ОБЗОР МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИИ

ВВЕДЕНИЕ

Ускорение научно-технического прогресса, потребовало существенно поднять эффективность труда инженерно-технических работников, создателей новой техники. Повышение эффективности творческой составляющей труда предусматривает овладение широким спектром методических средств. К ним следует отнести и методы поиска новых технических идей и решений. В настоящее время известно немало таких методов. В отечественной литературе они, однако, чаще всего даются разрозненно или небольшими группами и большинство из них поэтому остается незнакомыми широкому читателю.

Настоящая работа представляет собой обзор большой группы методов и имеет целью дать материал для ориентации преподавателя при подготовке к теме "Обзор методов поиска новых технических решений".

Приведенная в работе информация носит, как правило, конспективный характер, поскольку даже краткое изложение всех методов привело бы к непомерному увеличению объема материала. В большинстве случаев здесь поэтому приведены только блок-схемы и краткие характеристики этапов. Не включены в работу и примеры использования методов. Конспективно описаны методы мозгового штурма, морфологического ящика, алгоритм решения изобретательских задач, функционально - стоимостный анализ. Это оправдано тем, что учебные пособия по данным методам готовятся отдельно. По той же причине в работе не нашли отражения разработки в области машинной поддержки процесса поиска новых технических решений.

Несмотря на ограниченный объем материала, где это возможно, будут приводиться полные тексты, перечни рекомендаций и контрольные вопросы.

Структурно материал, приведенный в пособии, разделен на следующие основные разделы:

- методы случайного поиска;

- методы функционально-структурного исследования объектов;

- методы логического поиска;

- проблемно ориентируемые методы.

Первые три раздела включают в себя методические средства, направленные соответственно на: исследование проблемы с целью выявления путей ее решения; поиск вариантов конфигурации объектов, реализующих выбранное направление; на устранение противоречий и согласование работы подсистем в выбранном объекте. В последнем разделе описаны методы, формируемые исходя из конкретных условий, типа решаемой задачи и особенностей занимающегося этим решением (решателя).

Для преподавателей, проводящих занятия по теме "Обзор методов поиска новых технических решений", представляется целесообразным дать следующие методические рекомендации.

Большое число методов, приведенных в работе, не означает, что все они должны рассматриваться в обзорном курсе. Избыточность их позволит преподавателю формировать курс с учетом специфики аудитории и особенностей решаемых ими задач.

Было бы полезным разделить выделенные на тему 12 часов на две части (например, по 6 часов каждая) и изложить материал в два приема - в начале изучения третьего раздела курса и после подробного изучения основных методов, представленных в курсе.

Соответственно такому делению, естественно, должны меняться и цели преподавателя при организации занятий. Первая часть, предваряющая изучение основного материала, несет обзорную функцию, предназначена для введения слушателей в проблему, а вторая, следующая за основными методами, предназначена для углубленной проработки того направления, которое вызвало наибольший интерес аудитории.

Целесообразно иллюстрировать, где это возможно, использование методов или их отдельных элементов примерами. В первую очередь, это должны быть собственные примеры, близкие аудитории. Выявление и подготовка необходимого для этого материала - сложный процесс и начинать его имеет смысл задолго до проведения занятий. Примеры и иллюстрации, разбор задач можно найти в литературе, рекомендованной практически по каждому методу. Большая часть списка литературы о методах до сих пор, к сожалению, не переведена на русский. Подготовку иллюстративного материала по подобным методам следует поэтому взять под особый контроль.

При изучении материала полезно постоянно подчеркивать, что каждый метод имеет свой особый смысл и позволяет эффективно работать только в определенной области. Абсолютизация того или иного метода может привести лишь к узости понимания и с появлением новых задач рано или поздно потерпит крах. Следовательно, выбор метода для практической работы должен проводиться с учетом особенностей задачи.

Важно учитывать и то, что методы поиска это не только средства решения проблем, но и психологические инструменты. В своем большинстве они представляют программы, организующие выполнение решающим задачу определенных действий. Выбор метода должен быть поэтому связан и с личностью решающего задачу. В процессе проведения занятий целесообразно обращать внимание на реакцию аудитории и отдельных ее представителей на те или иные методы и фиксировать свои наблюдения. Средства, помогающие человеку более эффективно решать стоящие перед ним творческие задачи, предлагались, как известно, давно. Так, еще древнегреческий философ Эпикур предлагал получать требуемое путем комбинации элементарных частей, составляющих предметы. Из Древней Греции пришло к нам и восклицание Архимеда "Эврика!" (Нашел!), составившее впоследствии основу названия науки о творческом мышлении - эвристики.

Специальные произведения о творческом поиске начали появляться в XVII-XVIII веках, хотя еще за два столетия до нашей эры Архимед разработал специальный конструктор-тренажер для начинающих изобретателей. Определенный подъем испытывает это направление в конце XIX - начале XX в., т.е. в эпоху промышленных революций. Изобретателям требовалась помощь и она появилась. В России, например, были широко известны работы П. К. Энгельмейера [1], С. М. Василевского, П. М. Якобсона [2]. В них описывались этапы работы изобретателя, давались первые советы по ее упорядочению и упрощению.

Практический интерес для современного изобретателя в этом плане представляет работа А. К. Гастева - одного из первых советских теоретиков методов поиска, предложившего еще в 20-х годах интересные и весьма полезные для изобретателей рекомендации [3].

