Основы прикладного технического творчества
| Вид материала | Документы |
- Геннадий Канов «Введение в основы творчества», 1484.04kb.
- Доклад по теме «Деятельность отдела декоративно-прикладного и технического творчества, 58.92kb.
- Программа учебной дисциплины основы творческо-конструкторской деятельности и декоративно-прикладного, 248.97kb.
- Программа дисциплины «Основы творческо-конструкторской деятельности и декоративно -прикладного, 369.37kb.
- Положение о конкурсе научно-технического творчества и художественно-прикладного искусства, 115.2kb.
- Положение о проведении районного конкурса декоративно-прикладного творчества "Творчество:, 50.53kb.
- План календарь мероприятий: «Твори, выдумывай, изобретай» (возраст до 11 лет) 18 января, 55.51kb.
- Положение о втором межрегиональном фестивале декоративно-прикладного творчества «параскева-пятница», 33.6kb.
- План работы на 2 четверть Выставка декоративно-прикладного и изобразительного творчества, 32.94kb.
- Положение о проведении Выставки (Приложение 1); Состав оргкомитета Выставки (приложение, 85.3kb.
^ 3.10.4.3. Реальный алгоритм разработки новшеств
Вершиной теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) является алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ-85-В), но не новшеств, состоящий из последовательности девяти шагов:
- Анализ изобретательской задачи и замена её моделью.
- Анализ модели задачи.
- Определение идеального конечного результата и физического противоречия.
- Мобилизация и применение вещественно-полевых ресурсов.
- Применение информационного фонда.
- Изменение или замена задачи.
- Анализ способа устранения физического противоречия.
- Применение полученного ответа.
- Анализ хода решения.
Подробно и понятно сущность ТРИЗ изложена в книге «Поиск новых идей: от озарения к технологии» (Теория и практика решения изобретательских задач) / Г.С.Альтшуллер, Б.Л.Злотин, А.В.Зусман, В.И.Филатов. – Кишинев: КартяМолдовеняскэ, 1989. – 381 с.
Однако, в ТРИЗ понятие «изобретательская задача» абстрактно и расплывчато со степенью обобщения - для решения всех технических проблем и неважно для каких целей – учебных или прикладных с внедрением результатов в промышленность. Конечная цель в ТРИЗ получение идеального конечного результата (ИКР) любой ценой без компромиссов – фантазии не ограничиваются, а поощряются, т.е. решаются задачи без ограничительной части в условии задачи. В ТРИЗ изобретательские задачи, как правило, улучшающие уже существующее для условий экономики социализма, т.е. устраняющие недоработки, оставленные или незамеченные при проектировании техники или объектов.
В рыночной экономике реальные научно-технические и производственные задачи возникают, когда появляется необходимость разработки и организации производства новых товаров взамен устаревших, потерявших конкурентоспособность или для усовершенствования старых товаров с целью продления их конкурентоспособности. То же относится и к оборудованию, и к технологиям, и к сооружениям при их устаревании настолько, что становится убыточным их дальнейшая эксплуатация. В этом случае необходимо устранить главное противоречие – неконкурентоспособность изделий, а для этого необходимо решить комплекс (клубок) задач: организационных, экономических, технических, производственных, коммерческих и др.
Технические задачи – это одни из многих задач, как правило, наиболее лёгкие в решении, чем каждое из других перечисленных, поэтому задачи инженерам-разработчикам техники для производства товаров ставят коммерсанты-маркетологи, которые, исследуя рыночную конъюнктуру, знают какие потребительские свойства должны иметь товары, чтобы быть конкурентоспособными на рынке. Инженеры должны ответить на вопрос как изготовить товар с заданными потребительскими свойствами, высокого качества с минимальными издержками и выбросами в окружающую среду.
В этом случае самой тщательной и ответственной является постановка задачи разработчикам, т.к. каков вопрос – таков и ответ. Поэтому алгоритм решения конкретных производственно-технических задач принципиально отличается от абстрактных локальных изобретательских задач, тем более моделей задач.
Создать техническое новшество для использования в хозяйственной деятельности (изделие, вещь, объект, товар), т.е. нечто практически полезное принципиально и на порядок сложнее, чем решить абстрактную изобретательскую задачу по АРИЗ.
