стороны, технико – экономические характеристики проектируемого объекта Z определяются главным образом на начальных стадиях разработки (НИР, ТЗ, АП). Кривая Z (рис. 2) показывает степень влияния решений, принимаемых на различных стадиях, на технико-экономические характеристики изделия. Поэтому если при автоматизации проектирования преследуются цели повышения качества и эффективности разрабатываемого изделия, то наряду с автоматизацией заключительных стадий разработки должны быть автоматизированы и начальные стадии.

Это приводит к необходимости создания комплексной системы автоматизированного проектирования.

Продукт проектировочной деятельности в отличие от конструкторской выражается лишь в специфической знаковой форме - в виде текстов, чертежей, графиков, расчетов, модели в памяти ЭВМ и так далее. И это сближает ее с научной деятельностью. Результат же конструкторской деятельности должен быть обязательно материализован в виде опытного образца, с помощью которого уточняются расчеты, приводимые в проекте, и конструктивно-технические характеристики проектируемого инженерного объекта и составляются рабочие чертежи и техническая документация для его изготовления на производстве.

Конструирование. Недостаточно только сформулировать новую идею, принцип инженерного объекта, необходимо сделать новую машину рабочей, способной к долгосрочной службе. Задача конструктора - воплощать проекты в жизнь, превращая отвлеченную мысль в реальную конструкцию машины, сообразно требованиям жизни. Даже самые глубокие и блестящие проекты могут оказаться бесплодными, если нет материалов и инструментов для создания всех частей машины.

При конструировании создается конкретная, однозначная конструкция изделия. Конструкция - это устройство, взаимное расположение частей и элементов какого-либо предмета: машины, прибора, определяется его назначением. Конструкция предусматривает способ соединения, взаимодействие частей, а также материал, из которого отдельные части (элементы) должны быть изготовлены. В процессе конструирования создается изображение и виды изделия, рассчитывается комплекс размеров с допускаемыми отклонениями, выбирается соответствующий материал, устанавливаются требования к шероховатости поверхностей, технические требования к изделию и его частям, создается техническая документация. При конструировании уточняются все инженерные решения, принятые при проектировании. Создаваемая в процессе конструирования техническая документация должна обеспечить перенос всей конструкторской информации на изготавливаемое изделие и его рациональную эксплуатацию.


_{Любой талант раскрывается только в результате деятельности}



На основе опытного, единичного образца, в котором инженер-изобретатель установил принципиальную связь между природными процессами и их техническим воплощением, между назначением инженерного объекта и его конструкцией для класса подобных объектов, конструктор определяет конкретные конструкторско-технические характеристики, учитывающие специфические условия его изготовления на данном предприятии (производстве).

Прогресс развития техники, можно сказать, выражается в том, что нововведение усваивается и переходит из разряда изобретений в разряд конструкций. Поэтому, конструктор - это творец новых типов машин. Конструировать в переводе с латинского языка значит создавать описание механизмов, машин, сооружений с выполнением их проектов и расчетов. Конструктор - лицо, занимающееся созданием конструкций различных устройств или их отдельных частей. Он - специалист, знающий не только порядок, способы и методы этого создания, но и способы и методы изготовления составных его частей и материала, из которого они изготовляются. Для конструктора ясен как принцип взаимодействия построенных частей, так и надежность и другие. Конструкторская деятельность становится необходимой именно с развитием серийного и массового производств технических изделий и заключается в создании, испытании и отработке опытных образцов различных вариантов будущего инженерного объекта, выборе из них наиболее оптимального, с точки зрения заказчика, и в разработке технической документации-руководства к изготовлению его на производстве.

За конструктором остается расчет конструктивно-технических и технологических параметров инженерного объекта. В дальнейшем разработка технологии изготовления переходит к особым специалистам - инженерам-технологам. Организация же собственно изготовления на производстве по этим данным осуществляется инженерами, работающими в так называемой "технической дирекции" (главный инженер, начальники цехов и участков, мастера и так далее ). Особые требования к конструктору - это хорошее знание процессов изготовления и обработки проектируемых машин, сооружений или вообще всяких изделий.

1.2. ТРЕБОВАНИЯ К ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ


Человек становится личностью

только через свою работу,

через труд, через действие.

