 |
Научно-техническая информация
|
|
|
|
При создании новой техники в случае отсутствия достаточно полной информации по разрабатываемой тематике и смежным областям невозможно составить представление об уровне лучших мировых и отечественных образцов техники. Будет разрабатываться уже разработанное и изобретаться уже изобретенное. История науки и техники имеет много таких примеров. Так, Г.Лейбниц в 1686г. разработал интегральное исчисление, не зная о том, что оно уже было разработано И.Ньютоном в 1670г.
После определения направления научных исследований и темы необходимо провести тщательное изучение научно-технической информации (НТИ), имеющей отношение к выбранному направлению. Возможен и другой путь – сам выбор темы может вытекать из анализа НТИ, или выбранная тема может изменить направление иссаледований в результате детального анализа состояния вопроса по теме. Главная цель анализа НТИ состоит в том, чтобы выяснить, не было ли аналогичных исследований и решений поставленных задач, в каком состоянии находится решение задач, сформулированных в теме.
Каждому исследователю необходимо уметь искать и отбирать нужную информацию для своей работы.
Без достоверной исчерпывающей информации уже на стадии разработки новой техники может быть заложена техническая отсталость. Но не всякую информацию нужно принимать за достоверную, ее нужно рассматривать критически, т.к. возможны ошибочные выводы или целенаправленная техническая дезинформация, ведущая к отрицательным результатам.
Не всякая информация имеет одинаковую ценность. С течением времени происходит переоценка значимости полученной информации. Потеря приобретенных человеком знаний и их ценности происходит с течением времени по экспоненте, за 5 лет теряется примерно 50% знаний.
|
|
|
Поэтому знания необходимо непрерывно обновлять и пополнять самообразованием, путем регулярного ознакомления с новой научно-технической литературой, в системе повышения квалификации и другими способами.
Ученика Сократа (399-470гг. д.н.э.) философа Антисфена спросили, что необходимо, чтобы стать ученым. Ответ был неожиданным: «Не читать ненужного». Но что считать нужным, а что ненужным? То, что сейчас, сегодня кажется ненужным, завтра окажется очень нужным. Поэтому следить и знакомиться необходимо не только с информацией по узко специализированной тематике, но и по смежным областям.
В современной информатике созданы специальные системы информационного обеспечения или информационные системы. Задача информационных систем – доставить соответствующие сведения непосредственно заинтересованным потребителям, т.е. решить проблему «адресной» доставки информации. В связи с этим развиваются системы научных коммуникаций, ответственных за хранение и распределение научных сведений и знаний.
Совокупность унифицированных сведений и услуг, представленных в некотором стандартном виде (распечатанные результаты поиска в информационном массиве, специальные издания, аналитические справки и т.п.), называют информационным продуктом. Накопление и хранение больших машинных информационных массивов, «безбумажной информации» производится в базах данных (БД), которые являются информационными ресурсами. БД бывают библиографические и фактографические. Библиографические БД содержат сведения о публикациях (так называемая «вторичная информация»). Фактографические БД содержат сведения фактического характера. Например, БД по свойствам материалов и веществ, по новым прогрессивным технологиям.
Важной частью информационных технологий является программное обеспечение. Каждый тип информационного продукта требует специфической технологии его получения и ему соответствует свое программное обеспечение.
|
|
|
Разновидностью информационной системы для накопления больших объемов относительно однородных взаимосвязанных и изменчивых данных, их оперативного обновления и многоцелевого использования является банк данных. В состав банка данных входят базы данных и комплект средств для его создания и использования (вычислительная техника, программная система управления, языки, методики и др.).
Информационные сети объединяют в себе информационную инфраструктуру и вычислительную технику. Потребитель получает возможность доступа ко всем банкам данных, подсоединенным к сети. Для поиска необходимой информации имеются автоматизированные информационно-поисковые системы (АИПС), которые часто объединяются в информационно-поисковые сети (ИПС). Определенный объем недостаточно систематизированной и достоверной информации можно получить через сеть Интернет.
