[ «1.1. Вид деятельности выпускника Дисциплина охватывает круг вопросов относящихся к виду деятельности выпускника: проектно-конструкторская; научно-исследовательская. 1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника В ...»
Перечисленные недостатки заставляют предположить, что человечество находится на пороге важной революции в системе связи, которая приведет к тому, что в XXI веке основным ее видом станет оптоэлектроника, не имеющая всех этих недостатков. Ожидается, что уже в первые десятилетия наступающего столетия все новые телефонные, телевизионные и вычислительные системы будут соединяться волоконно-оптическими кабелями с использованием в качестве носителя информации лазерного излучения.
Эра современной оптической связи началась в 1960 году после создания первого лазера. Изобретение лазеров вообще породило надежду на быстрое и легкое преодоление проблем «эфирной тесноты». В самом деле, использование микронных волн видимого света для нужд связи вместо сантиметровых и миллиметровых радиоволн создавало возможность почти беспредельно расширить объемы передаваемой информации. Например, система связи на гелий-неоновом лазере имеет полосу пропускания, в которой можно одновременно разместить около миллиона телевизионных каналов. Однако уже первые опыты развеяли радужные иллюзии. Выяснилось, что земная атмосфера очень активно поглощает и рассеивает оптическое излучение и что лазеры (в том случае, если луч распространяется непосредственно через воздух) могут использоваться для нужд связи лишь на очень небольшом расстоянии (в среднем — не более чем в 1 км) Все попытки преодолеть это затруднение успеха не имели. Так обстояли дела, когда в 1966 году двое японских ученых Као и Хокэма предложили использовать для передачи светового сигнала длинные стеклянные волокна, подобные тем, которые уже использовались в эндоскопии и других областях. Их статья заложила основы волоконно-оптической связи.
На чем же основано действие световодов? Из оптики хорошо известно: если направить световой луч из более плотной среды в менее плотную (например, из воды или стекла в воздух), то значительная часть его отражается обратно от границы двух сред. При этом чем меньше угол падения луча, тем большая часть светового потока окажется отраженной. Путем эксперимента можно подобрать такой пологий угол, при котором отражается весь свет и лишь ничтожная его часть попадает из более плотной среды в менее плотную. Свет при этом оказывается словно заключенным в плотной среде и распространяется в ней, повторяя все ее изгибы. Этот эффект «удержания света» можно наблюдать на примере распространения света внутри струи воды, которую он не может покинуть, постоянно отражаясь от границы воды и воздуха. Точно так же происходит передача светового сигнала по оптическому стеклянному волокну. Войдя внутрь него, световой пучок распространяется в различных направлениях. Лучи, идущие под малым углом к границе двух сред, полностью отражаются от нее. Таким образом, оболочка прочно удерживает их, обеспечивая светонепроницаемый канал для передачи сигнала практически со скоростью света.
В идеальных световодах, изготовленных из абсолютно прозрачного и однородного материала, световые волны должны распространяться не ослабевая, но практически все реальные световоды более или менее сильно поглощают и рассеивают электромагнитные волны из-за своей непрозрачности и неоднородности. (Поглощение внешне проявляется как нагрев световода; рассеяние — это когда часть излучения покидает волокно.) Стекло, которое кажется таким прозрачным в окнах, витринах и биноклях, в действительности оказывается далеко не однородным. Это легко заметить, взглянув через торец листового стекла. При этом сразу становится видна его слабая голубовато-зеленая окраска. Исследования показывают, что эта окраска вызвана небольшим количеством железа и меди, содержащимся в стекле. Даже в самых чистых стеклах, изготавливаемых для астрономических и фотографических объективов, имеется большое количество окрашенных примесей. В первых световодах, изготовленных из такого стекла, потери энергии были очень велики (на 1 м световода терялось более 50% введенного в него света). Однако и при таком качестве удалось создать приборы, позволявшие пропускать свет через изогнутые каналы, наблюдать внутренние поверхности металлических полостей, изучать состояние внутренних органов человеческого тела и т.п. Но для создания магистральных линий связи такие световоды были малопригодны.
Понадобилось около десятилетия для того, чтобы создать лабораторные образцы волоконных световодов, способных передать на 1 км 1% введенной в них мощности света. Следующей задачей было изготовить из такого волокна световодный кабель, пригодный для практического применения, разработать источники и приемники излучения. Простейший волоконный световод представляет собой тонкую нить из прозрачного диэлектрика. Передаваемые световые волны идут под малыми углами к оси световода и испытывают полное внутреннее отражение от его поверхности. Но использовать такой световод можно только в лаборатории, так как незащищенная поверхность стекла в обычных условиях постепенно покрывается пылинками, на ней развивается множество дефектов: микротрещин, неровностей, которые нарушают условия полного внутреннего отражения света внутри волокна, очень сильно поглощают и рассеивают лучи. Существенные дополнительные потери возникают в местах контакта световода с опорами, поддерживающими незащищенный кабель.
Радикальное изменение ситуации было связано с созданием двухслойных световодов. Такие световоды состояли из световодной жилы, заключенной в прозрачную оболочку, показатель преломления которой был меньше, чем показатель преломления жилы. Если толщина прозрачной оболочки превосходит несколько длин волн передаваемого светового сигнала, то ни пыль, ни свойства среды вне этой оболочки не оказывают существенного влияния на процесс распространения световой волны в двухслойном световоде. Эти световоды можно покрывать полимерной оболочкой и превращать их в световедущий кабель, пригодный для практического применения.
Но для этого необходимо создать высокое совершенство границы между жилой и прозрачной оболочкой. Наиболее простая технология изготовления световода состоит в том, что стеклянный стержень-сердцевина вставляется в плотно подогнанную стеклянную трубку с меньшим показателем преломления. Затем эта конструкция нагревается.
В 1970 году фирма «Корнинг гласс» впервые разработала стеклянные световоды, пригодные для передачи светового сигнала на большие расстояния. А к середине 70-х годов были созданы световоды из сверхчистого кварцевого стекла, интенсивность света в которых уменьшалась вдвое лишь на расстоянии 6 км. (Насколько прозрачно такое стекло, видно из следующего примера:
если представить себе, что в окно вставлено сверхчистое оптическое стекло толщиной 10 км, то оно будет пропускать свет так же хорошо, как обычное оконное стекло сантиметровой толщины!) Кроме световода волоконно-оптическая система связи включает в себя блок оптического передатчика (в котором электрические сигналы, поступающие на вход системы, преобразуются в оптические импульсы) и блок оптического приемника (принимающего оптические сигналы и преобразующего их в электрические импульсы). Если линия имеет большую протяженность, на ней действуют также ретрансляторы — они принимают и усиливают передаваемые сигналы. В устройствах для ввода излучения в волоконные световоды широко применяются линзы, которые имеют очень маленький диаметр и фокусное расстояние порядка сотен и десятков микрон. Источники излучения могут быть двух типов: лазеры и светоизлучающие диоды, которые работают как генераторы несущей волны. Передаваемый сигнал (это может быть телевизионная передача, телефонный разговор и пр.) модулируется и накладывается на несущую волну точно так же, как это имеет место в радиотехнике.
Однако гораздо эффективнее передавать информацию в цифровом виде. При этом опять-таки совершенно неважно, какая информация передается таким образом: телефонный разговор, печатный текст, музыка, телевизионная передача или изображение картины. Первым шагом для преобразования сигнала в цифровую форму является определение его значений через определенные интервалы времени — этот процесс называется дискретизацией сигнала по времени. Доказано (и математически, и практически), что если интервал T, по крайней мере, в 2 раза меньше наивысшей частоты, содержащейся в спектре передаваемого сигнала, то этот сигнал может быть в дальнейшем восстановлен из дискретной формы без всяких искажений. То есть вместо непрерывного сигнала без ущерба для передаваемой информации можно подавать набор очень коротких импульсов, отличающихся друг от друга только своей амплитудой. Но нет необходимости передавать эти импульсы именно в таком виде. Поскольку все они имеют одинаковый вид и сдвинуты друг относительно друга на один и тот же временный интервал T, то можно передавать не весь сигнал, а лишь значение его амплитуды. В нашем примере разбивка по амплитуде идет на восемь уровней. Это означает, что значение каждого импульса можно интерпретировать как число в двоичном коде. Значение этого числа и передается по линии связи. Поскольку для передачи каждого двоичного числа необходимы всего две цифры — 0 и 1, то она очень упрощается: соответствует отсутствию сигнала, а 1 — его наличию. На передачу каждой цифры в нашем примере идет время в 1/3 T. Восстановление переданного сигнала происходит в обратном порядке. Подача сигнала в цифровом виде очень удобна, так как фактически исключает всякие искажения и помехи.
Оптическая система связи пока еще относительно дорога, что сдерживает ее широкое распространение, но нет сомнения, что это лишь временное препятствие. Достоинства и преимущества ее настолько очевидны, что она непременно должна получить в будущем повсеместное применение. Прежде всего, волоконно-оптические кабели очень устойчивы к помехам и имеют малый вес. При освоении технологии их массового производства они могут оказаться гораздо дешевле используемых сейчас электрических кабелей, поскольку сырье для них уже сейчас намного дешевле. Но самое важное их достоинство состоит в том, что они имеют огромную пропускную способность — в единицу времени через них можно пропускать такие громадные объемы информации, какие невозможно передать ни одним из известных сейчас способов связи. Все эти качества должны обеспечить волоконно-оптическим линиям связи многогранное применение прежде всего в блоках ЭВМ (уже накоплен большой опыт создания микросхем, в которых используются микроскопические световоды; быстродействие таких микросхем примерно в раз больше, чем у обычных), в кабельном телевидении; затем произойдет замена телефонных кабелей на магистральных линиях и создание телевизионных кабелей; в перспективе ожидается объединение всех этих сетей в единую информационную сеть.