Работа А. К. Гастева интересна тем, что в ней перечисляются качества, присущие не столько какому-то конкретному изобретателю, сколько совершенно необходимые каждому, кто хочет изобретать, находить новые, ранее неизвестные технические решения.

Подобные рекомендации для изобретателей появлялись и позже. В область инженерной практики начиная с 30-х годов начали вторгаться методы принципиально нового поколения. Это были уже не просто советы, а скорее инструкции, которые не говорили о творчестве вообще, а сводили его к совокупности конкретных процедур, требовали ответов на конкретные вопросы. Так на арену вышли инженерные методы поиска новых технических решений.

МЕТОДЫ СЛУЧАЙНОГО ПОИСКА

Метод мозгового штурма

Метод мозгового штурма один из наиболее известных и применяемых для коллективного поиска решений. Его создал в 30-е годы американский исследователь А. Осборн. Основная цель метода - настроить группу специалистов так, чтобы каждый из них сделал как можно больше предложений по обсуждаемой проблеме. Работу проводят в несколько этапов: подготовка, проведение штурма, оценка и отбор идей, проработка и развитие наиболее ценных из них [4].

На этапе подготовки четко формулируют и записывают (в общих понятиях) задачу, затем ее разбивают на максимальное число подзадач. При этом можно использовать специальные вопросы: почему это необходимо, где должно быть сделано, кто должен сделать, что конкретно и как должно быть сделано и др. В подготовку включают также подбор фактического материала (аналог объекта, данные о принципах действия, причинах неудач, о различного рода ограничениях и т. п.). На этом же этапе осуществляют выбор участников поисковой группы, которые делятся на генераторов (люди, обладающие богатым творческим воображением и фантазией) и экспертов (люди с аналитическим складом мышления, квалифицированные специалисты). Эксперты не принимают участия в поиске решений. Они их затем оценивают.

Благодаря определенным правилам организации и проведения мозгового штурма (запрет критики высказываемых идей, психологическая совместимость участников, поощрение шуток, каламбуров, заинтересованность участников, свободная непринужденная форма обсуждения и др.) за короткий промежуток времени можно получить большое число самых разнообразных решений стоящей перед участниками задачи. Из этих идей затем эксперты выбирают и развивают наилучшие. Предварительного обучения участников не требуется, обычно бывает достаточно инструктирования. Руководит мозговым штурмом так называемый ведущий - специалист, имеющий опыт проведения научных дискуссий и постановки проблем. Число участников обычно составляет 5-15 человек, штурм длится 30-45 мин. Обсуждение проводят в быстром темпе. Все идеи фиксируют, для чего используют запись на магнитофоны или стенографию.

Существует несколько разновидностей мозгового штурма. В частности, известен вариант, когда участники записывают свои идеи самостоятельно на специальных карточках (на это дается 10 мин), а затем по очереди зачитывают их вслух, остальные записывают на своих карточках мысли, вызванные услышанным. Запись идей на карточках сокращает время, необходимое для классификации результатов.

Определенный интерес представляет так называемый обратный мозговой штурм. Его используют для решения конкретных задач. На первом этапе все внимание концентрируют на выявлении всевозможных недостатков объекта. Анализ вскрывает недостатки, ограничения, дефекты и противоречия, имеющиеся в конкретной идее или техническом объекте, который требуется разработать или усовершенствовать. Предварительную их оценку проводят участники сессии, более тщательную - эксперты, которые вычеркивают явно ошибочные утверждения, уточняя тем самым перечень обнаруженных недостатков. На втором этапе обратного штурма ведут поиск путей ликвидации недостатков, причем используют правила обычного мозгового штурма.

Один из основных недостатков мозгового штурма - отсутствие времени на глубокое осознание задачи. Кроме того, для многих людей более эффективным является процесс индивидуального творчества.

С целью устранения этих недостатков Дж. В. Хефеле был предложен так называемый метод записной книжки.

Метод записной книжки Хефеле

В соответствии с рекомендациями, данными Дж. В. Хефеле, тему задают участникам задолго до проведения коллективного обсуждения - сессии. Им также раздают записные книжки, в которых два раза в день необходимо фиксировать свои идеи. Эту организационную форму дополняют методическими рекомендациями; участникам выдают также опросные листы со списком контрольных вопросов [5].

Имеет смысл привести здесь некоторые из этих вопросов.

Можно ли использовать конструкцию в других целях, если ничего не менять или произвести незначительные изменения?

С чем можно сравнить конструкцию?

Что можно в ней изменить?

Что можно увеличить (количество, время, частоту, прочность, высоту, длину, толщину, стоимость, число компонентов и т. д.)?

Что можно уменьшить?

Можно ли заменить конструкцию (или ее составные части) на что-нибудь?

Что можно сделать наоборот?

Следует отметить, что при использовании опросного листа каждый из вопросов поочередно видоизменяют до тех пор, пока он не оказывается прямо относящимся к поставленной проблеме, совершенствуемому объекту. Дж. В. Хефеле указывает, что постановку того или иного вопроса нельзя считать правильной или неправильной, так как вопросы всего лишь заготовки для выявления оптимальных вариантов. Некоторые вопросы следует иметь в виду на протяжении всего исследования. К их числу относится, например, вопрос: "что можно сделать наоборот", имеющий, по мнению автора метода, большую эвристическую ценность.

В книге Дж. В. Хефеле "Творчество и новаторство" приведены примеры таких переходов "наоборот". Это, в частности, гидравлический цилиндр: движется поршень - движется цилиндр; вагонетка на колесах - рольганг; вращающаяся стрелка - вращающийся циферблат; растягивающая пружина - сжимающая пружина [5].