Издано множество книг с методиками разработки и постановки продукции на производство и есть даже стандарты, формализующие эту деятельность типа ГОСТ 15.001 - 85. (в каждой стране бывшего СССР эти стандарты переработаны и переименованы без изменения сути, но остались как нормативный документ обязательный для использования проектировщиками). ТРИЗ требования этих стандартов игнорирует, поэтому и не находит промышленного применения.
Реальный алгоритм разработки новшеств, состоящий из 11 шагов – следующий:
- Оформляются контрактные отношения между всеми участниками проекта с распределением обязанностей и ответственности.
- Маркетологи заказчика формулируют приемлемый конечный результат в виде образа будущего товара и приводят полный перечень ограничений с указанием потребительских свойств (характеристик) объекта (продукта, изделия) и его функций, т.е. указывают, что должно быть на выходе из системы производства продукта. Оформляется один из первичных документов – проект Технических условий на производство продукции.
- Маркетологи заказчика чётко оговаривают исходные данные по качеству сырья, материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий и прочего, т.е. указывают, что должно быть на входе в систему производства продукта.
- Маркетологи заказчика дают описание и характеристику продуктов-аналогов, имеющихся у конкурентов и указывают какие конкурентные преимущества должны быть у нового продукта и какой ценой в денежном выражении они должны быть достигнуты.
Этими пунктами формулируется заказчиком приемлемый конечный результат (ПКР), на основании которого разработчик продукта формулирует возможный, реально достижимый конечный результат (ДКР) в нескольких вариантах в зависимости от выделенных заказчиком денег на реализацию проекта. Проводится аналитическое сравнение вариантов ДКР и ПКР с выбором и утверждением оптимального (ОКР), т.е. формулируется реальный предел совершенства продукта и его разумные границы.
- Заказчик выдаёт разработчику техническое задание (ТЗ) с указанием всех необходимых и достаточных исходных данных и ограничений, т.е. делает корректную постановку задачи, базирующейся на содержании предыдущих шагов.
- Разработчик в рамках контракта генерирует новые технические решения (изобретает) и обсуждает варианты с заказчиком с целью выбора оптимального или приемлемого по деньгам и срокам, совместно согласовывая технический проект.
- Разработчик приступает к выполнению рабочего проекта с созданием комплекса разработок, оформляя заявки на изобретения и полезные модели на все высокоуровневые технические решения. В первую очередь разрабатывает конструкцию продукта (товара, изделия), затем способы, как его изготовить, а также конструкции инструмента, оборудования, оснастки и всего необходимого для реализации проекта с указанием, что из старого уровня техники возможно применить в новом проекте с целью удешевления.
- Разработчик согласовывает рабочий проект с заказчиком и всеми согласовывающими и разрешающими государственными инстанциями. Рабочий проект подробно описывает, что должно происходить внутри производственной системы при переработке продуктов, задаваемых на вход производственной системы в продукт, выходящий из системы.
- Разработчик по рабочей конструкторской, технологической и нормативно-технической документации организовывает закупку или изготовление всего необходимого комплекса оборудования и инструмента, монтирует и налаживает производственную линию и изготавливает опытную партию нового продукта и проводит его всесторонние испытания, по результатам которых производит все необходимые и достаточные доработки продукта, технологии, оборудования и прочего, устраняет все выявленные недостатки и оформляет вторую волну патентов на изобретения, полезные модели, промышленные образцы и торговые марки.
- Маркетологи заказчика оформляют заказ на производство опытно-промышленной партии продукции и проводят пробные продажи на разных рынках. Собранные рекламации, замечания, претензии и пожелания потребителей ложатся в основу окончательной доработки продукта, порождая третью волну патентов, окончательно формируя портфель объектов права интеллектуальной собственности (комплект изобретений, торговых марок, промышленных образцов, ноу-хау, лицензии и др.).
- Заказчик на новых производственных мощностях производит промышленные партии продукции и окупает вложенные средства. На этом этапе цикл заканчивается и одновременно начинается следующий по усовершенствованию продукта с целью поддержания его конкурентоспособности на рынке.