Научные документы и издания – это содержатели научно-технической информации для ее хранения и использования. К ним относятся:
1) текстовые, графические, аудиовизуальные (звуковые, киновидеофильмы), машиночитаемые (например, БД на микрофотоносителях) и другие материалы;
2) документы первичные и вторичные (полученные в результате переработки первичных документов). К вторичным документам и изданиям относятся: справочные, обзорные, реферативные, библиографические материалы. Некоторые научные документы не публикуются. Основные виды непубликуемых первичных документов: научно-технические отчеты, диссертации, депонированные рукописи, переводы, конструкторская документация и др. Вторичные непубликуемые материалы – это регистрационные и информационные карты, учетные карточки диссертаций, указатели депонированных рукописей, переводов и т.п.;
3) книги (отдельные издания объемом свыше 48 страниц), брошюры (свыше 4 но не более 48 страниц), в том числе монографии (книги, в которых рассматривается одна проблема или тема), сборники научных трудов и учебные издания (учебники и учебные пособия);
4) официальные издания;
5) периодические издания (публикуемые через определенный промежуток времени), продолжающиеся издания (по мере накопления материала), труды, ученые записки, известия и др.;
|
|
|
6) специальные виды технических изданий: НТД, стандарты, инструкции, руководящие технические материалы (РТМ), методические указания и т.п. Стандарты бывают следующих видов: государственные (ГОСТы), отраслевые (ОСТы), предприятий (СТП);
7) информация о содержании зарубежных журналов;
8) патентная документация.
Процесс ознакомления необходимо начинать со справочной литературы (энциклопедии, словари, справочники, например, справочник технолога-машиностроителя, справочник металлиста). Затем просматриваются учетно-регистрационные издания НТИ и библиографические указатели фундаментальных библиотек.
Собственная библиография по интересующей проблеме составляется на основе библиотечных каталогов – набора карточек, в которых содержатся сведения о книгах, журналах, статьях и т.д. В карточке книги указывается: автор, заглавие, вид издания, место издания, издательство, год издания, количество страниц.
Читательские каталоги бывают алфавитные, систематические и алфавитно-предметные. В алфавитном каталоге все карточки расположены в алфавитном порядке фамилий авторов или заглавий произведений, если автор не указан. В систематическом каталоге карточки расположены по отраслям знаний. Алфавитно-предметный каталог – ключ к систематическому каталогу. В нем в алфавитном порядке перечисляются наименования отраслей знаний, отдельных вопросов и тем, по которым в систематическом каталоге собрана литература в библиотеке.
Необходимо внимательно просматривать списки литературы, находящиеся в конце книг, статей и т.п. (цепочка «назад к истокам»).
Основные отечественные периодические издания, освещающие вопросы технологии машиностроения:
- реферативный журнал «Технология машиностроения»;
- журнал «Технология машиностроения»;
- журнал «Вестник машиностроения»;
- журнал «Станки и инструменты» (СТИН);
- журнал «Инструмент и технологии»;
|
|
|
- журнал «Автоматизация и современные технологии»;
- журнал «Машиностроитель»;
- журнал «Упрочняющие технологии и покрытия»;
- журнал «Физика и химия обработки материалов»;
- журнал «Поверхность»;
- журнал «Изобретатель и рационализатор»;
- журнал «Тяжелое машиностроение»;
- журнал «Химическое и нефтяное машиностроение»;
- справочник. Инженерный журнал;
- известия вузов. Машиностроение;
- труды технических университетов, академий и институтов.
ПАТЕНТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Патентная информация – это наиболее достоверная информация. Она представляет собой совокупность документов об открытиях, изобретениях, патентах, ноу-хау и других видах промышленной собственности и охране прав изобретателей. Особенностью научно-технической патентной информации является то, что она имеет юридическую и правовую основу. Патентная информация обладает:
1) оперативностью (предшествует публикации других информационных материалов, кроме закрытых патентов);
2) достоверностью (проверена государственной экспертизой);
3) полнотой сведений (описывает суть открытий или изобретений и имеет сквозную нумерацию).
Перед началом разработки научно-исследовательской темы (проблемы) проводятся патентные исследования, т.е. поиск, отбор, анализ и целенаправленное использование патентной информации (документации, литературы). В соответствии с ГОСТ Р 15.011-96 патентные исследования – это исследования технического уровня и тенденций развития объектов хозяйственной деятельности, их патентоспособности (эффективности использования по назначению) на основе патентной и другой информации. Под объектом хозяйственной деятельности понимаются объекты техники, в том числе создаваемые по Государственному оборонному заказу, объекты промышленной собственности (ПС), ноу-хау, услуги, предоставляемые хозяйствующим субъектам, т.е. любым участником хозяйственной деятельности. Цель патентных исследований состоит в следующем:
1) обоснование включения темы в план;
2) обоснование выбора пути решения задачи и обеспечение его патентоспособности и патентной чистоты;
3) выбор оптимальных конструктивных и технологических решений;
4) выявление предполагаемых изобретений и их проверка на новизну
5) оформление заявочных материалов на изобретения, патенты и их государственную защиту;
6) обоснование целесообразности патентования изобретений за рубежом;
7) проверка объекта разработки и его составных частей на патентную чистоту.