Метод фокальных объектов

Этот метод предложен американским специалистом Ч. Вайтингом и применяется с целью поиска новых, оригинальных вариантов исполнения заданного объекта, поиска совместимых с ним дополнительных функций. Принцип метода состоит в переносе на заданный объект новых, ярких, неожиданных свойств, качеств и выявлении оригинальных и эвристически ценных сочетаний [6].

Последовательность шагов выполнения этого метода следующая.

1. Формулируют цель работы (определяют совершенствуемый объект и цель его совершенствования).

2. Произвольно выбирают по памяти либо из каталогов, словарей, случайных книг несколько объектов или их называют участники работы.

3. По каждому из случайно выбранных объектов составляют перечень характеристик, признаков.

При этом целесообразно предложить участникам работы выполнить второй и третий шаги до оглашения объекта анализа, что позволяет осуществлять выбор характеристик непредвзято.

4. Признаки случайно выбранных объектов переносят на совершенствуемый объект.

5. Производят анализ полученных сочетаний, при этом обращают особое внимание на внешне несовместимые, "дикие" сочетания, развитие которых, как правило, приводит к наиболее интересным решениям.

6. Проводят оценку полученных решений.

В США метод широко применяется для поиска новой рекламы, оригинального оформления товаров. В отечественной практике метод нашел применение при поиске и совершенствовании объектов массового спроса. Метод может быть полезен и как средство тренировки фантазии, воображения.

Метод гирлянд ассоциаций и метафор

Метод предложен советским исследователем Г. Я. Бушем. Его цель - обеспечить поиск разработчиком решения изобретательских задач при дефиците информации, т. е. при невозможности использовать логические средства. В этом случае одним из средств служит использование цепочек (гирлянд) ассоциаций и метафор, что позволяет совершить переход в новую область знаний, интерпретировать по-новому ранее разрабатываемые идеи. Таким образом в качестве своеобразного информационного фонда выступает ассоциативная память разработчика [7, 8)

Основными этапами метода при совершенствовании заданного объекта являются следующие.

1. Определение синонимов объекта и образование из них первой гирлянды - гирлянды синонимов.

2.. Произвольный выбор случайных объектов. Совершенно произвольно, любым способом, например, на память или из энциклопедического словаря выбирают несколько имен существительных, которые не обязательно должны обозначать даже технические объекты. Из отобранных слов образуют вторую гирлянду - гирлянду случайных объектов.

3. Составление комбинаций из элементов гирлянды синонимов и гирлянды случайных объектов. Комбинацию составляют из двух элементов, соединив последовательно каждый синоним рассматриваемого объекта с каждым случайным объектом.

4. Составление перечня признаков случайных объектов. Определяют их признаки. При этом необходимо определить возможно большее число признаков в течение ограниченного времени, например, за две-три минуты. Успех поиска в значительной степени зависит от широты охвата признаков случайных объектов. Целесообразно поэтому перечислять как основные, так и второстепенные, малозначительные признаки. Для удобства можно составлять таблицу признаков.

5. Генерирование идей путем поочередного присоединения к техническому объекту и его синонимам признаков случайно выбранных объектов. Аналогично образуют перечень новых конструкций, получаемых путем поочередного присоединения к гирлянде синонимов признаков других случайных объектов.

6. Генерирование гирлянд ассоциаций. Из признаков случайных объектов, выявленных на четвертом шаге, генерируют гирлянды свободных ассоциаций. Для каждого отдельного признака гирлянды могут быть практически неограниченной длины, поэтому генерирование следует ограничить по времени или по числу элементов гирлянды. Если генерирование гирлянды ассоциаций осуществляют в коллективе, то каждый его член занимается этим самостоятельно.

7. Генерирование новых идей. К элементам гирлянды синонимов технического объекта поочередно пытаются присоединить элементы гирлянд ассоциаций. На этом шаге решают вопрос, есть ли среди сочетаний синонимов технического объекта с элементами гирлянд ассоциаций достаточное число оригинальных и заманчивых идей. Если по предварительной оценке таких идей мало, можно продолжать образовывать гирлянды ассоциаций, начиная с какого-нибудь нового элемента гирлянд, созданных на шестом шаге.

8. Оценка, и выбор рациональных вариантов идей. Генерирование новых вариантов решения задач на предыдущих шагах обычно дает достаточно большое множество вариантов. Среди множества нерациональных, тривиальных и даже нелепых идей, как правило, всегда найдутся оригинальные и рациональные. Отбор вариантов рекомендуется производить в несколько этапов.

Сначала вычеркивают явно нерациональные варианты, затем отбирают оригинальные сомнительной полезности, но привлекающие своей неожиданностью. Список таких вариантов целесообразно изучить с привлечением экспертов или творческою коллектива. В список рациональных решений включают варианты, наилучшим образом отвечающие поставленным целям и требованиям производства.

9. Отбор наилучшего варианта из рациональных осуществляют разными способами. Весьма простым и эффективным является способ экспертных оценок.

Автор указывает, что приведенная модификация метода является упрощенной и рекомендует расширять и усиливать ее с помощью таких дополнительных процедур, как, например, метафорическое описание и анализ проблемной ситуации, построение этимологических и парадигматических гроздей понятий и их интерпретация, построение и интерпретация гроздей и гирлянд метафор.

С методом Г. Я. Буша смыкается система "КАРУС".

Система "КАРУС"

Метод конструирования, получивший название системы "Карус", разработан также советским исследователем В. А. Моляко [9]. Он включает пять основных стратегий.