Во многих развитых странах (и прежде всего в США) уже сейчас многие телефонные линии связи заменены световодами. Практикуется создание городских оптико-волоконных сетей. Так, в 1976 году городская цифровая волоконно-оптическая телефонная система связи была установлена в крупном американском городе Атланте.
Техническая эстетика и функциональное совершенство систем.
Дифференциация и специализация техники.
Занятие проходит в форме дискуссии. Студент делает доклад излагает содержание своего реферата по данной теме; отвечает на вопросы преподавателя и студентов. В процессе обсуждения выделяются и подробно анализируются ключевые положения содержания доклада. Преподаватель и студенты дополняют содержание доклада.
Рассматриваемые вопросы Эргодизайн; красота в технике Дифференциации и специализации техники Рекомендуемое базовое содержание доклада «Красота, принципы которой имеют силу законов, а способность понимать и создавать ее определяет эффективность производства, отнюдь не в последнюю очередь выступает именно как экономическая категория, а эстетическое воспитание – как закладка прочного фундамента для экономического и целесообразного ведения хозяйства. Потребность же в красоте – в высшей степени рентабельная потребность, ведь потребность все делать красиво – есть в конечном счете интуиция все делать правильно».
В целом «эргодизайн ориентирован на улучшение качества жизни людей, включая и жизнь на работе», – считает В.М. Мунипов. При этом автор дает весьма емкое определение данного понятия. Он отмечает, что «эргодизайн имеет отношение к тому, с чем взаимодействуют люди и что их окружает в городе и сельской местности, дома и на работе, в административных помещениях и средствах транспорта, на отдыхе и при занятиях спортом, в ресторанах и кафе, в процессе учебы и лечения, в театрах и музеях».
К указанной позиции относительно эргодизайна целесообразно присоединить и другую точку зрения, сформулированную еще в 1989 г. и имеющую концептуальный смысл. Ни эргономисты, ни дизайнеры не должны считать себя вправе присваивать себе всю ответственность за проектный процесс в целом от начала до завершения. Только совместная деятельность на всех этапах проектного процесса способна обеспечить максимальный учет данных о человеческом факторе при проектировании, а, следовательно, и достичь оптимизации процесса эксплуатации проектируемых технических объектов и всего предметного мира, используемого человеком. Помимо самой идеи об эргодизайне, как особой технической и практической деятельности, должны быть определены также объект, предмет и средства эргодизайна.
Обобщение и систематизация теоретико-методологических подходов к исследованию феномена эргодизайна применительно к условиям рыночной экономики, включая исследования Цели эргодизайна:
• Проектирование сложных технических объектов, средств труда и в целом предметного мира человека с высокими эстетическими свойствами, удовлетворяющими непрерывно растущие и меняющиеся потребности современного человека, в большинстве своем имеющего финансовые возможности для их удовлетворения.
• Обеспечение оптимального уровня деятельности человека по управлению, обслуживанию и использованию технически сложных систем, средств труда, изделий и различных объектов предметного мира путем наиболее полного учета (при проектировании) функциональных возможностей человека и его индивидуальных особенностей.
Объект эргодизайна в глобальном смысле – это весь предметный мир, потребляемый человеком как субъектом деятельности вообще и субъектом труда в частности, а также окружающая среда его жизнедеятельности.
Предмет эргодизайна как научной категории представляет собой закономерности и механизмы динамики взаимодействия дизайнера и эргономиста в процессе совместного проектирования объектов предметного мира человека в широком смысле слова и деятельности, связанной с их использованием.
Эргономический аспект феномена эргодизайна раскрывается, исходя из принципов оптимизации условий и средств деятельности субъекта труда, а также теории функционального комфорта (закона соответствия и критерия ФК).
Дизайнерский аспект категории эргодизайна опирается в первую очередь на принципы проектной культуры, наилучшим образом сформулированные теоретиком дизайна О.И. Генисаретским. Дизайнерский аспект представлен проектной деятельностью, связанной с созданием объектов предметного мира, промышленных изделий и их комплексов с высокими потребительскими свойствами, обеспечивающими эстетическое и функциональное совершенство изделий и их высокий эргономический уровень.
Возможный вариант поэтапной совместной деятельности дизайнера и эргономиста при эргодизайнерском проектировании технических средств и предметной среды жизнедеятельности человека Попытки совместного решения проектных задач разными группами специалистов, в частности эргономистами и дизайнерами, на различных этапах проектирования не всегда оказывались успешными из-за отсутствия объединяющей методики. Нами предложен вариант сотрудничества дизайнеров и эргономистов при эргодизайнерском проектировании различных объектов и изделий (табл. 1–4).
Таблица I этап. Формирование замысла по созданию или модернизации элементов предметного мира, используемых человеком (конкретных изделий, технических объектов, средств труда и т. п.) Таблица II этап. Принятие решения об эргодизайнерском проектировании изделия Таблица III этап. Собственно эргодизайнерское проектирование объекта(ов) Таблица IV этап. Производственные испытания опытных образцов объектов (изделия, изделий) Таблица V этап. Обеспечение безопасности сложных систем, где имеется вероятность техногенных аварий и катастроф Дифференциации и специализации техники – закономерность - одно из следствий закона прогрессивной эволюции технических систем.
Суть дифференциации и специализации техники состоит в том, что тех. системы, реализующие обобщенную техническую функцию, при переходе к новой стадии развития, новому высокоэффективному принципу действия или новой функциональной структуре сначала реализуют свою функцию с помощью универсальной структуры, затем в целях улучшения критериев эффективности и расширения области применения осуществляются дифференциация и специализация технических решений - создание новых моделей и модификаций изделий. Так, напр., универсальный 3-4 тыс. лет назад молоток в 16-17 в. имел несколько сотен разновидностей, аналогично происходило развитие вычислительной техники: от первых универсальных ЭВМ к широкому классу специализированных.
Дифференциация неразрывно связана со специализацией, так как различные технические устройства более высокого уровня создаются с учетом их приспособления к выполнению определенных функций и операций. Развитие техники в одних случаях может идти по пути функциональной специализации, которая включает в себя момент известной универсальности. Это повышает ее производительность но снижает гибкость технических устройств при необходимости изменения технологического процесса. В других случаях можно идти по пути предметной специализации когда техническое устройство имеет жесткую программу для выполнения узкой операции. Поэтому идеалом является оптимальное сочетание функциональной и предметной специализации и, более того, сочетание специализации с дифференциацией. Поясним сказанное примером.
Современные высокопроизводительные металлорежущие станки, построенные на широком использовании принципов многоинструментальности и многопозиционности, как правило специализированы и часто предназначены для выполнения определенной операции. Однако специальные станки узко целевого назначения трудно переключить на другие работы при смене вида продукции. Стремление устранить этот недостаток привело к созданию агрегатных станков конструируемых из набора различных нормализованных укрупненных узлов-агрегатов. Если раньше технологический процесс изготовления изделий строился в соответствии с наличным парком станков, то последнее время в зависимости от требуемой обработки деталей из унифицированных и взаимозаменяемых узлов создаются специальные многопозиционные агрегатные станки. При этом на смену принципа дифференциации операций обработки приходит принцип максимальной концентрации механической обработки на одном станке.
Если на ступени орудийной техники преобладала функциональная ее специализация, то на ступени мануфактурного производства увеличилась дифференциация орудий труда и быстрыми темпами развивалась их предметная специализация. На стадии машинной техники ярко проявляется закономерный процесс одновременной дифференциации и специализации. И хотя существует тенденция движения от функциональной к предметной специализации, со временем в технике из известного числа унифицированных элементов будет создаваться все многообразие технических устройств по мере утверждения унификации и нормализации.
Следующей закономерностью развития техники является ее последовательное усложнение.Это усложнение происходит как путем увеличения числа элементов входящих в техническую систему, так и изменением ее структуры. Так, если в первых отечественных агрегатных станках действовало 455 шпинделей, то в станках выпущенных впоследствии их было уже 6657.
Усложнение техники по мере ее развития ярко проявляется в эволюции компьютерной техники где находят себе последовательное применение транзисторы, интегральные схемы разной степени сложности, микропроцессоры и персептроны.
На стадии орудийной техники существовали разнообразные одноэлементарные орудия труда, усложнение которых происходило крайне медленными темпами. Топор, лопата, молот мало изменились и до наших дней. С появлением машинной техники последняя по мере все большего функционального замещения человека в процессе труда усложнялась. Первые рабочие машины с рабочим двигателем содержали уже довольно замысловатый комплекс различных деталей и узлов. С использованием индивидуального двигателя в рабочих машинах возникает сложное техническое устройство, состоящее из рабочей машины, передаточного устройства и индивидуального электрического двигателя. Таким образом возникает трехзвенная машина, которая все более усложняется с автоматизацией производства. Теперь к трем звеньям машины присоединяется четвертая контрольно-управляющее устройство. Еще более сложную техническую структуру имеют компьютеры, которые уже замещают логические функции человека и, следовательно, имеют определенную аналогию с самым сложным объектом который создала природа с человеческим мозгом. Аналогия эта не только по выполняемым функциям, но в определенной степени и по структуре, поскольку запоминающие ячейки компьютера напоминают нейроны головного мозга. По мере перехода от частичной к комплексной и далее к полной автоматизации структура технических систем еще более усложняется, включает множество элементов, между которыми возникают сложные взаимосвязи. Таким образом, в процессе развития техники формируются технические системы все более высокого порядка и степени сложности.
Закономерности развития техники 1. Закономерности, характеризующие сдвиги в материальной стороне техники;
1.1 Изменения в применении материалов 1.2. Расширение ассортимента природных материалов, применяемых в технике.
1.3. Вовлечение материалов природы в сферу технического использования 1.4. «Поиск и создание новых материалов сочетается с постоянным совершенствованием имеющихся материалов, выявлением и использованием их новых свойств. Этот процесс, имеющий закономерный характер, пронизывает всю историю техники».
1.5. Растущая целенаправленность в применении материалов, из которых создана техника.
