 |
Основные приемы устранения технических противоречий
|
|
|
|
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим работам по курсу
"Принципы инженерного творчества"
для студентов 3 курса специальностей
Т.03.01, Т.03.02, П.03.02
Часть 1 Теория решения изобретательских Задач
Новополоцк 1999
*
УДК 621.81.(075.8.)
Одобрены и рекомендованы к изданию
Методической комиссией машиностроительного факультета
Кафедра технологии конструкционных материалов
Составители:
А.Л. ЛИСОВСКИЙ, канд. техн. наук, доцент Н.Л. КРАВЧЕНКО, ст. преподаватель
Рецензенты:
А.А. ЛЫСОВ, канд. техн. наук, доцент
В.М. КОНСТАНТИНОВ, канд. техн. наук, доцент
© Полоцкий государственный университет, 1999.
1. ВВЕДЕНИЕ
Из 150 тысяч новых разработок только одна тысяча доводится до внедрения. Можно подсчитать, что КПД нашего интеллектуального труда составляет 0,7 %, т.е. 99,3 % мы работаем впустую. Даже наш знаменитый лозунг "Твори, выдумывай, пробуй" уже содержит в себе разрешение на бестолковую суету в творчестве. Если бы разрешили токарю или слесарю так работать, то вряд ли были бы довольны их трудом. А в чем, собственно, разница между трудом токаря и инженера? Первый, взяв заготовку и следуя определенным правилам и примерам, должен снять лишний металл. Второй, имея свою заготовку и устаревшую техническую конструкцию, следуя определенным правилам, также должен изменить ее и улучшить. Но каким правилам? Ведь работа инженера-изобретателя — это тоже труд, причем один из сложных и ответственных! Следовательно, и для него должна существовать своя технология. Ее отсутствие и приводит к тому, что более 99 % усилий инженера пропадает впустую. Курс "Принципы инженерного творчества" в какой-то мере позволяет, используя некоторые методики активизации творческого мышления, законы диалектического материализма, повысить творческие способности будущих инженеров. В методических указаниях приведены некоторые методики решения технических задач по инженерному творчеству, даны технические задачи для практических занятий.
|
|
|
Любая техническая система уже в зародыше несет в себе начало будущих проблем, которые возрастают по мере увеличения наших потребностей. Тесная взаимосвязь желаемого и не желаемого была отмечена еще в древности. Китайская монада трактовала эту двуединую связь следующим образом: "Нет добра, в котором бы не содержалось зло, и нет зла, в котором бы не содержалось добро". Графически они это выражали следующим образом
Конечно, можно соглашаться или не соглашаться с такими обобщениями, но что касается изобретателя, он обязан видеть в своей новой, только что рожденной им машине и зародыши ее будущих недостатков. Это позволяет своевременно принять меры для устранения противоречий еще до того, как они сами заявят о себе во весь голос.
Допустим, что нам удалось спроектировать автомобиль, развивающий скорость 700—800 километров в час. Какие появятся противоречия? Одно из них — мы должны иметь надежные "мертвые" тормоза, чтобы в случае опасности произвести резкое торможение, и мы не должны их иметь, т. к. при резком торможении могут возникнуть перегрузки, которых не выдержат пассажиры. Придется снабдить наш автомобиль специальной радарной установкой, которая прощупывает дорогу на несколько километров вперед, т.к. тормозной путь составляет более 500 метров. Но это невероятно усложняет автомобиль, и к тому же любая дорога имеет повороты, уклоны, где радарная установка будет бесполезной. Выявленное противоречие заставляет нас отказаться от задуманного автомобиля. А люди все же хотят ездить по земле все быстрее.
Как быть? Противоречие, обнаруженное в задуманном автомобиле, может разрешиться только уже на уровне «надсистемы», в которую он входит, т. е. нам нужно заняться изменением самой дороги. Ее полотно мы должны поднять над уровнем земли, чтобы исключить появление на ней любого случайного предмета, вызывающего необходимость экстренного торможения. Скорее всего эта дорога будет напоминать собой обычный монорельс, который служит не только опорой для колес, но и позволяет транспортировать энергию для движения. Что же осталось от автомобиля? Одна кабина для пассажиров и двигатель электрического или электромагнитного типа. Цель достигнута — мы безопасно перемещаемся со скоростью 700— 800 километров в час.
|
|
|
Кстати, в Японии проектируется и изготавливается высокоскоростная монорельсовая дорога, по которой вагоны с пассажирами будут перемещаться со скоростью 400—500 километров в час.