Н. Энкельманн

Разрабатываемые и изготавливаемые технические объекты в машиностроении ставят перед соответствующими специалистами ряд требований. Для того, чтобы преодолеть возникающие в работе (процессе деятельности) препятствия, инженеру нужны, в первую очередь, знания, умения, навык.

Любой вид деятельности основывается на знаниях.

Знания есть система понятий, усвоенных человеком. Навыки и умение основываются на знаниях и формируются в процессе практической инженерной деятельности. Знания и понимание своего дела, правильная методика его выполнения позволяют современному инженеру приобрести те качества личности, которые ведут к мастерству и успеху.

Навык - это способность в процессе целенаправленной деятельности выполнять составляющие ее частные действия автоматически, без специально направленного на них внимания.

Имение - это способность человека продуктивно, с должным качеством и в соответствующее время выполнять свою работу.



То умение, которое постоянно не совершенствуется, с каждым днем утрачивается.




Кроме указанных качеств, для успешного создания новых машин необходимо обладать определенными профессиональными способностями. Для инженера (технического работника) наиболее важны следующие:

Техническое мышление- способность использовать весь комплекс политехнических знаний для осознания сущности технических систем и быстроты ориентации во всех технических вопросах. Развитое техническое мышление позволяет быстро понять принцип работы неизвестных ранее машин и отдельных ее узлов и механизмов, ориентироваться в общей схеме и во взаимодействии частей конструкции. Техническое мышление позволяет воспринимать любую машину как синтез функциональных узлов, определять ее назначение и находить причины неполадок в работе.

Пространственное воображение- воображение сложной машины, механизма и узла, которые расположены в пространстве. Пространственное воображение требует постоянной тренировки и некоторого опыта.

Творческие способности позволяют создать новые оригинальные машины. Решая поставленную задачу, можно идти двумя путями:

1. применить известные типовые решения, общепринятые схемы;
   
2. решить задачу творчески, стремиться все элементы конструкции выполнить по-новому, своеобразно (изобретательский уровень).
   

Изобретательность- умение создать (выдумывать, изобретать) ценные полезные идеи или принципы, лежащие в основе вещей или процессов, предназначенных для достижения поставленных целей.

Умение проводить инженерный анализ - способность анализировать данный элемент, систему или процесс, используя технические или научные принципы с целью быстрого получения правильных решений.

Технические знания (память) - доскональное знание и глубокое освоение инженерной специальности.


Человек состоит не только из прирожденного, но и из усвоенного.



Ш и р о к а я специализация – способность компетентно и уверенно разбираться в основных проблемах или идеях научных дисциплин, лежащих за пределами узкой специальности.

Смелость мысли – возможность при решении задач применять самые необычные и на первый взгляд невероятные способы и средства.

Математическое мастерство – умение в случае необходимости при решении задачи применять мощный математический аппарат и вычислительные методы.

Умение направлять внимание на решение главных проблем.

Знание технологии производства – понимание возможностей традиционных и прогрессивных технологических процессов,

Умение передавать информацию о полученных результатах - способность выражать свои мысли четко и убедительно как устно, так и письменно, графически.

Дисциплинированность в работе – требовательное отношение к себе.



Человек, убивающий время, убивает и свои шансы на успех.




Кроме перечисленных профессиональных качеств, инженер должен обладать такими человеческими качествами, обеспечивающими достижение успеха: энергичность, упорство, стремление к совершенствованию, личное обаяние, творческая фантазия.


Особые дополнительные качества предъявляются к инженерам, занимающимся изобретательской деятельностью.

Анализ деятельности выдающихся изобретателей позволяет сформулировать основные черты, свойственные этому творческому виду деятельности человека.

Первое качество - это порой доходящая до наглости уверенность в себе: он совершенно уверен, что добьется успеха, и преисполнен решимости его добиться. Такая уверенность в себе присуща всем детям, которых любят родители. Однако дальнейшее образование слишком часто подавляет в ребенке эту черту: ребенок воспринимает даваемые ему знания как нечто изначально существующее и начинает сомневаться в собственной способности сделать что-то новое. Помочь восстановить веру в свои силы можно, только ставя перед учащимися творческие задачи возрастающей трудности: лишь так он сумеет убедиться в том, что можно самостоятельно найти нужное решение.