1.6. Подбор материалов, которые по своим свойствам наиболее соответствуют структуре и свойствам технических устройства.
1.7. Рациональное использование материалов в количественном отношении. Изменение показателей (обычно в сторону уменьшения) по мере совершенствования техники. Например, уменьшение удельного веса, коэффициента компоновки, показателя относительного веса конструкции и др.
2. Закономерности, связанные с изменениями в использовании процессов природы. Большую часть этой группы образуют закономерности, которые выражают сдвиги в энергетических и других процессах, используемых в технике.
2.1. Последовательное овладение все более сложными формами движения материи, их техническое использование, расширение спектра процессов, применяемых в технике (использование физических, химических и биологических процессов).
2.2. Использование все более глубоких и мощных источников энергии. От использования мускульной энергии человека и животных, к использованию энергии движения воды и воздуха, тепловой энергии (паровой двигатель, двигатель внутреннего сгорания), электроэнергии, атомной энергии.
2.3. Растущая интенсивность применяемых процессов. Например, давления, температуры, скорости, напряжения, скорости и интенсивности применяемых процессов, увеличение скорости и количества принимаемой и перерабатываемой информации и т.д.
2.4. Постоянное возрастание степени целенаправленности используемых энергетических и других процессов. «Смысл и назначение техники и состоит в том, чтобы не просто осуществить какой-то процесс, а максимально направить его в нужную сторону, сделать его наиболее полезным и рациональным». Это осуществляется двумя путями:
2.4.1. Усовершенствование выбранного принципа действия 2.4.2. Переход к принципиально новой технике.
3. Закономерности, связанные с изменением ее элементов, структуры и функций.
3.1. Процесс дифференциации и специализации технических систем, их элементов. «Объективные предпосылки к этому коренятся в росте и развитии общественных потребностей, которые вызывают к жизни все новые и новые формы деятельности, а вместе с ними и соответствующие средства труда. Эти процессы обусловлены также внутренней логикой развития техники».
3.2. Функциональная специализация. Средства труда или сложные технические системы предназначены для обслуживания определенной функции или достаточно общей операции.
3.3. Предметная специализация. Технические устройства или их элементы предназначаются для выполнения узкой операции, имеют ограниченную и жестко закрепленную программу действий.
Под дифференциацией и специализацией понимается: «Характерно также усиление дифференциации и специализации элементов технических устройств и систем. Примером тому служит классическая система машин трехзвенного состава, включающая в себя рабочую машину, передаточных механизм и двигатель. На ступени автоматизации она дополняется таким специализированным элементом, как управляющее устройство».
Процесс усложнения и интеграции техники 4.1. Движение к автоматизации. «Можно выделить три основных этапа исторически развивающегося взаимодействия, людей и техники в процессе трудовой, целесообразной деятельности: 1) этап использования орудий техники; 2) этап машинной техники; 3) этап автоматизации». «Таким образом, закономерным для развития машинной техники является последовательное и все более полное замещение человека в выполнении материальных функций». «Автоматизация проходит рад ступеней в своем развитии. Различают частичную, комплексную и полную автоматизацию».
Все эти закономерности имеют в своей основе фундаментальные законы развития техники.
Характеристика эвристики – как науки о творческом мышлении Занятие проходит в форме дискуссии. Студент делает доклад излагает содержание своего реферата по данной теме; отвечает на вопросы преподавателя и студентов. В процессе обсуждения выделяются и подробно анализируются ключевые положения содержания доклада. Преподаватель и студенты дополняют содержание доклада.
Рассматриваемые вопросы Эвристика и техническое творчество Рекомендуемое базовое содержание доклада «Эврика!» – это восклицание древнего ученого и изобретателя Архимеда знакомо всем со школьной скамьи. Данное слово не просто констатация факта находки, в нашем сознании оно ассоциируется с выражением высшего чувства удовлетворения, радости и восторга от найденного решения задачи, которую до этого никому не удавалось решить, и путь решения которой был тернист и долог. «Эврика!» – это финал поиска той истины, того знания, дорога к которому неизвестна, и не всегда нашедший эту истину может точно сказать, как он ее нашел.
Прошло более двух тысячелетий, и в нашем лексиконе появилось слово «эвристика». В настоящее время оно нашло широкое распространение - «эвристическое мышление», «эвристические приемы и методы», «эвристическое свойство». В нашем сознании понятие «эвристика»
всегда связано с творческой деятельностью. В научной литературе это понятие не имеет единого толкования. Так в работах Р.Г. Перельмана об интенсификации научно-технического творчества эвристика отождествляется с психологией научного творчества: «Психология научного творчества – эвристика – изучает, как решаются научные задачи, требующие, кроме знаний и умений, также и сообразительности, догадки». Психолог Я.А. Пономарев считает, что эвристика – это «абстрактно-аналитическая наука, изучающая один из структурных уровней организации творческой деятельности и ее продуктов». В Советском энциклопедическом словаре даются следующие определения эвристики:
1. Специальные методы, используемые в процессе открытия (создания) нового (эвристические методы).
2. Наука, изучающая продуктивное творческое мышление (эвристическую деятельность).
3. Восходящий к Сократу метод обучения (майевтика).
По мнению психолога В.Н. Пушкина, эвристика – это область знания, «изучающая формирование новых действий в необычной ситуации», она может стать наукой «в том случае, если эвристические процессы, приводящие к этим новым действиям, найдут, наконец, свое математическое описание». Попытка обобщения многочисленных концепций и формулирование на этой основе статуса и предмета эвристики изложена в работе Г.Я. и К. Буша По их определению, «Эвристика – это общенаучная теория решения проблемных задач, возникающих в человеческой деятельности и общении». Предметом эвристики является «выявление, обработка и упорядочение закономерностей, механизмов и методологических средств предвосхищения и конструирования нового знания и целеустремленных способов деятельности и общения, создаваемых на основе обобщения прежнего опыта и опережающего отражения моделей будущего с целью более полного удовлетворения потребностей людей».
Множество толкований эвристики говорит о разном содержании, которое вкладывают авторы различных концепций в данное понятие. При этом общим и бесспорным является то, что во всех случаях эвристика неразрывно связывается с творчеством. Общими звеньями являются представления о нетривиальности, неординарности, новизне и уникальности. Применительно к понятию «творчество» такими качествами характеризуется результат творческой деятельности, применительно к эвристике – методы и средства получения этого результата.
Понятие проблемной ситуации.
Постановка задачи Занятие проходит в форме дискуссии. Студент делает доклад излагает содержание своего реферата по данной теме; отвечает на вопросы преподавателя и студентов. В процессе обсуждения выделяются и подробно анализируются ключевые положения содержания доклада. Преподаватель и студенты дополняют содержание доклада.
Рассматриваемые вопросы Проблемная ситуация.
Постановка задачи Рекомендуемое базовое содержание доклада Проблемная ситуация Проблемная ситуация (от греч. problema — задача, задание и лат. situatio — положение) — 1) содержащее противоречие и не имеющее однозначного решения соотношение обстоятельств и условий, в которых разворачивается деятельность индивида или группы; 2) психологическая модель условий порождения мышления на основе ситуативно возникающей познавательной потребности, форма связи субъекта с объектом познания.Проблемная ситуация характеризует взаимодействие субъекта и его окружения, а также психическое состояние познающей личности, включенную в объективную и противоречивую по своему содержанию среду. Осознание какоголибо противоречия в процессе деятельности (например, невозможности выполнить теоретическое или практическое задание с помощью ранее усвоенных знаний) приводит к появлению потребности в новых знаниях, в том неизвестном, к-рое позволило бы разрешить возникшее противоречие. Объективация неизвестного в проблемной ситуации осуществляется в форме вопроса, заданного самому себе и являющегося начальным звеном мыслительного взаимодействия субъекта с объектом. В ходе такого взаимодействия происходит поиск ответа на вопрос о новом знании относительно предмета, способа или условия действия и продуктивное развитие самого субъекта. Поскольку в «окружение» субъекта входят не только объекты, но и социальная среда, то генетически первична постановка вопроса, обращенного не к самому себе, а к другому человеку, опосредствующему своей активностью развитие индивида. Проблемная ситуация является одним из центральных понятий проблемного обучения.
Проблемное обучение Проблемное обучение — организованный преподавателем способ активного взаимодействия субъекта с проблемно представленным содержанием обучения, в ходе которого он приобщается к объективным противоречиям научного знания и способам их разрешения, учится мыслить, творчески усваивать знания. В совместной деятельности с преподавателем учащийся не просто перерабатывает информацию; усваивая новое, он переживает этот процесс как субъективное открытие еще неизвестного ему знания, как постижение и понимание научных фактов, принципов, способов или условий действия, как личностную ценность, обусловливающую развитие познавательной мотивации, интереса к содержанию предмета. В проблемном обучении путем создания проблемной ситуации моделируются условия исследовательской деятельности и развития творческого мышления учащегося. Компонентами этой ситуации являются объект и субъект познания и мыслительное их взаимодействие, особенности которого зависят от учебного материала и дидактических приемов организации познавательной деятельности.
Постановка задачи I. Предварительная постановка задачи:
1. Описание проблемной ситуации.
2. Описание функции (назначения) ТО.
3. Выбор прототипа и составление списка требований.
Пункты 1-3 обычно составляют суть технического задания на выполнение проекта.
4. Составление списка недостатков прототипа.
5. Предварительная формулировка задачи.
После выполнения пунктов 1-5 предпринимаются попытки решения задачи естественным способом «проб и ошибок». Если не получилось, то переходят к следующей стадии:
II. Уточненная постановка задачи:
6. Анализ функций прототипа и построение улучшенной конструкции ФС.
7. Анализ функций вышестоящей по иерархии системы.
8. Выявление причин возникновения недостатков.
9. Выявление и анализ противоречий развития.
10. Уточнение списка прототипов и формирование идеального технического решения (ИТР).