1. Стратегия аналогизирования или поиск аналогов связана с использованием ранее известного объекта или его части, отдельной функции при создании нового объекта.

2. Стратегия комбинирования (или комбинаторные действия) предусматривает совместное использование самых разнообразных объектов и их функций для построения нового объекта. Данная стратегия, по мысли автора, связана с различными перестановками, уменьшением и увеличением размеров, изменением расположения деталей в уже существующей конструкции.

3. Стратегия реконструирующая (или реконструктивные действия) основывается на реализации принципа "наоборот". Если, например, в конструкции выполнялось вращательное движение, то при реализации реконструирующей стратегии может быть изменено направление вращения или даже тип передачи, прямоугольная деталь заменена круглой и т. д. По мнению автора системы, данная стратегия реализует самый творческий подход.

4. Универсальная стратегия связана с применением аналогизирования, комбинирования и реконструирования.

5. Стратегия случайных подстановок дополняет классификацию стратегий до полной. Суть таких подстановок состоит в отказе от плана и осуществлении поиска вслепую.

Все пять перечисленных стратегий направлены, по мнению автора, на структурно-функциональные преобразования. Эти стратегии в рамках метода осуществляют с помощью конкретных действий, сочетание которых составляет определенную тактику.

Ниже приводятся основные тактики.

Тактика интерполяции предусматривает включение в уже имеющийся объект какой-либо новой части, которая будет соответствовать искомой функции.

Тактика экстраполяции связана с внешним добавлением того или иного элемента к объекту.

Тактика редукции основана на уменьшении размеров, скоростей и т. п.

Тактика гиперболизации предполагает увеличение размеров, форм, скоростей.

Тактика дублирования связана с точным использованием в новом объекте известной детали, узла или функции.

Тактика размножения предусматривает использование в объекте не одной, а двух и более одинаковых деталей или же одну и ту же функцию выполняют несколько элементов, узлов.

Тактика замены направлена на полную замену в объекте определенной детали, узла.

Тактика модернизации направлена на приспособление объекта к новым условиям.

Тактика конвергенции связана с преобразованиями, которые основываются на сочетании в какой-то части двух противоположных особенностей или структур (например, в устройстве используют возвратно-поступательное движение в сочетании с колебательным).

Тактика деформации (трансформации) предполагает определенные изменения, например, устройства, которые, однако, не влияют на сущность структуры или функции.

Тактика интеграции означает, что из уже известных частей производят построение какого-то нового объекта.

Тактика базовой детали подразумевает использование какой-то одной части объекта, которая служит основой для последующего построения всех остальных частей.

Тактика автоматизации связана с выделением в целом объекте какой-то отдельной части и последующей перестройкой других частей.

Тактика последовательного подчинения предусматривает действия по цепи в определенной последовательности, когда поочередно строят все части объекта без пропусков.

Тактика смещения или перестановки направлена на изменение расположения какой-либо детали в пределах одного и того же объекта.

Тактика дифференциации направлена на специальное разделение структур и функций в объектах.

Кроме перечисленных выше тактик, в системе "Карус" применяют и следующие методы.

Метод временных ограничений (МВО) предусматривает тренировку с целью учета влияния временного фактора на умственную деятельность, а также решение задач в условиях дефицита информации.

Метод внезапных запрещений (МВЗ) заключается в запрещении решающему задачу использовать определенные средства (как правило, хорошо освоенные). Применение этого метода дает возможность тренировать гибкость мышления.

Метод скоростного эскизирования (МСЭ) применяется для диагностики мыслительной деятельности, способствует повышению контроля над этой деятельностью.

Метод новых вариантов (МНВ) основан на требовании находить все новые варианты решения задачи.

Метод информационной недостаточности (МИН) применяется тогда,.когда ставится задача особой активизации деятельности на первых этапах решения. Суть этого метода состоит в постановке задачи при явном недостатке данных, необходимых для решения. Недостающую информацию выдают только по запросу обучаемых.

Метод информационной перенасыщенности (МИП) основывается соответственно на включении в условие задачи заведомо излишних сведений.

Метод абсурда (МА) заключается в предложении решить заведомо невыполнимую задачу и применяется для выявления стиля творческой деятельности.

Метод ситуационной драматизации (МСД) связан с введением помех в ход решения. Это могут быть вопросы преподавателя, сбивающие с хода решения задачи, или введение в процессе работы новых условий.

Анализ методов, используемых в системе "Карус", показывает, что по своей сути они служат упражнениями, предназначенными для индивидуальной работы.

Опытными изобретателями был предложен ряд дополнительных средств, которые помогают разработчику находить лучшие идеи. Таков, например, перечень рекомендации, предложенный американским исследователем Э. Криком [10].

Перечень рекомендации Крика

1. Приложить необходимые усилия. Творить без умственных усилий нельзя.

2. Не погружайтесь слишком глубоко в трясину подробностей. Если увязнете в ней, будет трудно обратиться к радикально иным идеям. Старайтесь вначале мыслить широко, концентрируя внимание на решении в целом и откладывая рассмотрение деталей на более поздний срок. Начав же разрабатывать подробности первого найденного "хорошего" решения, вы помешаете себе и не сможете уже думать по-другому. Вдобавок, если Вы все же так поступите и в конце концов придете к наилучшему решению, Вы отдадите предпочтение первому, поскольку на выяснение его деталей уже затрачено много времени и сил.