Второе качество - также относится к области эмоций - это настойчивость и усердие, помогающие преодолеть препятствия и противодействие и не отступать перед неудачами и трудностями. У некоторых людей такого рода упорства больше, чем у других, однако любой зрелый человек способен проявить настойчивость, если он уверен в значимости своей работы не только для самого себя, но и для человечества.

Третье качество - изобретатель должен выработать в себе интеллектуальную и физическую сноровку, необходимую для успешной работы, способность проводить разумные аналогии и оперировать моделями, в которых сохранены все основные контуры задачи и опущены несущественные детали, а также умение "думать руками", создавая сложные движущиеся конструкции.

Четвертое качество- изобретатель должен хорошо знать самого себя: знать, когда следует мобилизовать все силы на решение задачи, а когда лучше дать задаче "отлежаться", в какое время суток и при каких условиях ему лучше работается.

Особенно важно уметь подавлять в себе критическое начало: чтобы новая идея не погибла под гнетом возражений, не успев даже окончательно сформулироваться, нужно избавляться от смирительной рубашки внутренних запретов [14].

Пятое качество - у изобретателя должен быть особый "изобретательский" взгляд. Иными словами, он должен смотреть на все творения человека так, словно он только что прилетел с Марса, и всегда задаваться вопросами: "Почему это делается так, а не иначе? Чего хотят этим добиться? Нужно ли создавать столько шума и загрязнений? Можно ли достичь поставленной цели другим путем? Нужны ли поезду колеса? Почему у машины выхлопная труба снизу? Почему так гудят лампы дневного света? Должен ли пылесос работать с таким шумом?" Эти и тысячи других вопросов могут натолкнуть человека на изобретение. Точно так же учение относится к любому явлению: Как же объяснить все это?



Человек всегда более преуспевает в том, чему всего усерднее предаётся



Человек всегда более преуспевает в том, чему всего усерднее предается.


Изобретатель обязан овладеть искусством мобилизовать для творчества всю свою эмоциональную энергию, то есть подходить к проблеме с такой целеустремленностью, как если бы от его решения зависело самое главное в жизни. Вот почему самые крупные изобретения делаются людьми, отчетливо сознающими их необходимость. У большинства людей творческое состояние ума неразрывно связано с физическим здоровьем.

Творческая активность, несомненно, требует от человека огромного запаса эмоциональной энергии, которая позволяет оптимистически смотреть на вещи и тем самым избавляет изобретателя от пессимизма (вызванного, в частности, скептическим отношением окружающих или кажущейся неразрешимостью задачи).

Важное качество, которое должен развивать в себе изобретатель, - это способность доискиваться до сути проблемы; ему необходимо уметь создать простейшую мысленную модель

системы, которую он стремится улучшить.


Эта модель не должна содержать ничего лишнего, только самые необходимые существенные элементы. Невозможно работать над изобретением, мысленная модель которого содержит массу второстепенных деталей и настолько сложна, что не представляется цельной. Необходимо знать основные законы природы, преступить которые не следует пытаться.

Совершенно необходимыми качествами для будущего изобретателя является способность "думать руками". Все великие изобретатели постигли это искусство, когда работали в своих домашних мастерских и лабораториях. Только чистый математик способен обойтись без этого качества, изобретателю же без него никогда не удастся изобрести что-то такое, что можно было бы претворить в жизнь.


Совершенствуя себя, мы совершенствуем и мир, в котором живем.

Каждому изобретателю следует хорошо понимать, освоить и применять следующие принципы изобретения:

1. Задача, требующая подлинно изобретательского решения, представляется неразрешимой всем, кроме изобретателей подлинно творческого склада. Но те задачи, решить которые действительно невозможно, лишь на первый взгляд противоречат законам природы или известным свойствам материалов: все дело в том, что эти законы или свойства трактовались неверно. Таким образом, изобретатель, прежде всего, должен работать над формулировкой задачи. При этом следует искать такую формулировку, которая не только допускала бы решение задачи, но и вела к главной цели.
   