11. Улучшение других показателей ТО.
12. Уточненная постановка задачи.
После выполнения пунктов 6-12 предпринимаются попытки решения задачи. Постановка задачи, если она правильная, – половина ее решения. Она часто отсекает многие бесперспективные, тупиковые направления поиска. Решение задачи нередко находят в процессе ее постановки, поэтому не следует экономить время на формализованные анализ и постановку задачи.
Рассмотрим более подробно состав работ по пунктам 1 12.
1. Описание проблемной ситуации – самая краткая предварительная формулировка задачи, в которой должны содержаться ответы на следующие вопросы:
- в чем состоит затруднение или проблемная ситуация и какова ее предыстория?
- что требуется сделать для устранения проблемной ситуации, то есть, какую потребность нужно удовлетворить?
- что мешает устранению проблемной ситуации?
- что дает решение задачи для людей, предприятия?
2. Описание функции (назначения) ТО – содержит характеристику технического средства, с помощью которого можно удовлетворить возникшую потребность. Дается сначала качественное, а затем количественное описание функции, которую нужно реализовать с помощью разрабатываемого ТО.
3. Выбор прототипа и составление списка требований Указывается выделенный из аналогов прототип, который требуется усовершенствовать, – основа для поиска решения. Рекомендуемое количество выбранных аналогов – 2-3. Берутся существующие в практике изделия на уровне лучших мировых образцов. Выбор можно делать из ведущего класса ТО, имеющих близкую функцию по сравнению с рассматриваемым, но более высокий технический уровень (например, автомобилестроение самолетостроение).
При выборе прототипа рекомендуется использовать словари технических функций, патентные описания за последние 5-10 лет (формулы и описания изобретений), каталоги выставок, научные статьи и т.д.. Иногда при выборе прототипа подходящее решение находится, и проблемная ситуация разрешается. При наличии времени, однако, имеет смысл улучшить найденный прототип и тем самым отодвинуть время возникновения новой проблемной ситуации.
Список требований составляется в виде списка требований к принципу действия или в виде списка требований к техническому решению выбором из следующего ряда:
перечень количественных показателей производимого действия;
перечень количественных показателей объекта (предмета обработки);
особые условия, ограничения (надежность, вид используемой энергии, воздействие окружающей среды);
перечень потоков веществ, энергии, сигналов на входе и выходе;
значение физических величин, характеризующих эти потоки;
условия и ограничения на выбор основных материалов, энергопотребление; воздействие реализуемых эффектов на ТО, окружающую среду;
габаритам, массе, компоновке, способам и средствам соединения и связи элементов ТО между собой, требования по оптимизации параметров, запасам прочности, устойчивости, взаимозаменяемости, стандартизации, транспортирования и хранения, сроку окупаемости и освоения.
4. Составление списка недостатков прототипа Устранение недостатков должно привести к улучшенному ТО. Для каждого прототипа, исходя из критериев развития ТО, следует указать:
показатели, не соответствующие сформулированной функции;
факторы, снижающие эффективность или затрудняющие использование прототипа;
показатели, которые нужно улучшить.
Для пунктов 1–3 желательно дать количественную оценку с перспективой на будущее.
Список нужно упорядочить по степени важности устранения недостатков, выделить самые важные – главные цели задачи.
5. Предварительная формулировка задачи Кратко обобщаются результаты, полученные при выполнении операций 1-4 процесса решения задачи.
Структура обобщения: «ДАНО» «ТРЕБУЕТСЯ» - комплексное, легко обозримое представление о задаче, что способствует продуктивной работе.
ДАНО:
а). Качественное или количественное описание функций и ограничений, накладываемых на реализацию функций.
б). Описание возможного прототипа и список требований к нему.
в). Список недостатков прототипа.
ТРЕБУЕТСЯ:
В процессе решения задачи так изменить прототип, то есть найти такое новое техническое решение, которое бы реализовало интересующую функцию и не имело (или имело в меньшей мере) недостатков, присущих прототипу.
6. Уточненная постановка задачи Анализ функций прототипа и построение улучшенной конструктивной функциональной структуры:
а) какие функции выполняет каждый элемент ТО, и какие элементы функционально связаны между собой;
б) какие физические операции (преобразования) выполняет каждый элемент и как они взаимосвязаны между собой;
в) на основе каких физико-технических эффектов работает каждый элемент ТО и как они взаимосвязаны между собой.
После этого проводят корректировку (улучшение) ФС, для чего необходимо ответить на вопросы:
Какие можно ввести новые функциональные элементы, обеспечивающие устранение недостатков прототипа или существенное повышение эффективности и качества ТО? Дают названия этим элементам и описывают их функции.
Какие элементы можно исключить для устранения недостатков прототипа или повышения эффективности и качества ТО?
Какие элементы целесообразно исключить путем передачи их функций другим элементам?
Для каких элементов, имеющих несколько функций, целесообразно разделение функций и введение вместо одного - нескольких элементов? Дают название новым элементам и описывают их функции.
После ответа на данные вопросы строят улучшенную конструктивную ФС. При этом возможны ситуации, когда не удается изменить ФС прототипа, или появятся несколько альтернативных улучшенных ФС.
7. Анализ функции вышестоящей по иерархии системы Проводится, если рассматриваемый ТО можно представить как элемент в другой более сложной технической системе. Для анализа необходимо:
выделить вышестоящую по иерархии систему, в которой в качестве отдельных подсистем могут выступать рассматриваемые ТО;
описать функции всех элементов, входящих в выделенную систему, построив конструктивную ФС;
выяснить возможность удовлетворения потребности, используя построенную функциональную систему;
сформулировать задачу внесения изменений выделенной технической системы.
8. Выявление причин возникновения недостатков Анализ ведут на примере прототипа. Пытаются ответить на вопрос: можно ли полностью или частично избавиться от недостатка, исключить причину его возникновения?
9. Выявление и анализ противоречий развития Улучшение многих ТО связано с преодолением противоречий развития:
- улучшение одного из показателей ТО может вести к ухудшению какого-либо другого показателя;
- есть ограничение на улучшение показателя, например, существующим уровнем техники.
При выявлении и анализе противоречий развития выполняются следующие процедуры:
а. Из списка недостатков прототипа выбираются недостатки, связанные с улучшением количественных показателей. При рассмотрении каждого такого показателя отвечают на вопросы:
- какой показатель ТО существенно ухудшается при улучшении рассматриваемого показателя?
- какие факторы (константы, стандарты) ограничивают улучшение выбранного показателя?
б. Строится количественный или качественный график зависимости ухудшаемого показателя от улучшаемого.
10. Уточнение списка прототипов и формирование идеального технического решения Проведенный в пунктах 4 - 9 анализ расширил представление о задаче и требованиях к прототипу. Поэтому целесообразно еще раз вернуться к выбору наиболее подходящего прототипа.
Кроме того, полезно сформулировать и представить идеальное техническое решение. Техническое решение идеально, если оно имеет одно или несколько из следующих свойств:
в ИТР размеры ТО приближаются или совпадают с размерами обрабатываемого или транспортируемого изделия, а чистая масса ТО много меньше массы обрабатываемого объекта;
в ИТР масса и размеры ТО или его главных функциональных элементов стремятся к нулю, а в предельном случае равны нулю – объекта нет вообще, а его функция выполняется;
в ИТР время обработки стремится к нулю или равно нулю;
в ИТР КПД стремится к единице, а расход энергии стремится к нулю;
в ИТР все части ТО все время выполняют полезную работу в полную меру ТО, имеющее ИТР, функционирует неограниченно долго без ремонта и остановок;
ТО с ИТР функционирует без человека или с минимальным его участием;
ТО с ИТР не оказывает никакого отрицательного влияния на человека и Не следует заранее думать, можно или нельзя, в принципе, и какими путями осуществить ИТР. Цель: выделить малый «угол поиска» - магистральное, не тупиковое направление.
11. Улучшение других показателей ТО Задача – не только устранить главные недостатки, но и обеспечить преимущества по комплексу других показателей.
12. Уточненная постановка задачи Исходные данные:
- качественное и количественное описание функций ТО;
- краткое описание прототипа, списка основных требований;
- список главных недостатков с указанием неочевидных причин их возникновения;
- список дополнительных недостатков и показателей, которые желательно улучшить;
- формулировка противоречий развития прототипа.
Метод проб и ошибок Занятие проходит в форме дискуссии. Студент делает доклад излагает содержание своего реферата по данной теме; отвечает на вопросы преподавателя и студентов. В процессе обсуждения выделяются и подробно анализируются ключевые положения содержания доклада. Преподаватель и студенты дополняют содержание доклада.
Рассматриваемые вопросы Метод проб и ошибок Рекомендуемое базовое содержание доклада Поиск новых знаний и их материализация, т.е. создание новых объектов техники, значительно усложнилось в условиях возросших темпов обновления технических средств и быстрого роста объема научно-технической информации. В силу этого возникли теоретические основы и методические средства активизации творческого мышления при поиске новых технических решений. Развитие научных основ технического творчества, разработка методик активизации творческого процесса, обучение основам творчества, создание в научных, проектноконструкторских и технологических организациях, на предприятиях и в вузах благоприятных условий для творчества стало в настоящее время настоятельной необходимостью.
Ускорение научно-технического прогресса экстенсивными методами – путем роста численности кадров научных работников и научно-вспомогательного персонала – не может отвечать целям сегодняшнего дня. Чтобы ускорить процесс получения новых знаний, создания высокоэффективной техники на базе изобретений, необходимо иметь средства для активизации творческого мышления. Специфичность этих средств связана с тем, что логика научного открытия (изобретения) далека от логики формальной, а обстоятельства, сопутствующие прорыву на более высокую ступень познания, далеко не всегда соответствуют важности момента. Скрытая работа мысли происходит не только в тиши кабинета, у чертежной доски в рабочее время, но и, казалось бы, в самой неподходящей обстановке, и малейшего толчка извне иногда бывает достаточно, чтобы сумерки ожидания осветились яркой вспышкой мгновенного озарения, и разрозненные фрагменты загадочной мозаики сложились в единую картину. Изучение эвристических приемов и методов активизации творческого мышления приближают момент «озарения», а также развивают способности личности в творчестве. Овладение теорией творчества, приемами и методами поиска новых технических решений помогает осознать социальную значимость творчества, его общественную необходимость, полнее раскрыть свои творческие возможности.