Таким образом, основная цель патентных исследований – получение исходных данных для обеспечения высокого технического уровня и конкурентоспособности объектов техники, использования современных научно-технических достижений и исключения неоправданного дублирования исследований и разработок. Патентные исследования проводят хозяйствующие субъекты (предприятия, организации, концерны, ассоциации, вузы и др.).
|
|
|
Основным источником информации для патентных исследований является патентная документация, т.е. опубликованные официальными органами различных стран сведения об открытиях, изобретениях, промышленных образцах, полезных моделях и товарных знаках (библиографические и реферативные данные, полные описания).
Патентная литература – это издания (книги, брошюры, журналы и т.п.), посвященные различным вопросам патентной и изобретательной деятельности.
Наиболее оперативным и ценным видом патентной документации являются бюллетени патентных ведомств стран мира (сигнальная информация об изобретениях). Сведения об изобретениях, сделанных в России, публикуются в бюллетене «Открытия и изобретения», а информация о зарубежных изобретениях – в бюллетене «Изобретения за рубежом» и в реферативном журнале «Изобретения стран мира».
К патентной информации относятся также описания изобретений, рефераты по изобретениям, публикации о внедренных изобретениях, реклама, отчеты о научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах (НИР и ОКР), о заграничных командировках, отчеты о патентных исследованиях.
Вопросами правовой охраны и защиты приоритета открытий и изобретений занимается патентоведение.
В юридической патентной документации применяются следующие основные понятия и определения.
Промышленная собственность (ПС) – это результаты умственного труда, применяемые в промышленности, а именно, открытия, изобретения, полезные модели, промышленные образцы, товарные знаки, фирменные наименования.
Открытием признается установление неизвестных ранее объективно существующих закономерностей, свойств, явлений материального мира, вносящих коренное изменение в уровень познания. Однако это понятие не распространяется на открытия географические, археологические, месторождения полезных ископаемых и др.
Изобретение – это новое и обладающее существенными отличиями техническое решение задачи в любой области народного хозяйства, социально-культурного строительства или обороны страны, имеющее положительный эффект в зависимости от доли творческого акта и его качественного уровня. То есть, изобретение должно иметь два главных признака: новизну и полезность. На запатентованное изобретение авторам выдается патент.
В качестве изобретения охранаяется техническое решение в любой области, относящееся к продукту (в частности, устройству, веществу, штамму микроорганизма, культуре клеток растений или животных) или способу (процессу осуществления действий над материальным объектом с помощью материальных средств). Изобретению предоставляется правовая охрана, если оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.
Объекты изобретения:
Устройство – конструкция и изделия; детали, узлы, механизмы или совокупность взаимосвязанных деталей, узлов и механизмов;
Способ – операция или совокупность взаимосвязанных операций (действий) над материальными объектами и с помощью материальных объектов, т.е. это технологический процесс, операции которого необходимы и достаточны для получения определенного продукта (эффекта);
Вещество – искусственно созданная совокупность взаимосвязанных ингридиентов.
Формуле изобретения предшествует подробное описание изобретения (патентное описание). Кроме технических сведений, раскрывающих сущность изобретения, оно содержит элементы, определяющие объем его правовой защиты. Например, в России оно должно иметь следующие обязательные пункты:
1) название и класс МКИ (международной классификации изобретений);
2) характеристику аналогов изобретения;
3) характеристику и критику прототипов;
4) цель изобретения;
5) сущность изобретения, его отличительные признаки;
6) примеры конкретного выполнения и сведения о предполагаемой технико-экономической эффективности;
7) формулу изобретения, в которой выделяются наиболее существенные его признаки, подлежащие правовой защите.