2. Изобретателю следует увидеть некую человеческую потребность и попытаться найти лучший способ удовлетворить ее. Это более ценный путь, чем работать с открытием какого-либо природного явления, с тем, чтобы найти для него применение в дальнейшем.
   
3. Нередко случается, что задача имеет два и более различных решения. Каждое из этих решений может обладать своими достоинствами и недостатками. Так, среди конструкций самолетов с неподвижной несущей плоскостью монопланы и бипланы существовали бок о бок на протяжении трех десятилетий, пока растущие скорости и появление новых конструкционных материалов не выявили безусловного преимущества моноплана.
   
4. Когда идея какого-либо крупного изобретения "висит в воздухе", над ним могут независимо работать одновременно насколько человек. Это объясняется тем, что потребности людей ясны многим, так же как многим известны материалы и физические явления, которыми можно воспользоваться для удовлетворения этих потребностей, хотя научная теория нередко появляется значительно позже.
   

5. У всякой подлинно творческой личности бывают дни отчаяния и безнадежности - как до рождения оригинальной мысли, так и после. Настоящий изобретатель должен научиться не терять при этом энтузиазма и верить в успех своей затеи.
   
6. Принцип "разделяй и властвуй" применим и в сфере изобретательской деятельности. Нужно выделять центр тяжести проблемы и постоянно совершенствовать это умение. Не пытайтесь одним махом разрешить все проблемы.
   
7. После того как вам в голову придет стоящая идея, пользуйтесь методом последовательных приближений. Не следует конкретизировать идею больше, чем это нужно для того, чтобы перейти к следующему этапу работы. Всегда оставляйте для себя как можно более широкий выбор. Именно таким путем идет, например, художник-пейзажист: прежде чем положить на холст краски, он делает грубые наброски. Детали вырисовываются лишь в третьем приближении. Нужно соблюдать правильную очередность: не следует, например, обращаться к экономической стороне дела, пока не будет ясна инженерная. Не следует даже думать об очередном вопросе, пока не решен предыдущий.
   

Можно рекомендовать следующий порядок вопросов, на которые предстоит ответить инженеру-изобретателю:

1. Не противоречит ли изобретение законам природы?
   
2. Может ли изобретение работать и будет ли достигнута желанная цель?
   
3. Может ли изобретение работать с достаточной скоростью, производительностью и тому подобное?
   

4. Можно ли осуществить его из известных материалов и с помощью существующей технологии?
   
5. Будет ли оно надежным и простым в эксплуатации?
   
6. Можно ли им управлять, а при необходимости регулировать и настраивать?
   

Только ответив на эти вопросы, можно переходить к экономике:

7. Будет ли изобретение достаточно дешевым?
   
8. Какова стоимость его эксплуатации и обслуживания?
   
9. Каким будет срок службы?
   

10. Как часто будут поломки и будут ли они иметь катастрофические последствия?


1.3. ТЕОРИЯ ТВОРЧЕСТВА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ


Творчество – это, прежде всего

управление собой. А это - каждый

знает - очень и очень трудно!

Т. Эдисон

1.3.1. Противоречия, лежащие в основе изобретательских задач

В основе любой изобретательской задачи лежит противоречие, которое на определенном этапе решения этой задачи затрудняет поиск результата, обеспечивающего выполнение требуемой функции проектируемого объекта. Без разрешения противоречия проектируемого технического объекта невозможно движение вперед, совершенствование объекта. Поэтому главное в процессе изобретательства - устранение противоречия.

Сами по себе изменения, которые внесены в ту или иную конструкцию или в тот или иной процесс, могут быть совсем небольшими. Важно другое: чтобы эти изменения приводили к устранению противоречий. Различают три типа противоречий:

1. административное противоречие. Надо получить то-то, но я не знаю, как это сделать. Такое противоречие лежит на виду, его легко сформулировать, причем особой точности не требуется. Однако процесс решения от этого не облегчится. Такое противоречие порождает изобретательскую ситуацию.
   