Эвристические приемы активизации творческого мышления Потребность в эффективных приемах и методах активизации творческого мышления возникла очень давно, хотя до недавнего времени инженерный труд рассматривался как процесс, носящий исключительно рациональный характер, лишенный эмоциональной окраски. Вместе с тем, эффективность труда инженера, конструктора, исследователя, разработчика определяется не только уровнем знаний и опыта (необходимое условие), но и богатством воображения, развитостью фантазии, умением абстрагироваться, «видеть в обычном - необычное и в необычном обычное». «Воображение, – по словам А.Эйнштейна, - важнее знания, ибо знание ограничено. Воображение же охватывает все на свете, стимулирует прогресс и является источником его эволюции». Воображение (фантазия) – психический процесс, состоящий в создании образов на основе переработки прошлых восприятий. Развитие этих качеств у создателей новой техники является важным фактором в преодолении инертности мышления и ускорении поиска решений поставленных задач. С этой целью используются различные эвристические приемы в виде ассоциаций, аналогий, контрольных вопросов, приемов устранения технических противоречий.
Прием – это элементарное действие или несколько элементарных действий, выполняемых по определенным правилам для достижения определенной цели.
Метод – это способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи, рассматриваемый как совокупность приемов или операций практического или теоретического освоения (познания) действительности.
Методика – это совокупность приемов и методов, выполняемых по определенным правилам и в определенной последовательности для достижения поставленной цели.
Методология - учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности.
Методология науки – учение о принципах построения, формах и методиках научного познания.
Под ассоциацией понимается отражение в сознании человека взаимосвязи между предметами, явлениями действительности и психическими восприятиями, ощущениями, двигательными актами, представлениями. Ассоциации, как правило, появляются без активного восприятия.
Оригинальность, сочность и яркость ассоциации зависит от интересов человека, его индивидуальных особенностей, реакций и моментального направления сознания. Исследования психологов показали, что возможности человека генерировать ассоциации ограничиваются лишь фактором времени, поэтому ассоциации можно рассматривать как источник дополнительной информации, которую можно использовать в творческом процессе. Основная цель генерирования ассоциаций заключается в том, чтобы «расшатать» стереотипные представления о совершенствуемом объекте, активизировать фантазию и воображение, перекинуть «мостик» к искомым аналогиям. Ассоциации в творческом поиске выступают как прямые «подсказки», как аналогии или как средства выявления аналогии между наблюдаемым объектом и объектом совершенствования, объектом изобретения. Последнее свойство ассоциаций наиболее ценно и обладает большой эвристической силой. Именно в тех случаях, когда аналогия находится по ассоциативной связи, решения отличаются неожиданностью и оригинальностью. Различают ассоциации по сходству, контрасту и смежности. Ассоциации по сходству могут быть использованы как исходные данные для приемов эвристической инверсии (обращения, поиска от конца к началу), по смежности – для приемов преобразования в пространстве и времени.
Все примеры генерирования ассоциаций можно разделить на две группы: приемы свободных ассоциаций и направленных детерминированных ассоциаций.
К свободным ассоциациям относят такое генерирование, которое производится без какихлибо ограничений смыслового или грамматического характера. При этом ассоциации могут быть выражены именем существительным, глаголом, прилагательным, наречием, группой слов в виде метафоры, поговорки, пословицы, каламбура.
Генерирование направленных ассоциаций ограничивается определенными заранее заданными условиями. К таким условиям, например, можно отнести генерирование ассоциаций по контракту, выраженных только глаголом, или ассоциаций по сходству, также выраженных словами определенной части речи или символами, знаками.
Генерирование как свободных, так и направленных ассоциаций основывается на быстрой реакции на слово–раздражитель. Реакция человека на слово–раздражитель является глубоко индивидуальной и зависит от его интеллекта, темперамента, условий, психофизиологического состояния. Ассоциации можно генерировать в виде группы на одно слово–раздражитель и в виде связанной последовательности – «гирлянды», когда ассоциация, вызванная словом–раздражителем, является, в свою очередь, словом–раздражителем для последующей ассоциации. Например, со словом– раздражителем «компас» можно образовать следующую группу ассоциаций:
компас движение, направление, трасса, магнитное поле, путеводитель, уверенность, железное постоянство, поход, круиз, самолет, теплоход, навигация.Или такая последовательность:
компас – движение, движение – танцы, танцы – радость, радость – здоровье, здоровье – бодрость, бодрость – сила, сила – штанга, штанга – игрушка силачей.
Исходным раздражителем для генерирования ассоциаций могут быть ощущения, символы, любые предметы окружающего мира, а также совершенствуемый объект или ключевые слова, характерные для совершенствуемого объекта. Генерирование группы ассоциаций может быть полезным как при поиске новых технических решений, так и на стадии постановки задачи для более глубокого анализа объекта, выявления всех возможных признаков и свойств этого объекта.
Гирлянда ассоциаций может рассматриваться как эвристический прием, используемый для ухода от традиционных, стереотипных сравнений и аналогий и нахождения взаимосвязи (аналогий) между объектом и отдаленным понятием (ассоциацией). Этот прием может быть полезен при поиске новых функций, свойств и качеств объекта.
Метод гирлянд случайностей и ассоциаций Относится к группе интуитивно-ассоциативных методов. Для изложения данного метода представляется его алгоритм в словесном выражении, а далее подробно излагается пример.
Первый шаг. Определение синонимов объекта.
Второй шаг. Выбор случайных объектов.
Третий шаг. Составление комбинаций из элементов гирлянды синонимов объекта и элементов гирлянды случайных объектов. Комбинации составляются из двух элементов путем попытки объединения каждого синонима рассматриваемого объекта с каждым случайным объектом.
Четвертый шаг. Составление перечня признаков случайных объектов.
Определяются признаки случайно выбранных объектов с возможно большим количеством признаков в течение ограниченного времени (2 – 3 минуты). Успех поиска в значительной мере зависит от широты охвата признаков случайных объектов, поэтому целесообразно перечислять как основные, так и второстепенные признаки. Для удобства составляется таблица признаков, в одном столбце которой указаны по порядку случайные объекты, а в другом (напротив) – признаки этих случайных объектов.
Пятый шаг. Генерирование идей путем поочередного присоединения к техническому объекту и его синонимам признаков случайно выбранных объектов.
Шестой шаг. Генерирование гирлянд ассоциаций. Поочередно из признаков случайных объектов, выявленных на четвертом шаге, генерируют гирлянды свободных ассоциаций. Для каждого из отдельных признаков они могут быть практически неограниченной длины, поэтому генерирование следует ограничить по времени или количеству элементов гирлянды. Если генерирование гирлянд ассоциаций проводится коллективно, то каждый член коллектива занимается этим самостоятельно.
Седьмой шаг. Генерирование новых идей. К элементам гирлянд синонимов технического объекта пытаются присоединить элементы гирлянд ассоциаций.
Восьмой шаг. Выбор альтернативы. На этом шаге решается вопрос – продолжать генерирование гирлянд ассоциаций или их уже достаточно для отбора полезных идей. Если по предварительной оценке таких идей мало, можно продолжить создание гирлянд ассоциаций, начиная с какого-нибудь нового элемента гирлянд, созданных на шестом шаге, и действуя подобным же образом.
Девятый шаг. Оценка и выбор рациональных вариантов идей. Среди множества нерациональных, тривиальных и даже нелепых идей, как правило, всегда находятся оригинальные и рациональные. Если в течение короткого времени можно найти несколько десятков вариантов решения, то вполне удовлетворит положение, при котором, хотя бы 5 – 6 вариантов окажутся рациональными.
Десятый шаг. Выбор оптимального варианта.
Пример использования метода гирлянд Для демонстрации метода гирлянд поставим перед собой задачу расширения ассортимента часового завода. Возьмем для модернизации часы.
1. На первом шаге мы получим гирлянду синонимов слова часы: часы – будильник – секундомер – хронометр.
2. На втором шаге выберем пять случайных объектов, используя для этого орфографический словарь и генератор случайных чисел. Генератор чисел выдает группу из трех чисел, определяющих страницу, номер столбца и номер слова в столбце. При проведении эксперимента получилась следующая пятерка слов кассета (82, 2, 17), подснежник (131, 2, 18), транспарант (173, 1, 8), постель (136, 1, 23), войлок (51, 1. 27).
3. На третьем шаге получаем следующую комбинацию синонимов и случайных объектов:
часы с кассетой, часы с подснежником, часы в транспаранте, часы в постели, часы в войлоке, будильник с кассетой, будильник для постели, будильник с войлоком, секундомер с кассетой.
4. На четвертом шаге получим таблицу случайных объектов и их признаков:
5. Комбинируя модернизируемый предмет и его синонимы с признаками случайных объектов, получаем: пластмассовые часы, хрупкий будильник, голубые часы, музыкальные часы, маленькие часы, будильник с запахом, большие часы, тяжелый будильник, красочный секундомер, чистые часы, мягкий будильник, теплые часы, широкий секундомер, теплый секундомер, плотные часы, колючий будильник.
6. На данном шаге будем генерировать гирлянды свободных ассоциаций, основой которых будут признаки случайных объектов.
7. Синтезируя гирлянду ассоциаций и синонимы модернизируемого предмета, получим следующие комбинации: часы в ручке, огненные часы, стеклянные часы, водные часы, солнечные часы, часы в духах, женские часы, цветные часы, спортивные часы, призовые часы, стеклянный будильник, водный будильник, призовой будильник, водный секундомер, компьютерный секундомер.