3. Чаще спрашивайте себя: почему? Настойчивое применение этого простого, но очень действенного вопроса особенно полезно. Выясняйте таким образом основные цели поставленной задачи, ограничения, характеристики существующих и предполагаемых решений и т. д.

4 Отыскивайте побольше возможных решений. Если суметь найти максимальное число решений, то среди них, наверное, окажутся и полезные.

5. Избегайте консерватизма. Пусть не смущают идеи, радикально отличающиеся одна от другой. Если удалось сделать большой скачок, всегда имеется тенденция вернуться и отказаться от достигнутого. Кажется естественным брать идеи, испытанные временем. Они поэтому пользуются большим доверием. Избегайте поспешных решений. Не торопитесь отвергнуть найденное. Некоторые идеи при первом рассмотрении могут показаться незаслуживающими внимания или даже бесполезными. Естественно поэтому стремление сразу же отбросить их. Но таким образом можно лишиться некоторых достойных рассмотрения решений. Более того, через некоторое время эти идеи могут быть после небольшой модификации применены. Одно из качеств квалифицированного инженера - его настойчивость в применении новых идей, радикально отличающихся от всех предыдущих.

6. Избегайте преждевременного удовлетворения проделанной работой. Не соблазняйтесь первой встретившейся "хорошей" идеей или улучшающей уже имеющееся решение, когда на самом деле оправданы дальнейшие поиски. Весьма легко оказаться ослепленным блеском первой попавшейся идеи и пренебречь дальнейшими активными поисками. Есть отличный способ избе жать этого. Нужно всегда считать, что имеется решение лучшее, чем известное. Если вы последуете такому правилу, будете редко ошибаться.

7. Обращайтесь за идеями к аналогичным задачам. Попробуйте мысленно решить аналогичные задачи, но в иных ситуациях.

8. Консультируйтесь с другими. Активно собирайте информацию от инженеров, заказчиков, потребителей, продавцов и др. Такие беседы не только расширяют знания инженера, но и могут натолкнуть его на правильную мысль.

10. Попытайтесь отвлечься от существующих решений, хотя это и нелегко. Существующие решения "давят" своим авторитетом, однако при определенной дисциплине ума отвлечься от них можно.

11 Попробуйте групповой метод поиска новых решений.

12. Всегда помните о неограниченных возможностях человека в процессе создания идей. Если инженер постоянно отдает себе отчет в том, что могут возникнуть ложные ограничения, если старается не быть чрезмерно консервативным, и не делать поспешных выводов, он, значит, делает важный шаг в преодолении тенденций, которые буквально "душат" изобретательность.

Любопытную систему правил поиска новых решений предложили английские инженеры М. Тринг и Э. Лейтуэйт [11].

Правила Тринга и Лейтуэйта

1. Четко сформулировать задачу.

2. Видеть некую человеческую потребность и попытаться найти лучший способ удовлетворить ее.

3. Если задача имеет два и более различных решений, каждое из которых обладает достоинствами и недостатками, необходимо провести анализ каждого решения и выяснить, нельзя ли сделать усовершенствования, улучшающие технические и экономические показатели этих решений применительно к поставленной задаче.

4. Когда задача выбрана, следует определить главную и дополнительную цель изобретения, а также ограничения, накладываемые на решение задачи.

5. Создать при решении задачи эмоциональный заряд. Весьма полезно для этого установить жесткие сроки, применить метод "высиживания", систематической работы над изобретением, использовать мозговой штурм группы людей.

6. После того, как найдена стоящая идея, необходимо пользоваться методом последовательных приближений. Не следует при этом конкретизировать идею больше, чем это нужно для перехода к следующему этапу работы. Важно всегда оставлять для себя как можно более широкий выбор.

7. Для проверки идеи рекомендуется перечень контрольных вопросов:

    a) не противоречит ли идея законам техники;

    b) работоспособно ли найденное техническое решение;

    c) отвечает ли идея планируемым параметрам;

    d) будет ли найденное решение надежным и простым в эксплуатации;

    e) можно ли осуществить изобретение на базе известных материалов и с применением существующих технологий;

    f) возможно ли управлять им и регулировать его при необходимости;

    g) будет ли изобретение дешевым;

    h) какова будет стоимость его эксплуатации и обслуживания;

    i) каков будет срок службы;

    j) как часто возможны поломки и будут ли они иметь катастрофические последствия.

Широко известны также применяемые для этих же целей списки вопросов А. Осборна и перечней Т. Эйлоарта [12].

Список контрольных вопросов Осборна

1. Какое новое применение технического объекта можно предложить? Возможны ли новые способы применения? Как модифицировать известные способы применения?

2. Возможно ли решение изобретательской задачи путем приспособления, упрощения, сокращения? Что напоминает данный технический объект? Вызывает ли аналогия новую идею? Имелись ли в прошлом аналогичные проблемные ситуации, которые можно использовать? Что можно копировать? Какой технический объект нужно опережать?

3. Какие модификации технического объекта возможны? Приемлема ли модификация путем вращения, изгиба, скручивания, поворота? Какие изменения назначения (функции), движения, цвета, запаха, формы, очертаний можно применить? Другие возможные изменения?

4. Что можно увеличить в техническом объекте? Что можно присоединить? Возможно ли увеличение срока службы, воздействия? Имеет ли смысл увеличить частоту, размеры, прочность, повысить качество? Можно ли присоединить новый градиент, продублировать? Возможны ли мультипликации рабочих органов, позиций или других элементов? Целесообразно ли преувеличение, гиперболизация элементов или всего объекта?