2. Техническое противоречие. "Одно свойство системы противоречит другому его свойству" или "Улучшение одной части системы приводит к ухудшению другой ее части". Главная суть в том, что выигрыш в чем-то одном приводит к проигрышу в другом. Например, повышение надежности приводит к увеличению веса, повышение скорости - к повышению сопротивления и мощности, повышение качества - к повышению стоимости. Сформулировать техническое противоречие – значит, перейти от ситуации к задаче. Поэтому правильный переход от административного противоречия к техническому - это существенный сдвиг в решении задачи.
   

Физическое противоречие. Часть рассматриваемой системы должна находиться в таком физическом состоянии, чтобы удовлетворять одному требованию задачи, и должна находиться в противоположенном физическом состоянии, чтобы удовлетворять другому требованию задачи. Какое физическое противоречие скрыто в глубине технического противоречия - чаще всего неизвестно. Нужно каким-то образом добраться до физического противоречия. Когда становится известным техническое противоречие, то изобретательская задача из туманной превращается в конкретную и потому значительно более простую техническую или физическую задачу.

Изобретательская задача трудна по трем причинам:

1. Сначала мы имеем дело не с задачей, а с изобретательской ситуацией - целым клубком задач и нужно каким-то образом выделить из этого клубка единственно правильную задачу.
   
2. Пытаясь решить задачу обычными (известными, привычными) путями, мы наталкиваемся на техническое противоречие, и нужно каким-то образом докопаться до спрятанного в его глубине
   

физического противоречия.

3. Чтобы устранить физическое противоречие, нужно каким-то образом найти подходящий технический прием или физический эффект.
   

1.3.2. Этапы и стадии творческого процесса


Бесталантных людей нет, есть

люди, занимающиеся не своим

делом.

Н. Энкельманн

Долгое время творчество было уделом немногих и считалось привилегией одаренных личностей. С развитием науки,

техники стало ясно, что технический прогресс требует усилий большого числа специально подготовленных людей. Стало понятно, что творчество – это "ремесло", которому нужно учиться. Но, чтобы учиться творчеству, сначала нужно познать его закономерности.

Во второй половине XIX века появились первые попытки объяснить процесс решения технических задач с психологической точки зрения. Исследователи изучали личность изобретателя, искали в нем нечто необычное, исключительное, пытались установить связь между психическими заболеваниями и гениальностью, говорили об особом составе крови изобретателей и тому подобное. И только в начале XX века постепенно начало утверждаться мнение, что творческие задатки есть почти у всех людей. Это послужило серьезным толчком к изучению процессов эвристической деятельности, методов поиска творческих решений, к подготовке людей к творческому труду.

По свидетельству психологов любой творческий процесс, в том числе и решение изобретательской задачи, всегда имеет следующие этапы:

1. Подготовка. Накопление знаний по данному вопросу, четкая формулировка постановки задачи. Правильно поставить задачу часто означает решить ее наполовину. На этом этапе инженер внимательно обдумывает возникшую идею, чтобы приобрести уверенность в возможности и целесообразности ее осуществления. В результате бесед, изучения имеющихся литературных источников и патентного материала он убеждается, что подобное изделие еще не создано или создано не в лучшем(полном) варианте. При этом следует также убедиться, что работа задуманного изделия не противоречит основным законам природы (так, бессмысленно задумывать радиоприемник, полагая, что он не будет подвергаться воздействию помех, так как это противоречит фундаментальным законам природы).

2. Концентрация усилий. Упорная работа с целью получить решение, анализ задачи, разложение ее на составляющие элементы. При этом часть элементов окажется известной, а неизвестное встанет более ясно. На этом этапе происходит обдумывание и поиск общих путей решения поставленной задачи. В простейших случаях такой поиск означает перебор возможных вариантов. Однако истинное творчество состоит в нахождении нового пути, который до сих пор не был известен.
   
3. Передышка. Период умственного отдыха, когда происходит отвлечение от решаемой задачи.
   
4. Озарение. Получение (синтез) новой идеи или изменение уже известной, которая является искомым решением. Озарение является весьма своеобразным этапом творчества, которого иногда может и не быть. Он состоит в кажущемся неожиданном нахождении решения задачи. Озарение возможно в те периоды времени, когда инженер, казалось бы, и не думает о решении своей задачи. Решение может подсказать наблюдение какого-либо постороннего процесса. Глубокого психологического обоснования озарения еще не существует. Однако ясно, что оно – результат подсознательной переработки заложенной и поступающей в мозг информации. Причем озарение при отсутствии знаний невозможно.
   