Преодолевая противоречия, городской транспорт из моносистемы, сегодня представляющей собой отдельные автомобили, неизбежно перейдет в полисистему. Это будут уже и упомянутые монорельсовые дороги, и подвижные высокоскоростные тротуары, и спрятанные под землей пневмотрубопроводный транспорт и другие не менее высокоорганизованные, экологически чистые и безопасные технические системы. Конечно, не исключена возможность присутствия в будущем и нашего обычного автомобиля. Но это будет прогулочный, специальный или спортивный автомобиль, относительно тихоходный и такой же редкий, как сегодня лошадь на улицах города.
| вида |
Из сказанного следует, что противоречия определяют не только настоящее, но и будущее развиваемой технической системы. Выявление и анализ противоречий представляют собой эффективный инструмент прогнозирования техники будущего.
Среди наслоения и хаоса четко выделяются три противоречий — административное, техническое и физическое.
Выделим основные вехи, на которые должен ориентироваться изобретатель, выявляя новое решение.
1) Административное противоречие:
Философия административного противоречия проста и звучит обезоруживающе прямолинейно, например: "Так делать нельзя, но делать все-таки нужно!". Убедительно, не правда ли? Административные противоречия, как правило, порождает сам человек, точнее те организованные обстоятельства, которые он создал.
|
|
|
2) Техническое противоречие, которое возникает между параметрами системы, ее узлами или группами деталей. Техническое противоречие диктует: «Если ты улучшишь одно, то непременно ухудшишь другое!».
3) Идеальный конечный результат.
4) Физическое противоречие. Когда мы начинаем «дробить» задачу на элементы и уточнять ее, техническое противоречие заменяется физическим. Можно сказать, что, получив его, мы угадали 5 цифр из 6 в нашей технической лотерее. Физическое противоречие возникает не между параметрами технической системы, а внутри ее в каком-либо одном элементе или даже в части его. Сравнивая существующую ситуацию с идеальной, находим то, что мешает в оперативной зоне достижению поставленной цели. Это и будет искомое физическое противоречие. На этом этапе окончательно завершится постановка задачи. И можно заняться собственно ее решением.
5) Использование физических явлений и эффектов.
6) Конструктивная проработка найденной идеи. Отметим, что задача может быть удовлетворительно решена на любом этапе ее обработки. Но чаще всего приходится углубляться в нее, добираясь до последнего препятствия.
Анализ многих тысяч изобретений выявил, что при всем многообразии технических противоречий они разрешаются 40 основными приемами (см. табл.). Сразу же может возникнуть мысль: а нельзя ли заложить эти приемы в ЭВМ и доверить ей решать изобретательские задачи? Пытались это делать, но результаты пока не обнадеживающие.
Работа по составлению списка таких приемов была начата Г.С. Альтшуллером еще на ранних этапах становления теории решения изобретательских задач. Для их выявления понадобился анализ более 40 тысяч авторских свидетельств и патентов.
Приемы указывают лишь общее направление и только обширную область сильных решений. Конкретный вариант решения они не выдают. Эта работа остается за человеком. Как пользоваться таблицей? В горизонтальной колонке ищем то, что нас более всего не удовлетворяет, т.е. техническое противоречие. На пересечении выбранных вертикальных и горизонтальных колонок находим рекомендуемые приемы.
|
|
|
ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ УСТРАНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ
2.1. Принцип дробления:
а) разделить объекты на независимые части;
б) выполнить объект разборным;
в) увеличить степень дробления объекта.
2.2. Принцип вынесения:
а) отделить от объекта "мешающую" часть ("мешающее свойство") или, наоборот, выделить единственно нужную часть или нужное свойство.
2.3. Принцип местного качества:
а) перейти от однородной структуры объекта или внешней среды (внешнего воздействия) к неоднородной;
б) разные части объекта должны выполнять различные функции;
в) каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы.
2.4. Принцип асимметрии:
а) перейти от симметрической формы объекта к асимметрической;
б) если объект уже асимметричен, увеличить степень асимметрии.
2.5. Принцип объединения:
а) объединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты;
б) объединить во времени однородные или смежные операции.
2.6. Принцип универсальности:
а) объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах.
2.7. Принцип "матрешки":
а) один объект размещен внутри другого, который, в свою очередь, находится внутри третьего и т. д.;
б) один объект проходит сквозь полость в другом объекте.
2.8. Принцип анти - веса:
а) компоновать вес объекта соединенным с другим объектом, обладающим подъемной силой;
б) компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (преимущественно за счет аэро - и гидродинамических сил).
2.9. Принцип предварительного анти - действия:
а) если по условиям задачи необходимо произвести какое-то действие, надо заранее совершить анти - действие.
2.10. Принцип предварительного действия:
а) заранее выполнить требуемое действие (полностью или хотя бы частично);
|
|
|