5. Что можно в техническом объекте уменьшить или заменить? Можно ли что-нибудь уплотнить, сжать, сгустить, сконденсировать, применить способ миниатюризации, укоротить, сузить, отделить, раздробить, приумножить?

6. Что в техническом объекте можно заменить? Что и сколько можно замещать в нем, использовать другой ингредиент, другой материал, другой процесс, другой источник энергии, другое рас положение, другой цвет, звук, освещение?

7. Что можно преобразовать в техническом объекте? Какие компоненты допустимо взаимно заменить? Можно ли изменить модель, разбивку, разметку, планировку, последовательность операций? Можно ли транспонировать причину и эффект, изменить скорость или темп, режим?

8. Что можно в техническом объекте сделать наоборот? Нельзя ли поменять местами противоположно размещенные элементы или повернуть их задом наперед, низом вверх, поменять местами? Нельзя ли поменять полярность, перевернуть зажимы?

9. Какие новые комбинации элементов технического объекта возможны? Можно ли создать смесь, сплав, новый ассортимент, гарнитур? Можно ли комбинировать секции, узлы, блоки, агрегаты, цепи? Можно ли комбинировать признаки, идеи?

Перечень рекомендации и вопросов Эйлоарта

1. Перечислить все качества и определения предполагаемого изобретения. Изменить их.

2. Сформулировать задачи ясно. Попробовать новые формулировки. Определить второстепенные, аналогичные задачи и выделить главные.

3. Перечислить недостатки имеющихся решений, их основные принципы, новые предположения.

4. Набросать молекулярные, биологические, химические, экономические и другие аналоги, пусть даже фантастические.

5. Построить математическую, гидравлическую, электронную, механическую и другие модели (модели точнее выражают идею, чем аналогии).

6. Попробовать различные виды материалов и энергии: газ, жидкость, твердое тело, гель, пена, паста и др.; тепло, магнитная и электрическая энергии, свет, сила удара и т. д.; различные длины волн, поверхностные свойства и т. п.; переходные состояния: замерзание, конденсация, переход через точку Кюри и т. д.; эффекты Джоуля-Томпсона, Фарадея и др.

7. Установить варианты зависимости, возможные связи, логические совпадения.

8. Узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных в данном деле людей.

9. Устроить весьма свободное групповое обсуждение, особенно во время непринужденной беседы, выслушивая каждую идею без критики.

10. Попробовать так называемые "национальные" решения: хитрое шотландское, всеобъемлющее немецкое, расточительное американское, сложное китайское и т. д.

11. Не расставаться с проблемой во время сна, идя на работу, на прогулке, во время купания, в поезде, при игре. Надо быть всегда с ней, с проблемой.

12. Стараться находиться в стимулирующей обстановке (технические музеи, магазины дешевых вещей, свалки лома), просматривать много журналов.

13. Набросать таблицу цен, величин, перемещений, типов материалов и т. д. для разных решений проблемы и ее частей, поискать пробелы в решениях или новые комбинации.

14. Определив идеальное решение, разрабатывать возможные.

15. Видоизменить решение проблемы с точки зрения времени (скорее или медленнее), размеров, вязкости и т. п.

16. В воображении "залезть" внутрь объекта.

17. Определить альтернативные проблемы и системы, которые изымают определенное звено из цепи и таким образом создают нечто совершенно иное, уводя в сторону от нужного решения.

18. Уточнить, чья это проблема. Почему его?

19. Кто придумал это первым? Какова история вопроса? Какие ложные толкования этой проблемы имели место?

20. Кто еще решал эту проблему и чего добился?

21. Определить общепринятые граничные условия и причины их установления.

Список и перечень Т. Эйлоарта очень интересен тем, что в нем рекомендации и вопросы выстроены не в случайном порядке. Это уже не просто список или перечень, а скорее подобие методики. Еще больший интерес в этом плане представляет собой перечень советов и вопросов, предложенный Д. Пойа [13].

Перечень советов и вопросов Пойа

1. Понимание задачи. Нужно ясно понять постановку задачи. Что неизвестно, что дано, в чем состоит условие, возможно ли его удовлетворить? Достаточно или нет это условие для определения неизвестного? Не чрезмерно ли оно, не противоречиво ли? Сделайте чертеж, введите подходящие обозначения, разделите условие на участки и постарайтесь записать их.

2. Составление плана решения. Нужно найти связь между данными и неизвестными. Если не удается сразу обнаружить эту связь, возможно будет полезным рассмотреть вспомогательные задачи. В конечном счете необходимо прийти к плану решения.

Не встречалась ли раньше эта задача, хотя бы в несколько иной форме? Известна ли какая-нибудь родственная задача? Не знаете ли теоремы, которая могла бы оказаться полезной? Рассмотрите неизвестное и постарайтесь вспомнить знакомую задачу с тем же или подобным неизвестным. Если есть задача, родственная данной и уже решенная, нельзя ли ею воспользоваться, применить ее результаты? Имеет ли смысл ввести какой-нибудь вспомогательный элемент, чтобы стало возможным воспользоваться прежней задачей? Нельзя ли ее иначе сформулировать, и еще иначе?