5. Доведение работы до конца. Обобщение, оценка. При этом приводится строгая, тщательная проверка новизны, целесообразности и пользы полученного результата. Она может быть
   

выполнена путем логических рассуждений, бесед с коллегами по работе, консультаций у специалистов и так далее. Необходимо выяснить, не сделано ли какого-либо предположения, которое практически невыполнимо (например, предположение об отсутствии рассеивания величины выполняемого размера в партии заготовок), не пренебрегли ли каким-либо явлением, которое в действительности скажется на работе устройства (например, температурной деформацией). Часто эффективным приемом выявления реальности найденного решения является рассмотрение его при экстремальных (очень больших или очень малых) значениях некоторых параметров изделия. Такое рассмотрение на качественном уровне (без строгих доказательств) "нацеливает" инженера на последующие расчеты.

Структура творческого процесса показана на рис.3.

Изобретения возникают лишь в результате долгой и систематической работы. Вдохновение, озарение и тому подобное приходят лишь тогда, когда для них уже создан солидный фундамент. Поэтому в процессе решения задачи при затруднениях на разных этапах творческого процесса полезно возвращаться к предыдущим этапам и вновь с усердием и терпением преодолевать их во имя достижения поставленной цели.




Рис.3. Структурная схема творческого процесса



В начале любого дела возникает идея. Существует только то, о чем думают.



При более формализованном представлении процесса изобретательской деятельности представляется возможность выделить шесть стадий:

А. Выбор задачи

1. Использована готовая задача.
   
2. Выбрана одна из нескольких задач.
   
3. Изменена исходная задача.
   
4. Найдена новая задача.
   
5. Найдена новая проблема.
   

Б. Выбор поисковой концепции

Использована готовая поисковая концепция.

Выбрана одна поисковая концепция из нескольких.

Поисковая концепция изменена применительно к условиям задачи.

Найдена новая поисковая концепция. Найден новый метод.

В. Сбор информации

Использованы имеющиеся сведения.

Собраны сведения из нескольких источников.

Собранная информация изменена применительно к условиям задачи.

Получены новые данные относительно к задаче.

Получены новые данные к проблеме.

Г. Поиск идеи решения

Использовано готовое решение.

Выбрано одно решение из нескольких.

Изменено известное решение.

Найдено новое решение.

Найден новый принцип.

Д. Развитие идеи в конструкцию

Использована готовая конструкция.

Выбрана одна из нескольких конструкций.

Изменена исходная конструкция.

Создана новая конструкция.

Созданы новые конструктивные принципы.

Е. Внедрение

Внедрена готовая конструкция.

Внедрена модификация готовой конструкции.

Внедрена новая конструкция.

Конструкция применена к новому.

Изменена система, в которую вошла новая конструкция. Каждая стадия может быть пройдена на одном из пяти уровней: 1-использование готового объекта, почти без выбора: 2-выбор одного объекта из нескольких; 3-частичное изменение выбранного объекта; 4-создание нового объекта или полное изменение исходного; 5-создание нового комплекса объектов.


Мысли формируются и развиваются в подсознании под воздействием самого

человека или под влиянием извне.




1.3.3. Уровни решения изобретательских задач

По сложности решения все изобретательские задачи условно разделяют на пять уровней [15]. Разделение на уровни связано с оценочным числом проб, необходимых для решения той или иной изобретательской задачи. Чем больше требуется проб (попыток) для решения задачи, тем выше (сложнее) уровень решения данной задачи. В табл. 1 показано соответствие уровня сложности изобретательской задачи возможному числу проб при поиске решений и предполагаемая область нахождения результата.

Таблица 1

Уровни изобретательских задач

Уровень изобретения	Число изобретений %	Число проб	Качественное различие (область решения задачи)
1	32	До 10	В пределах одной узкой специальности
2	45	До 100	В одной отрасли техники
3	19	До 1000	В разных отраслях
4	3,7	Более 1000	В науке с использованием физических и химических эффектов и явлений
5	0,3	Более 10000	На основе новых знаний