8. На данном шаге мы решаем не продолжать процесс генерирования идей, так как их уже достаточно.
9. Выбирая из множества идей только рациональные и отсеивая те решения, которые уже воплощены в жизнь (будильник с кассетой, часы с музыкой, женские часы, подводные часы, спортивные часы, часы в ручке), получим следующие комбинации: будильник с запахом, часы в духах, солнечные часы, теплые часы, стеклянные часы, призовые часы, компьютерный секундомер.
10. На последнем этапе выбор решений должны производить представители «производства».
Можно предположить, что интересным решением являются будильник с запахом и часы в духах.
Различают четко определенные инженерные задачи и творческие инженерные задачи.
Результат решения Как правило, однозначен и Как правило, многозначен и неизизвестен вестен Поиск улучшенного технического решения может идти:
- путем логического анализа недостатков и их устранения;
- путем поиска и приспособления аналогичного решения в природе или в другой области техники;
- путем случайных изменений прототипа.
Методы «мозговой атаки»
Занятие проходит в форме дискуссии. Студент делает доклад излагает содержание своего реферата по данной теме; отвечает на вопросы преподавателя и студентов. В процессе обсуждения выделяются и подробно анализируются ключевые положения содержания доклада. Преподаватель и студенты дополняют содержание доклада.
Рассматриваемые вопросы 1. Метод прямой мозговой атаки.
2. Метод обратной мозговой атаки.
3. Комбинированное использование методов мозговой атаки.
Рекомендуемое базовое содержание доклада Использование возможностей подсознания Методы мозговой атаки (МА) основываются на следующем психологическом эффекте:
сумма числа идей N, высказанных независимо и индивидуально по поводу решения поставленной творческой задачи, и число идей N1 по поводу этой же задачи, высказанных этими же людьми, но находящимися в группе, относится следующим образом: N1>> N.
Обычно, за 15-30 минут коллективно высказывается от 50 до 150 разных идей (группа от 5 до 12 человек), тогда как при индивидуальной работе только 10-20 идей. Во время сеанса МА активируется «цепная реакция» идей, приводящая к интеллектуальному взрыву при «контакте»
мыслей группы людей.
«Мозговая атака» предложена американцем Осборном в сороковые годы ХХ века. Представляет собой применение эвристического диалога Сократа с широким использованием механизма свободных ассоциаций творческого коллектива в условиях одновременного создания психоэвристическими методами оптимального микроклимата для творчества.
Истоки метода Судно (на море) терпит бедствие. Старший проводит кратковременный совет со всей командой. О том, что делать, говорит каждый. Порядок высказывающихся: юнга матрос старший матрос капитан. Такая процедура стимулировала мышление более старших и опытных.
Методы МА – эмпирически найденные методы. Их целесообразно использовать:
- при решении изобретательских и рационализаторских задач;
- на различных этапах решения творческой задачи и на различных стадиях разработки и проектирования изделия;
- в сочетании с другими эвристическими методами в любой сфере человеческой деятельности.
Метод прямой мозговой атаки 1. Формулировка задачи перед творческой группой Может иметь различную форму, но в ней должны быть четко сформулированы два момента:
- что мешает получению желаемого.
Лучше письменно кратко изложить характеристику проблемной ситуации. Если участники МА привлекаются из «разных специальностей», то нужны две формулировки задачи: вторая – без спецтерминов.
2. Формирование творческой группы Наиболее эффективное число участников в творческой группе для проведения сеанса МА составляет от 5 до 12 человек. Как правило, группа разделяется на две подгруппы:
Ядро группы отбирается постепенно при решении различных задач методами МА. В него входят:
- руководитель группы;
- сотрудники, легко и плодотворно генерирующие идеи, хорошо знающие и соблюдающие правила игры.
Временные члены приглашаются для МА, сообразуясь с характером и содержанием предстоящей задачи.
В творческую группу не включаются прирожденные скептики и критиканы.
Число специалистов по решаемой задаче должно быть около половины.
В состав группы целесообразно включать специалистов-смежников для обеспечения комплексного рассмотрения задачи, женщин, которые практично и оригинально мыслят и стимулируют повышенный дух соревнования среди мужчин. Рекомендуется включить людей со стороны, не имеющих никакого отношения к задаче.
3. Правила для участников сеанса мозговой атаки 1. Стремитесь высказывать максимальное количество идей. Предпочтение - количеству, а не качеству идей. Идеи высказывайте короткими предложениями.
2. Во время сеанса МА абсолютно запрещена критика предложенных идей. Запрещаются также неодобрительные, иронические реплики, консервативные мысли, ядовитые шутки. Запрет критики создает благоприятный творческий климат.
3. Внешне и внутренне одобряйте и принимайте все идеи, даже заведомо не практичные и, казалось бы, глупые. Оказывайте предпочтение не систематическому логическому мышлению, а озарениям, фантазии в самых различных направлениях.
4. Весьма способствуют продуктивному мышлению шутки, каламбуры, смех, юмор. Поддерживайте и создавайте такую обстановку.
5. Стремитесь развивать, комбинировать и улучшать высказанные ранее идеи, получать от них новые ассоциативные идеи.
6. Обеспечивайте между участниками МА свободные, демократичные, дружественные и доверительные отношения. Никто после сеанса не шутит над неудачными идеями других.
Настоящий сеанс МА – это особое психологическое состояние людей, когда думается без волевых усилий и принимается во внимание «все, что придет в голову». Именно такое состояние позволяет в наибольше степени использовать подсознание человека – самый мощный аппарат человеческого мышления.
4. Обязанности ведущего (руководителя) сеанса мозговой атаки Ведущий осуществляет оперативное управление МА. Обычно это руководитель творческой группы. Он должен следовать правилам проведения МА и поддерживать непринужденную обстановку. Кроме того:
1. Если в группе есть новички, ведущий сначала представляет всех участников, давая каждому короткую хорошую характеристику. Далее излагаются правила МА.
2. Четко и эмоционально излагает формулировку задачи, как в специальном, так и в общедоступном изложении. При этом заставляет участников воспринимать задачу как свою главную проблему, усиливая постановку, например, таким замечанием: «Что бы вы делали, если сами отвечали за дело?»
3. Должен обеспечить соблюдение участниками всех правил МА, не пользуясь при этом приказами и критическими замечаниями.
4. Добивается непрерывности высказывания идей, заполняет паузы поощрительными репликами.
5. Ведущий следит за регламентом работы, сообщает, сколько времени осталось до конца сеанса. Тактично останавливает участника, который высказывает свою идею более половины минуты, интенсифицирует работу последних минут.
5. Организация проведения МА Приглашать на сеанс МА желательно за 2-3 дня с изложением сути задачи, чтобы участники могли успеть настроиться, подумать. Иногда постановка задачи сообщается только части участников.
Полная продолжительность сеанса МА 1,5-2 часа. Порядок и время на отдельные мероприятия:
а) представление участников совещания друг другу и ознакомление с правилами МА 5- минут;
б) постановка задачи ведущим и ответы на вопросы - 10-15 минут;
в) проведение МА – 20-30 минут;
г) перерыв – 10 минут;
д) составление отредактированного списка идей 30-45 минут.
Помещение, в котором проводится МА, должно быть нейтральное (не кабинет директора) и не шумное. Лучше круглый (П-образный) стол, чтобы все друг друга видели. Полезны повышающие эффективность мероприятия по психологической подготовке и психоэвристическому стимулированию, такие как:
- показ перед МА короткометражного фильма для «расслабления» или, наоборот, активизирующего постановку задачи;
- показ натурального образца, макета, эскиза проекта, который нужно улучшить;
- показ на экране аналогичных объектов;
- угощение чаем, кофе;
- объявление перед сеансом о гонораре, вручаемом отличившимся сразу после совещания.
6. Запись и оформление результатов МА Фиксирование идей, высказываемых во время МА, производится одним из трех способов:
- среди участников имеется стенографист;
- с помощью магнитофона;
- каждый участник после высказывания записывает свою идею сам.
После сеанса проводится быстрое коллективное редактирование полученного списка идей с полукритическим отношением. При этом участники МА могут отбрасывать наименее приемлемые и абсурдные идеи. Можно также усилить или конкретизировать высказанные идеи, дополнить список новыми идеями, возникшими во время редактирования.
Все полученные идеи желательно разделить на три группы:
- наиболее приемлемые и легко реализуемые для решения задачи;
- невыполнимые;
- прочие.
Отредактированный и оформленный список передается заинтересованным лицам для дальнейшей более детальной оценки и проработки.
7. Учебно-тренировочные задачи До решения реальных задач методом МА необходимо отработать с творческой группой или ее ядром технику проведения сеанса МА на учебно-тренировочных задачах. Такие задачи должны быть понятными для всех участников, содержать потенциально большое число идей решения задач и вызывать интерес у участников МА. В качестве учебных можно брать и реальные задачи, удовлетворяющие названным требованиям. Можно предложить, к примеру, следующие темы:
- Как исключить травмирование и гибель жителей города от падающих сосулек?
- Как снизить аварийность и травматизм на автодорогах во время гололеда?
- Как сохранить от града хлебное поле?
- Как оберечь от воров зеркало в туалетной комнате, сушилку для рук?
- Организация курительной комнаты;
- Конспектирование лекций (лучший способ);
- Идеальные часы, радиоприемник;
- Окно без конденсата.
Учебное задание на дом а). Группе (6 человек) поставить творческую задачу. Каждому члену группы написать N идей по поводу ее решения.
б). Той же группой в аудитории провести МА, в результате которой будет высказано N идей.
в). Сравнить N и N1.
Результаты домашней работы до проведения МА не обсуждать.
Метод обратной мозговой атаки I. Теоретические предпосылки В основе обратной мозговой атаки (ОМА) лежит закон прогрессивной конструктивной эволюции ТО. По этому закону переход к новым образцам техники происходит через выявление и устранение дефектов (недостатков) в существующем поколении ТО.