Из сравнения приведенного алгоритма и алгоритма АРИЗ-85-В каждый может сделать свои выводы относительно технологии создания новых технических решений (новшеств) или изобретательских задач.
^ 3.10.4.4. О профессиональном изобретательстве. Фрагменты
1. Квалифицированный изобретатель сродни гроссмейстеру, который играет в шахматы в уме. Для него доска, фигуры и запись последовательности ходов не нужны. Объёмное воображение и хорошая память, опыт, навыки и умения позволяют довести игру до конца, т.е. никакого материального обеспечения не нужно.
Начинающим изобретателям и специалистам низкой квалификации необходимы учителя-наставники или методики по техническому творчеству или по народному - правила игры по изобретательству. Но стать мастером, тем более гроссмейстером, в творчестве (изобретательстве) можно только на основе опыта создания новых технических решений, подтверждённых патентами, как официально признанных достижений мировой новизны с высоким изобретательским уровнем и промышленной применимостью. Методик по техническому творчеству много и одна из них, называемая Теорией решения изобретательских задач (ТРИЗ), как наиболее раскручиваемая и пропагандируемая во второй половине прошлого века, нужна для начинающего изобретателя как шахматная доска и фигуры для начинающего шахматиста. Однако, чтобы стать мастером-изобретателем надо осваивать и пользоваться ТРИЗ как методикой (правилами игры) не менее 10 лет, занимаясь профессионально научно-технической деятельностью по созданию реальных объектов техники по заказам промышленности с проведением по каждому объекту патентно-конъюнктурных исследований, которые дают возможность, как по учебнику, изучать мировой опыт конкретных прошлых и современных технических разработок в динамике развития уровня техники. Продолжая аналогию с шахматной игрой, гроссмейстеры становятся гроссмейстерами благодаря изучению теоретического и практического наследия предшественников, осваивая шахматные композиции наиболее ярких партий, а это аллегорический аналог патентно-конъюнктурных исследований.
2. В нашей жизни проблемы и возможности возникают неожиданно и одновременно в результате постоянно изменяющегося мира вокруг нас, да и нас самих. Проблемы и возможности – это классическая парность (дуализм), которые существуют всегда в виде сообщающихся сосудов в уравновешенном нейтральном состоянии. Как только один из параметров изменился, т.е. нарушилось равновесие, то сразу возникает разность потенциалов – противоречие (проблема) и возможность его устранения путём выявления и описания причин вызвавших нарушение равновесия. Устранить противоречия в системе – это значит изменить условия их возникновения на приемлемые.
Таким образом, смысл научной и инженерной деятельности состоит в том, чтобы проанализировать события прошлого, настоящего и синтезировать управленческое решение на будущие изменения в системе, которые приведут её в состояние динамического равновесия, но с другими параметрами, т.к. прошло время и внешняя среда изменилась. Для синтеза инженерных управленческих решений в конце прошлого века был создан и стал применяться в 21м веке, как основной, системный подход и системный метод решения проблем, ибо любой объект – это система. Этот метод подкреплён многими современными науками: теорией систем, системным анализом, анализом операций, кибернетикой, креатологией и др.
Спрогнозировать (предвосхитить) будущее состояние системы на конкретную дату – это искусство и «высший пилотаж» экспертов-аналитиков по стратегическому менеджменту, т.к. именно они формулируют постановку задачи разработчикам новой техники, которая оформляется в виде технического задания на проектирование или проведение научно-исследовательской работы, если знаний для корректной постановки задачи недостаточно. После постановки задачи начинается этап осмысленной и целенаправленной изобретательской деятельности в жестких рамках, что нужно получить и в каких условиях, с весьма ясной целью для чего.
Изобретать приходится только от недостатка информации о системе и её окружении (внешней среде). Это вариант, когда поставлена задача усовершенствовать существующую систему. Но в большинстве вариантов, изобретать приходится при создании новых систем, когда некорректно поставлена задача на проектирование, т.е. при приблизительности и недостаточности части исходных данных. В обоих случаях нужно добыть недостающие знания исследованиями объекта и его окружения или придумать их, т.е. изобрести, а потом проверить на практике правильность решения.