Вернитесь к определениям. Если не удастся решить данную задачу, попытайтесь сначала решить сходную. Можно ли придумать более доступную сходную задачу, более общую и более частную или же аналогичную задачу? Постарайтесь решить часть задачи. Сохраните только часть условия, отбросив остальное. Насколько определенным окажется тогда неизвестное, как оно может меняться? Нельзя ли извлечь что-либо полезное из данных или придумать другие данные, из которых можно было бы определить неизвестное? Нельзя ли изменить неизвестное или данные или, если необходимо, и то, и другое так, чтобы новое неизвестное и новые данные оказались ближе друг к другу? Все ли данные и все ли условия использованы? Приняты ли во внимание все существенные понятия, содержащиеся в задаче?

3. Осуществление плана. Осуществляя план решения, контролируйте каждый свой шаг. Ясно ли, что предпринятый шаг правильный? Сумеете ли доказать, что он правилен?

4. Взгляд назад. Нельзя ли проверить результат и ход решения?

Специализированные списки подобных контрольных вопросов и рекомендаций в настоящее время распространены довольно широко и их эффективно применяют.

Как правило, все методы проектирования в качестве начальной информации, необходимой для проведения работ, требуют указания на выполняемую будущим объектом функцию. При этом за кадром остается вопрос, как формулировать сами функции. Один из немногих источников, в которых даются рекомендации по постановке целей, - книга X. Ясухисо "Идея и разработка товаров широкого потребления" [14].

Постановка новых целей

Рекомендации X. Ясухисо разработаны на основе опыта японских фирм и предназначены в основном для производителей товаров широкого спроса. Автор определяет несколько основных источников рождения новых идей потребительских товаров.

В качестве первого источника выступают претензии потребителей к уже выпускающимся товарам. Отмечается, что в настоящее время фирмы - производители относятся к претензиям потребителей не как к чему-то позорящему, а в основном как к источнику новых идей. Схема работы с претензиями имеет следующий вид:

а) претензии потребителя;

б) обработка претензий;

в) анализ информации о претензиях;

г) усовершенствование товаров. Разработка ассортимента новой продукции.

Вторым источником является учет того факта, что потребитель, покупая товары, стремится обрести надежность и устойчивость своей жизни. Источником новых идей поэтому может быть анализ тревожащих население сторон жизни. К важнейшим из них, по мнению автора, относятся: здоровье, воспитание и образование детей, опасность отравления пищевыми и лекарственными веществами, преступления, предупреждение преступлений, несчастные случаи на транспорте и в быту, землетрясения.

Беспокойство и тревога рождает новые потребности. Их надо анализировать и думать о предоставлении новых услуг.

Третьим источником информации является анализ причин отсутствия спроса на неходовые товары. В книге X. Ясухисо [14] приводится перечень возможных причин отсутствия сбыта товара, даются краткие рекомендации по устранению этих негативных явлений. В частности, в процессе анализа может появиться идея нового или значительно более усовершенствованного товара.

Четвертый источник - анализ изменения ценностей потребителей. Отмечается, что в основном ценности меняются весьма медленно, однако энергетический кризис 1973 г., эпидемии и другие подобные явления часто приводят к быстрому и существенному изменению ценностей.

Последний, пятый по счету источник информации - анализ образа жизни "странных" личностей. Обычный потребитель товаров живет стереотипами, формируемыми самими товарами. Выход на новые потребности у него встречается крайне редко и не в явно выраженной форме. Более ценным источником идей будет исследование людей, живущих по своим законам, нонконформистов, то есть людей, которые представляются окружающим странными.

Предлагаемые японским автором рекомендации не могут считаться связным методом, это скорее набор приемов. Однако ценность состоит в том, что в них затронут самый ранний этап работы - формирование цели разрабатываемого изделия.

-------

Закономерным этапом развития средств, увеличивающих разнообразие генерируемых идей, является осознание и использование психических механизмов генерации идей. Проводимые, в частности в ГДР, исследования позволяют заметить некоторое соответствие между основными логическими этапами работы по созданию новых решений и психологическими механизмами, реализуемыми в процессе творческой мыслительной деятельности [15].

Так, в работе группы исследователей ГДР предложена общая структура процесса изобретения: постановка проблемной задачи; исследование поставленной проблемы, ее уточнение; поиск идей, приводящих к решению, оценка идей и выбор наиболее приемлемой идеи (решение задачи). Эти же исследователи указывают, что процесс изобретения основывается на реализации решающим задачу следующих элементов: идентификация, уточнение, анализ, абстрагирование, генерирование (оно состоит, в свою очередь, из таких компонентов, как вариации, комбинации, аналогии, ассоциации), конкретизация, синтезирование, оценивание и решение. Работы, подобные исследованиям, проводимым в ГДР, не являются методами в чистом виде. Но они тем не менее играют определенную роль в процессе разработки основ методологии, поскольку в них осуществляется процесс подведения научной базы под эмпирически найденные приемы и методы. Выявленные механизмы используют для организации процесса творческого поиска профессионалами в области решения поисковых задач.

Синектика

Слово "синектика" в переводе с греческого означает совмещение разнородных элементов. Метод синектики предложил американский исследователь У. Гордон в середине 50-х годов [16 и 17].

В основу синектики положен мозговой штурм. Однако обычный мозговой штурм проводят люди, которые не обучены специальным творческим приемам. Синектика же предполагает создание постоянных групп мозгового штурма. Такие группы, накапливая приемы, опыт, естественно, работают плодотворнее случайно подобранных коллективов. Синектика широко использует аналогии и ассоциации, помогающие находить новые идеи.