При создании улучшенного изделия решается 2 задачи:
1. Выявление в существующих изделиях максимального числа недостатков:
- недостатки, обнаруженные при изготовлении, эксплуатации, ремонте и утилизации выпускаемых изделий;
- недостатки, которые возникнут в обозримом будущем у разрабатываемого изделия.
2. Максимальное устранение этих недостатков во вновь разрабатываемом изделии.
Гипотетически существует идеально полный список недостатков, каждый из которых может быть устранен или учтен в новом изделии. В результате этого новое изделие будет реализовывать максимально возможный скачок для существующего научно-технического уровня. Полный список недостатков отражает все возможные отклонения существующего положения от желаемого.
Метод обратной МА решает задачу выявления в существующих изделиях максимального числа недостатков, т.е. цель ОМА заключается в составлении наиболее полного списка недостатков рассматриваемого объекта, на который, при этом, обрушивается ничем не ограниченная критика.
Объектом ОМА может быть конкретное изделие или его узел, технологический процесс или его операция и т.д.. Обратная МА может быть использована при решении, например, следующих задач:
- уточнение постановки изобретательских и рационализаторских задач;
- разработка Т3 или технического предложения;
- экспертиза проектно-конструкторской документации на любой стадии разработки;
- оценка эффективности выпускаемых изделий.
II. Формулировка задачи Формулировка задачи должна содержать краткие и достаточно исчерпывающие ответы на следующие вопросы:
а). Что представляет собой объект, который следует улучшить?
б). Какие известные недостатки объекта, связанные с его изготовлением, эксплуатацией, ремонтом и т.д.?
в). Что требуется получить в результате ОМА?
г). На что нужно обратить особое внимание?
Изложение сведений по пункту (а) желательно сопроводить показом (образец, кино, эскиз).
Информация по пункту (б) должна быть собрана у изготовителей, пользователей, ремонтников.
Говоря о предполагаемых результатах ОМА – (в) – нужно объяснить, что ОМА должна дать максимально полный список недостатков и дефектов рассматриваемого объекта, в том числе и будущих – для обеспечения конкурентоспособности. По пункту (г) - укажите особо нетерпимые недостатки.
III. Правила для участников сеанса обратной мозговой атаки Те же, что и для прямой МА.
IY. Формирование творческой группы Группа формируется по тем же правилам, что и для прямой МА. Дополнительно: в творческую группу необходимо включить технологов, наладчиков, ремонтников, эксплуатационщиков, работников по сбыту и продаже.
Y. Обязанности руководителя в сеансе ОМА Совпадают с обязанностями руководителя прямой МА.
Полезные вопросы:
- У каких параметров объекта или его элемента ожидаются отклонения от нормы?
- Какие ожидаются трудности изготовления, сборки, контроля изделия или его отдельных узлов?
- Какие могут возникнуть затруднения с материалами и комплектующими деталями в настоящее время и через 10 - 20 лет?
- Какие неудобства в обслуживании, или какие могут возникнуть ошибки оператора?
- Могут ли возникнуть опасные моменты для пользователей и обслуживающего персонала?
- Какие возможные трудности доставки и транспортирования в настоящее время и через 10лет?
YI. Организация проведения ОМА Совпадает с процедурой проведения прямой МА.
Для стимулирования мышления на экране можно показывать отдельные предложения из межотраслевого проблемно и объектно ориентированного списков недостатков изделий и списков их параметров.
YII. Запись и оформление результатов Проводится так же, как и для прямой МА. Дополнительно:
- выполняется классификация недостатков по родственным группам, например, а) основные функциональные требования;
д) защита окружающей среды;
- проводится ранжирование недостатков (большой – малый; главный – второстепенный (средний));
- желательно составить таблицу анализа недостатков:
При условии составления таблицы время ОМА может быть увеличено, а заполнение столбцов можно проводить с помощью дополнительной прямой МА.
YIII. Выбор учебно-тренировочных задач Выполняется аналогично прямой МА.
Комбинированное использование методов мозговой атаки Методы прямой и обратной МА могут быть использованы совместно в различных комбинациях. Некоторые схемы оправдали себя на практике.
1. Двойная прямая МА Суть ее заключается в том, что после проведения прямой МА делается перерыв от двух часов до 2-3 дней и еще раз повторяется прямая МА. Практика показывает, что при проведении двойной МА по одной и той же задаче часто выявляются наиболее ценные практически полезные идеи или удачное развитие идей первой МА. Во время перерыва включается в работу мощный аппарат решения творческих задач – подсознание человека, синтезирующее неожиданные фундаментальные идеи.
2. Обратная и прямая мозговые атаки Развитие ТО представляет собой повторяющийся цикл: существующее изделие выявление недостатков устранение недостатков в новой серии изделий. Эту закономерность можно использовать для мысленного моделирования и прогнозирования развития интересующего класса изделий. Для этого сначала с помощью ОМА выделяют все недостатки существующего изделия, а среди них главные. Затем проводят прямую МА для устранения выявленных главных недостатков и разрабатывают эскиз нового ТР, в котором, по возможности, устранены или учтены эти недостатки.
3. Прямая и обратная МА (прогнозирование недостатков технического объекта) Циклическую закономерность развития техники можно также использовать для прогнозирования недостатков интересующего класса изделий. Во-первых, проводят прямую МА и делают эскизы наиболее перспективных технических решений, затем обратную МА и выявляют возможные недостатки этих технических решений.
4. Мозговая атака с оценкой идей Предназначена для решения сложных конструкторских идей и выполняется в 3 этапа.
Первый этап (первое совещание):
Проводят прямую МА. Составленный общий список идей предлагается каждому участнику.
Каждый участник получает задание независимо от других отобрать из общего списка от 3 до лучших идей с указанием их преимуществ. Разрешается добавлять свои новые идеи.
Второй этап (совещание):
Каждый участник сообщает об отобранных им идеях с указанием их достоинств. По каждой идее проводится короткая (5-10 минут) МА в целях:
- выдвижения идей по улучшению этого варианта;
- выявления недостатков;
- выявления идей по устранению недостатков.
Одинаковые идеи повторно не обсуждаются. В результате обсуждения составляют таблицу положительно-отрицательной оценки идей.
Каждому участнику дается задание выбрать из таблицы независимо друг от друга один или два наилучших варианта и представить по ним эскизы технического решения.
Третий этап (совещание):
Обсуждаются представленные эскизы в целях ранжирования их от лучших к худшим. Составляются предложения с описанием наилучших технических решений. При этом эскизы могут быть дополнительно проработаны и детализированы.
Принимается решение о проведении патентных исследований, составлении заявок на изобретения по патентно-способным ТР, о составлении рационализаторских предложений.
5. Теневая мозговая атака Используется, в основном, для обучения методу МА и позволяет вовлечь в процесс всех участников учебного процесса без ограничений. При этом формируется группа в 5-7 человек, которые работают по правилам обычной МА. Из остальных участников формируется 1 или несколько групп «теневого кабинета» (между ними можно организовать соревнование).
Генераторы «теневого кабинета» следят за ходом работы основной группы, воспринимая и фиксируя выдвигаемые ими идеи, но, не высказывая своих предложений вслух, а записывая их.
При анализе результатов и развитии выдвинутых идей совместно работают «два кабинета».
Методы эвристических приемов Занятие проходит в форме дискуссии. Студент делает доклад излагает содержание своего реферата по данной теме; отвечает на вопросы преподавателя и студентов. В процессе обсуждения выделяются и подробно анализируются ключевые положения содержания доклада. Преподаватель и студенты дополняют содержание доклада.
Рассматриваемые вопросы Эвристический метод Обобщенный эвристический метод Рекомендуемое базовое содержание доклада Процесс решения задач с помощью метода эвристических приемов (ЭП) включает:
1. Постановку задачи технического творчества.
2. Выбор приемов решения задачи на основе анализа недостатков прототипа и противоречий его развития.
3. Преобразование прототипа.
4. Анализ совместимости новых решений.
5. Повтор пунктов 1- 4 для другого прототипа.
Эвристические приемы содержат краткое предписание «как преобразовать» имеющийся прототип или «в каком направлении нужно искать», чтобы получить искомое решение. Это не прямое однозначное указание, а «подсказка», облегчающая получение искомого решения.
Метод эвристических приемов основывается на информационной базе, в частности, Межотраслевом фонде ЭП, содержащем обобщенное описание порядка 400 отдельных ЭП, ориентированных на самые различные области техники. Приемы разбиты на 12 групп:
1. Преобразование формы.
2. Преобразование структуры.
3. Преобразование в пространстве.
4. Преобразование во времени.
5. Преобразование движения и силы.
6. Преобразование материала и вещества.
7. Приемы дифференциации.
8. Количественные изменения.
9. Использование профилактических мер.
10. Использование резервов.
11. Преобразование по аналогии.
12. Повышение технологичности.
Многие ЭП полезны в инверсионной форме (обратные преобразования). Фонд ЭП снабжен примерами. Возможен «индивидуальный фонд ЭП», когда каждый для себя формирует наиболее понятные, полезные, другие – не содержащиеся в Межотраслевом фонде ЭП (МФ ЭП). Сила МФ ЭП – во всестороннем системном охвате проблемы, в эвристической избыточности.
Выбор ЭП для решения конкретной задачи – не формализуемая процедура. Многие задачи могут быть решены независимо разными ЭП. Одновременное использование двух и более ЭП приводит к их взаимному усилению в смысле облегчения нахождения улучшенного технического решения.
1.1. Использовать круговую, спиральную, сферическую или другую компактную форму.
1.2. Сделать в объекте отверстия или полости. Инверсия приема.
1.3. Проверить соответствие объекта законам симметрии.
1.4. Перейти от симметричной формы и структуры к асимметричной.