^ При полноте информации необходимость в изобретательстве отпадает, т.к. нет вопросов и противоречий.
В большинстве случаев при создании чего-то нового возникают организационные (административные) противоречия типа: нужны средства, а их нет, нужны специалисты, а их нет, нужны помещения, а их нет, нужно время, а его нет и т.д. Эти противоречия решают менеджеры. Очередь до изобретателей доходит только тогда, когда всё есть, вплоть до постановки задачи – остаётся сделать неочевидный изобретательский шаг через пропасть незнания в форме принципиально новой идеи - технического решения задачи, обобщённо - создать новизну в технической сфере.
Часто до изобретателей очередь не доходит, поэтому им приходится изобретать то, что хочется или приходит в голову неожиданно, как задел на будущее. Заказов на новые разработки весьма мало, вот и приходится инженерам творить в режиме технической самодеятельности, т.к. остановить творчество невозможно, а если получилось нечто совершенное, то рекламировать свои разработки в публикациях, предлагая инновационным менеджерам открыть и профинансировать новый проект.
Свободный полёт в творчестве – это удовольствие, а творчество в замкнутом пространстве ограничений – это мастерство и искусство – самый тяжкий труд в буднях творчества истинных инженеров. Свободный полёт в творчестве привилегия гуманитариев, а находить выходы из безвыходных положений – удел технарей. Нести тяжкий крест изобретательства – это самопожертвование творчески сильных энтузиастов, поэтому массовое изобретательство невозможно и абсурдно.
3. ТРИЗ – это методика работы с техническими системами и подсистемами, т.к. главное требование этой теории разбить общую задачу на ряд подзадач, которые решают отдельно на известном уровне знаний, устраняя субъективное противоречие в частях и узлах системы, без проектирования появления системного синергетического эффекта. ТРИЗ призвана решать модели реальных задач. Но высокий изобретательский уровень и новизна эксклюзивная возможны только в результате совместного решения клубка задач в единстве и неразрывности, как систему уравнений в математике. Клубок задач – это и есть сущность (душа) любой технической системы, выраженная свойствами синергии и эмерджентости, а в модели задачи, являющейся частью целостной системы, системного свойства получить в принципе невозможно. Как только систему (клубок решенных проектировщиками задач) разделяют на элементы и для пары элементов (вещество – поле или изделие - инструмент) устраняют противоречия, то сразу исчезает качество системы, т.е. её жизнь. Это аналогия с медициной, когда для лечения человека его разделяют на органы, лечат их отдельно, а потом собирают вместе, как было, но при этом, почему-то, жизнь не возвращается. Продолжая аналогию, противоречивую пару в ТРИЗ вырывают из контекста, что изменяет суть, смысл работы и функции этой пары. Если устранить противоречие этой пары и в изменённом состоянии вернуть в систему, то это звено не признают «соседи», как пересаженный орган у человека, а процесс (эффект) отторжения скажется на ухудшении работоспособности всей системы. Вся красота и мудрость любого творения в единстве и борьбе противоположностей, что является основой развития. Если в системе нет компромиссных противоречий, то невозможно её развитие или совершенствование. Но базовый постулат ТРИЗ категорически запрещает любые компромиссы и требует бескомпромиссного искоренения противоречий.
Изобретать – это решать технические задачи на синергетическом уровне, который соответствует сути понятия изобретательский уровень или шаг неочевидности. В ТРИЗ субъективно и искусственно все технические решения (изобретения) классифицировали, разделив на 5 уровней. Истинное изобретение получается, когда создаётся принципиально новая структура технической системы, благодаря которой возникает системное качество (синергия) и появляются новые функции. Новой структуре, как правило, соответствует новый принцип действия. По классификации ТРИЗ таким техническим решениям соответствует изобретения четвёртого уровня. Однако триумф технического творчества (изобретательства) заключается в создании изобретений пятого уровня, когда аналогов нет и создаётся абсолютная новизна на базе научных открытий. По классификации ТРИЗ изобретения первых трёх уровней сложности являются тривиальными инженерными решениями на уровне ремесла – это рационализаторские предложения, для решения таких задач достаточно стандартного инженерного образования и стандартных приёмов решения технических задач, при их тщательном анализе начинает просматриваться логическая очевидность действий и нет скачка качества. В таких «изобретениях» нет силы творчества и оригинальности, ибо не изменяется физический принцип действия.