Решение задачи синектическая группа начинает ознакомлением с "проблемой, как она дана" (ПКД), затем уточняя превращает ее в "проблему, как она понимается" (ПКП). Далее группа осуществляет собственное решение, основанное, как пишет У. Гордон, на превращении непривычного в привычное и привычного в непривычное, т. е. на систематических попытках взглянуть на задачу с какой-то новой точки зрения и тем самым сбить психологическую инерцию. Достигается это двумя путями: применением аналогий и развитием неожиданных сочетаний, ассоциаций.

В синектике используют четыре вида аналогий. Прямая аналогия (ПА) предусматривает сравнение совершенствуемого объекта с более или менее аналогичным объектом из другой отрасли техники или с объектом живой природы. Личная аналогия (ЛА) или, как ее еще называют,эмпатия базируется на том, что решающий задачу вживается в образ совершенствуемого объекта, пытаясь выяснить возникающие при этом чувства, ощущения. Символическая аналогия (СА) является обобщенной, абстрактной аналогией. Фантастическая аналогия (ФА) предусматривает введение в задачу каких-нибудь фантастических существ, выполняющих то, что требуется по условиям задачи.

Ход синектического заседания (сессии) обязательно записывают на магнитофоне, а затем тщательно изучают запись с целью совершенствования тактики решения.

Определенный интерес представляет набор требований к участникам работы (синекторам). Эти требования следующие:

- уметь абстрагироваться от обычного суждения, мысленно отвлечься от обследуемого объекта, выделить сущность задания и побороть привычный ход мышления;

- иметь склонность к свободным раздумьям, доходя до уровня фантазии;

- уметь задержать дальнейшее развитие найденных идей и верить в то, что впереди появятся лучшие;

- благожелательно воспринимать идеи даже в тех случаях, когда они нечетко сформулированы;

- обладать целенаправленностью и иметь твердую веру в успешное решение задачи, быть уверенным в своих изобретательских способностях и способностях других участников.

- находить в обычном необычное и в необычном обычное, уметь усматривать в ординарных предметах и явлениях нечто особенное, использовать это особенное в качестве исходного пункта для развития творческого воображения.

Интегральный метод "Метра"

Этот метод разработан под руководством французского исследователя И. Бувена. По своей форме метод представляет аналог синектики. Сам автор указывает, что его метод включает элементы мозгового штурма, синектики, морфологических матриц Моля, элементы активизации свободных ассоциаций, объединенных в аналоговую методику "Метра" [18].

Аналоговая методика "Метра" состоит из следующих этапов.

1. Перед исследователями творческой группы ставят задачу в формулировке, полученной от заказчика. На этом этапе ведущий призывает участников творческого процесса свободно высказывать любые идеи.

2. Проводят расщепление исходного представления об объекте на понятийный спектр в различных аспектах. При этом используют методику свободных ассоциаций.

3. Пересматривают первоначальную формулировку и к новой постановке задачи применяют мозговой штурм.

4. Осуществляют развитие аналоговых представлений об объекте, позволяющих разделить задачу на ряд вспомогательных.

5. Выбор рабочих аналогий определяют мотивацией творческой группы.

6. Начинают так называемое путешествие в мир аналогий. Смысл этого этапа заключается в свободном поиске отдельных аналогий с изучаемым объектом путем фантастических модельных представлений.

7. При анализе результатов, полученных в ходе "путешествия" в мир аналогий, снова возвращаются к поставленной проблеме, а выдвинутые аналогии переводят на язык корректных деловых терминов.

Аналоговую методику включают в интегральный метод. Блок - схема интегрального метода представляет собой циклическую последовательность, в которой чередуются аналоговая методика, морфологические матрицы Моля и контрольные этапы.

Метод неоднократно использовался для решения комплексных социально-технических задач. Применение метода предполагает наличие группы целенаправленно подготовленных специалистов.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Энгельмейер П. К. Философия техники. СПБ., 1912.

2. Якобсон П. М. Процесс творческой работы изобретателя.-М.-Л., Изд. ЦС Всесоюзного о-ва изобрет., 1934.

3 Гастев А. К. Как надо работать.-М.: Экономика, 1972.

4. Osborn A. F. Applied imagination -New-York, Sckibner's Sons, 1953.

5 J W. Hefele. Creative Work and Innovating.-New-York, Rein-hold Publication K°, 1962.

6. Whiting Ch. S. Creative thinking.-New-York, Reinhold, 1958.

7. Буш Г. Рождение изобретательских задач.-Рига: Лиесма, 1976.

8. Буш Г Основы эвристики для изобретателей. Ч. 1 и 2.-Рига: о-во Знание, 1977.

9. Моляко В. А. Психология конструкторской деятельности.-М.: Машиностроение, 1983.

10. Крик Э. Введение в инженерное дело.-М.: Энергия, 1970.

11. Тринг М., Лейтуэйт Э. Как изобретать?-М.: Мир, 1980.

12.Эйлоарт Т. Приемы настройки творческого инженерного коллектива. // Изобретатель и рационализатор.-1970.-№ 5.

13. Пойа Д. Как решать задачу.-М.: Учпедгиз, 1961.

14.Ясухисо X. Идея и разработка товаров широкого потребления. Изд. Лтд. Искра, 1983.

15. Busch К., Herrendorfer G., Felge K.-D. Variantenbewertung. Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der DDR.-Rostok, 1979.

16. Gordon W. I. I. Synectics: the development of creative imagination.-New-York, Harper and Row, 1961.

17. Prince G. M. The practice of creativity.-New-York, Harper and Row, 1970.

18. Bouvin Y Practique des techniques de creativite: l'approacheintegree "Metra"-Paris, 1973, vol. 12, N 1.

Методы функционально-структурного исследования объектов