1.5. Объекту, работающему под нагрузкой, придать выпуклую форму.
1.6. Сделать оптимальный раскрой листового материала. Внести изменения в форму деталей для более полного использования материала.
2. Преобразование структуры 2.1. Исключить наиболее нагруженный элемент.
2.2. Заменить связи, способ или средство соединения между элементами, жесткую связь сделать гибкой или наоборот.
2.3. Заменить источник энергии, тип привода.
2.4. Заменить механическую силу электрической, тепловой, оптической или электронной.
2.5. Объединить в одно целое объекты, имеющие самостоятельное назначение, которое сохраняется после объединения.
3. Преобразование в пространстве 3.1. Изменить традиционную ориентацию объекта в пространстве.
3.2. Использовать «пустое пространство» между элементами объекта. Один элемент пропустить сквозь полость в другом элементе.
3.3. Объединить элементы по принципу «матрешки».
3.4. Осуществить сопряжение по нескольким плоскостям.
3.5. Выйти за традиционные пространственные ограничения, габариты.
4. Преобразование во времени 4.1. Перенести выполнение действия на другое время.
4.1.1. Перейти от непрерывной подачи энергии, вещества к периодической или импульсной.
4.1.2. Использовать паузу между импульсами для осуществления другого действия.
4.1.3. Изменить последовательность выполнения операций.
4.5. Совместить во времени технологические операции.
5. Преобразование движения и силы 5.1. Изменить направление движения.
5.2. Заменить поступательное движение вращательным.
5.3. Заменить изгиб растяжением или сжатием.
5.4. Разделить объект на «тяжелую» и «легкую» части. Передвигать только «легкую»
5.5. Компенсировать действие массы объекта соединением его с объектом, обладающим подъемной силой.
6. Преобразование материала и вещества 6.1. Выполнить элемент из пористого материала. Заполнить поры другим веществом.
6.2. Убрать лишний материал, не несущий функциональной нагрузки.
6.3. Изменить физические свойства материала, например, изменить агрегатное состояние.
6.4. Использовать детали из материала с последующим отвердением.
6.5. Использовать материалы с изменяющимися во времени характеристиками (например, жесткостью, прозрачностью).
7. Приемы дифференциации 7.1. Разделить движущийся поток вещества, энергии, информации на две или несколько частей.
7.2. Сделать элемент съемным, легко отделяемым.
7.3. Сделать автономное управление и привод каждому элементу.
7.4. Разделить объект на части так, чтобы их можно было заменять при переходе на другой режим работы.
7.5. Выделить в объекте самый нужный элемент (свойства) и усилить его или изменить режим работы.
8. Количественные изменения 8.1. Резко (в несколько раз, в десятки, в сотни раз) изменить параметры объекта.
8.2. Увеличить в объекте число одновременно действующих или обрабатываемых изделий.
8.3. Допустить незначительное снижение требуемого эффекта.
8.4. Изменить (усилить) вредные факторы так, чтобы они перестали быть вредными.
8.5. Создать локальное местное качество, осуществить локальную концентрацию сил.
9. Использование профилактических мер 9.1. Предусмотреть защиту и прикрытие легко повреждающихся объектов. Экранировать 9.2. Ввести предохранительное устройство или блокировку.
9.3. Защитить элемент от воздушной или другой агрессивной среды.
9.4. Придать объекту новое свойство, например, обеспечить его плавучесть, сделать его электропроводящим.
9.5. Разделить объект на части так, чтобы при выходе из строя одного элемента объект в целом сохранял работоспособность.
10. Использование резервов 10.1. Использовать массу элемента или периодически возникающие усилия для получения дополнительного эффекта.
10.2. Компенсировать чрезмерный расход энергии получением какого-либо положительного дополнительного эффекта.
10.3. Исключить подбор и подгонку деталей и узлов объекта при сборке.
10.4. Выполнивший свое назначение или ставший ненужным элемент использовать для других целей.
10.5. Перейти на другие физические принципы действия с более высоким КПД, более доступным источником энергии.
11. Преобразование по аналогии 11.1. Применить объект, предназначенный для выполнения аналогичной функции в другой отрасли техники.
11.2. Использовать природный принцип повторяемости однотипных элементов (соты, кристаллы).
11.3. Использовать свойство без самого объекта.
11.4. Применить принцип имитации, заключающийся в создании объекта, похожего по внешнему виду на другой объект.
11.5. Использовать в качестве прототипа детские игрушки.
12. Повышение технологичности.
12.1. Упростить форму и конструкцию деталей путем сокращения числа обрабатываемых поверхностей.
12.2. Выбрать конструкцию деталей и узлов, обеспечивающую максимальное совмещение и одновременное выполнение операций обработки и сборки.
12.3. Осуществить технологическую унификацию конструкций, формы и размеров деталей.
12.4. Заменить механическую обработку обработкой без снятия стружки.
12.5. Использовать саморегулирующиеся, восстанавливающиеся, самозатачивающиеся элементы и инструменты.
Обобщенный эвристический метод Информационная база Она обязательна. Включает в себя (кроме МФ ЭП):
М1 – фонд физико-технических эффектов;
М2 – информационный фонд технических решений.
М2 включает:
- современные широко применяемые технические решения;
- современные ТР, прошедшие экспериментальную проверку;
- отечественные и зарубежные патентные решения;
- старые ТР; фонд ТР систематизирован по предметному и функциональному принципам.
М2а – фонд ТР на уровне лучших мировых образцов – часть М2, выделенная в связи с особой важностью информации, с включением списка наиболее важных технико-экономических показателей, которые характеризуют каждое ТР.
М3 – список требований, предъявляемых к ТР; используется при составлении технических заданий на разработку изделий в целом и их элементов; классифицированы по группам: эксплуатационные, конструктивные, технологические, эргономические, экономические, ремонтнопрофилактические.
М4 – информационный фонд материалов и конструктивных элементов, перспективных для создания новых ТР.
М5 – информационный фонд технологических процессов.
Содержит наборы технологического оборудования и технологических процессов, которые, в принципе, можно использовать для изготовления разрабатываемого ТО; классифицирован по группам технологического оборудования, принятым в отрасли.
М6 – фонд эвристических приемов.
М7 – информационный фонд ТР ведущего класса ТО.
М8 – методы оценки выбора вариантов ТР; сравнительная оценка множества ТР или ТО с целью выбора наилучшего варианта:
- экспертные оценки;
- квалиметрический анализ;
- комплексная технико-экономическая оценка;
- лабораторные испытания.
Структура и процедура метода Поиск новых более эффективных ТР – это процесс подготовки и обработки информации, с помощью которой синтезируют новую информацию в виде конструктивных решений или технологических процессов. Обобщенный эвристический метод представляет собой описание такого процесса, условно разделенного на 7 этапов. Каждый этап состоит из нескольких процедур подготовки и обработки информации, которые отличаются однородностью выполняемой работы.
На основе обобщенного ЭМ возможно составление специализированных методов, ориентированных на определенный класс ТО.
Примеры процедур 1. Предварительная постановка задачи 1.1. Сформулировать функцию на количественном уровне.
1.2. Сформулировать задачу без специальных терминов.
2. Изучение и анализ задачи 2.1. Составьте дерево конструктивной эволюции рассматриваемого класса ТО.
2.2. Соберите и изучите сведения о прогнозах развития рассматриваемого класса ТО.
2.3. Определите возможности усиления отдельных характеристик функции.
Схема обобщенного ЭМ Предварительная постановка задачи Шесть процедур М2, М2а, М3, М Поиск технических решеДоработка выбранных ТР ний и физических принДевять процедур ципов действия Двенадцать процедур М1, М2, М2а, М4, М6, М 2.4. Проведите ранжирование недостатков с точки зрения трудности их устранения.
2.5. Составьте представление об идеальном техническом решении.
3. Уточнение и детализация постановки задачи 3.1. Составьте список требований к существующим ТО, наиболее удовлетворяющим сформулированной функции.
3.2. Составьте список требований к разрабатываемому ТО.
3.3. Выделите требования, которые заведомо нельзя изменять при решении задачи.
3.4. Изобразите графически противоречия развития (улучшения) ТО.
4. Поиск технических идей, решений и физических принципов действия 4.1. Преобразуйте в искомое ТР наиболее близкие решения существующих ТО.
4.2. Попытайтесь преобразовать в искомое ТР идеальное ТР.
Попытайтесь решить задачу, устранив причины возникновения недостатков Сформулируйте новые физические принципы действия ТО и его основных 5. Выбор наилучших ТО 5.1. Проверьте полученные ТР на физическую осуществимость и выделите допустимые 5.2. Выберите ТР, в которых возможна наибольшая доля стандартных узлов и деталей.
5.3. Выберите ТР, наиболее полно реализующие сформулированную функцию, главные цели и требования.
5.4. Выберите ТР, требующие минимального изменения в смежных ТО.
6. Доработка выбранных ТР 6.1. Выберите наилучшие ТР на их соответствие полному списку требований.
6.2. Преобразуйте недопустимые ТР в допустимые.
6.3. Попытайтесь улучшить допустимые функциональные узлы.
6.4. Разработайте чертежи наилучших ТР.
6.5. Проведите экспериментальную проверку наилучших ТР.
7. Анализ технико-экономических показателей найденных ТР и оценка перспектив их внедрения 7.1. Оцените ожидаемый эффект от использования полученных ТР.
7.2. Определите область практического применения полученных ТР в рассматриваемой области техники в настоящем и будущем. Оцените объемы реализации новых ТО.
7.3. Оцените ожидаемый экономический эффект.
Морфологический анализ и синтез технических решений.
Морфологические таблицы Занятие проходит в форме дискуссии. Студент делает доклад излагает содержание своего реферата по данной теме; отвечает на вопросы преподавателя и студентов. В процессе обсуждения выделяются и подробно анализируются ключевые положения содержания доклада. Преподаватель и студенты дополняют содержание доклада.
«