Когда прототипов нет – это истинное изобретательство, а остальное является типичным инженерным творчеством, для которого и ТРИЗ и другие методы алгоритмирования деятельности не нужны.
- ^ Есть ли будущее у ТРИЗ как теории и других методик
интенсификации технического творчества?
ТРИЗ, являясь продуктом прошлого века, был хорошим инструментом для интенсификации технического творчества (изобретательства) для условий СССР, когда ставилась задача повышения массовости изобретательства, когда заказчиком и владельцем всего было государство. Всё изменилось, и СССР нет, и заказчиками разработок стали многочисленные юридические и физические лица со своими требованиями и причудами, и законодательство стало другим, и достижения науки заставляют менять мировоззрение, и идеологи-последователи ТРИЗ стали коммерсантами, открыв свой бизнес в разных странах.
Дальнейшее развитие ТРИЗ и других методик интенсификации технического творчества возможно, если на основании кибернетики и теории систем удастся разработать алгоритм раскрытия причинно-следственных связей между входом и выходом системы, т.е. если они будут учить теоретически давать ответ на вопрос как изменятся выходные параметры системы при изменении одного или нескольких входных параметров, хотя бы при прочих равных условиях.
Самым ценным в любой теории является объяснение появления новых функций в системе адекватно изменениям её параметров и структуры при соблюдении гармонии с окружающей средой. Решить изобретательскую задачу – это получить новое системное качество или свойство при модернизации старой технической системы, а главное получить новую структуру технической системы, обеспечивающую получение заданных функций при создании новых систем.
Структуру ТРИЗ необходимо сгармонизировать с патентным правом, в котором есть классификации видов и объектов права интеллектуальной собственности (более 20), а изобретения являются лишь одним из них. Изобретать без оформления прав авторства и имущественных прав не имеет практического смысла, ибо остальное – это игра. (Теорию игр уже разработали – она на порядок сложнее ТРИЗ)
Для изобретений теорию и практику изобретательства необходимо разбить на три принципиально разные части:
- методику для процессов (способов, технологий, методов, алгоритмов, программ, превращений одних объектов в другие или одних видов энергии в другие);
- методику для продуктов (конструкций, устройств, изделий, веществ, соединений, смесей, сплавов, композитов, штаммов микроорганизмов, топологий интегральных микросхем, продуктов генной инженерии и др.);
- методику для нахождения применения известных процессов и продуктов по новому назначению.
Своё мнение о достоинствах и недостатках ТРИЗ, после её тщательного изучения и апробации в своей работе, каждый может направить в Международную ассоциацию ТРИЗ. Подробности на сайтах, приведенных в начале раздела.
Так как весьма эффективной альтернативой «рукопашному» изобретательству стали компьютерные системы автоматизированного проектирования (САПР), которые могут делать всё, кроме постановки задачи и генерации идей, то в новом веке информационных технологий необходимо сосредоточиться на искусстве корректной и изящной постановке задач, в процессе которой реализуется истинное творчество создания новой продукции и решается около 70% изобретательской задачи. Остаётся только поработать над вариантами и оптимизацией создаваемого произведения технического искусства.
^ 3.11. Фундаментальный современный метод познания – системный подход
Системный подход - направление методологии исследования, в основе которого лежит рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы.
Говоря о системном подходе, можно говорить о некотором способе организации наших действий, таком, который охватывает любой род деятельности, выявляя закономерности и взаимосвязи с целью их более эффективного использования. При этом системный подход является не столько методом решения задач, сколько методом постановки задач. Как говорится, «Правильно заданный вопрос - половина ответа». Это качественно более высокий, нежели просто предметный, способ познания.
• ^ Основные принципы системного подхода
Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней. Целостность – принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих её элементов и невыводимость из последних свойств целого, зависимость каждого элемента, свойства и отношения системы от его места, функций и т.д. внутри целого. Целостность сохраняет такую цепкую связь своих подсистем и элементов внутри последних, которая сильнее, чем их связи с внешней средой, что и обеспечивает системе возможность самосохранения, самосовершенствования, саморазвития при неизменной качественной определенности.
^ Иерархичность строения, то есть наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня. Каждый компонент системы в свою очередь может рассматриваться как система, а данная система представляет собой один из компонентов более широкой системы. Реализация этого принципа хорошо видна на примере любой конкретной организации. Как известно, любая организация представляет собой взаимодействие двух подсистем: управляющей и управляемой. Одна подчиняется другой.
Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами её отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.
Множественность, позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.
Системность, свойство объекта обладать всеми признаками системы.
Взаимозависимость системы и среды.
•
^ Основные определения системного подходаОсновоположниками системного подхода являются: ссылка скрыта, ссылка скрыта, ссылка скрыта, ссылка скрыта, ссылка скрыта.
ссылка скрыта — совокупность элементов и связей между ними.
ссылка скрыта — способ взаимодействия элементов системы посредством определенных связей (картина связей и их стабильностей).
ссылка скрыта — динамическое изменение системы во времени.
ссылка скрыта — работа элемента в системе.
ссылка скрыта — положение системы относительно других её положений.
ссылка скрыта — такой результат специальной переорганизации элементов системы, когда целое становится больше простой суммы частей.
ссылка скрыта — целенаправленный итерационный процесс получения серии системных эффектов с целью оптимизации прикладной цели в рамках заданных ограничений. Структурная оптимизация практически достигается с помощью специального алгоритма структурной переорганизации элементов системы. Разработана серия имитационных моделей для демонстрации феномена структурной оптимизации и для обучения.
• ^ Основные допущения системного подхода
В мире существуют системы. Системное описание истинно. Системы взаимодействуют друг с другом, а, следовательно, всё в этом мире взаимосвязано.
Следовательно, мир — это тоже система.
• ^ Аспекты системного подхода
Системный подход — это подход, при котором любая система (объект) рассматривается как совокупность взаимосвязанных элементов (компонентов), имеющая выход (цель), вход (ресурсы), связь с внешней средой, обратную связь. Это наиболее сложный подход. Системный подход представляет собой форму приложения теории познания и диалектики к исследованию процессов, происходящих в природе, обществе, мышлении. Его сущность состоит в реализации требований общей теории систем, согласно которой каждый объект в процессе его исследования должен рассматриваться как большая и сложная система и, одновременно, как элемент более общей системы.
Развернутое определение системного подхода включает также обязательность изучения и практического использования следующих восьми его аспектов:
- системно-элементного или системно-комплексного, состоящего в выявлении элементов, составляющих данную систему. Во всех социальных системах можно обнаружить вещные компоненты (средства производства и предметы потребления), процессы (экономические, социальные, политические, духовные и т. д.) и идеи, научно-осознанные интересы людей и их общностей;
- системно-структурного, заключающегося в выяснении внутренних связей и зависимостей между элементами данной системы и позволяющего получить представление о внутренней организации (строении) исследуемой системы;
- системно-функционального, предполагающего выявление функций, для выполнения которых созданы и существуют соответствующие системы;
- системно-целевого, означающего необходимость научного определения целей и подцелей системы, их взаимной увязки между собой;
- системно-ресурсного, заключающегося в тщательном выявлении ресурсов, требующихся для функционирования системы, для решения системой той или иной проблемы;
- системно-интеграционного, состоящего в определении совокупности качественных свойств системы, обеспечивающих её целостность и особенность;
- системно-коммуникационного, означающего необходимость выявления внешних связей данной системы с другими, то есть, её связей с окружающей средой;
- системно-исторического, позволяющего выяснить условия во времени возникновения исследуемой системы, пройденные ею этапы, современное состояние, а также возможные перспективы развития.
Практически все современные науки построены по системному принципу. Важным аспектом системного подхода является выработка нового принципа его использования — создание нового, единого и более оптимального подхода (общей методологии) к познанию, для применения его к любому познаваемому материалу, с гарантированной целью получить наиболее полное и целостное представление об этом материале.