Пример формулы изобретения.
| 8 |
| 1 |
| 7 |
| 6 |
| 3 |
| 5 |
| 4 |
| 2 |
Рис.4. Схема устройства для гидродробеструйного упрочнения лопаток
с предварительным упругим изгибом пера:
1 – лопатка; 2 – привод вращения лопатки; 3 – эжекторные сопла;
4 – дробь; 5 – гидронасос; 6 – всасывающий патрубок с фильтром;
7 – бак с маслом; 8 – механизм предварительного изгиба лопатки
Устройство для гидродробеструйного упрочнения лопаток, содержащее рабочую камеру с соосно расположенными в ней опорами для крепления хвостовика и головной части пера обрабатываемой лопатки, а также сетку с соплами-эжекторами, соединенными с гидросистемами, отличающееся тем, что с целью повышения качества упрочнения путем уменьшения коробления лопатки устройство выполнено в виде поворотной планшайбы, несущей каретку с захватным механизмом, установленную с возможностью радиального и углового перемещения относительно продольной оси опоры для крепления хвостовика лопатки.
Конструктивная схема устройства приведена на рис.4.
При оценке заявки на изобретение учитываются также этические соображения. Например, новая конструкция отмычки для воров не может быть признана изобретением.
Решающую роль в правильной оценке и признании заявленного технического решения изобретением играет квалифицированная экспертиза, т.е. уровень эксперта, который не всегда бывает компетентен и добросовестен. Например, сварка с использованием углекислого газа (СО2) в качестве защитной среды в свое время не была признана изобретением из-за ошибочной оценки отсутствия положительного эффекта. Это не позволило ее запатентовать и продать лицензии. Сегодня сварка в СО2 занимает до 20% объема всех сварочных работ, а Россия от этого не имеет никаких доходов.
В прежние времена на патентование не обращалось такое серьезное внимание, как сейчас. Известно, что изобретателем радио является Попов, но первым запатентовал это изобретение итальянец Маркони. Основой электротехники являются открытия и разработки Фарадея, Ленца, Якоби, Герца, но они не имеют ни одного патента.
Кроме официально зарегистрированных изобретений, патентов и офорленных на них лицензий, имеются беспатентные лицензии, выданные на «ноу-хау». Термин «ноу-хау» (англ. «know-how» – «знаю как») означает секреты производства, т.е. технологию, которая специально не раскрывается заявителем в описании патента. «Ноу-хау» представляет собой совокупность знаний и навыков, относящихся к применению промышленных технологий или процессов. Это понятие связано с секретами производства, носит конфиденциальный характер и является экономическим достоянием, пригодным для практического использования. Обладатель информации, составляющей «ноу-хау», имеет право на защиту от ее незаконного использования третьими лицами при следующих условиях: 1) она имеет действительную ценность в силу неизвестности третьим лицам; 2) к ней нет свободного доступа на законном основании; 3) ее обладатель принимает надлежащие меры к охране ее конфиденциальности.
Оформление передачи «ноу-хау» – это самостоятельная сделка, не связанная с запатентованным изобретением. Это беспатентная лицензия, которая строится по принципу обычного лицензионного соглашения, но имеет некоторые особенности. «Ноу-хау» в большинстве стран не регистрируются, не публикуются и не имеют прямой правовой защиты. В процессе передачи «ноу-хау» существует большой риск с раскрытием его сути до заключения контракта и возможностью утечки информации к третьим лицам после заключения контракта.
Рационализаторское предложение – это техническое решение, являющееся новым и полезным для предприятия, организации и учреждения, которому оно подано, и предусматривающее изменение конструкции изделия, технологии производства, применяемой техники, состава материалов и т.п.
Полезная модель – это отличающееся относительной новизной решение технической задачи, относящееся к устройству и имеющее явно выраженные пространственные формы (объем, компоновку).
Промышленный образец – образец, отражающий особенности внешнего вида промышленного изделия, которые выполнены промышленным путем, придают изделию художественные (эстетические) достоинства и обладают новизной или оригинальностью.
Товарный знак – это помещаемые на товарах или употребляемые при их рекламе обозначения, отличающие данный товар от аналогичных товаров других предприятий.
Защитой определенного вида промышленной собственности является
патент ( раньше авторское свидетельство на изобретение), выдаваемый Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Патент действует определенный срок (15...18 лет) и представляет патентодержателю исключительное право распоряжаться запатентованным видом промышленной собственности, в частности, изобретением. Основную и наиболее ценную часть патентного фонда составляют патенты и авторские свидетельства на изобретения.
Патентоспособность – это свойство технического решения быть защищенным в качестве изобретения на основе закона соответствующей страны.
Патентная чистота – это юридическое свойство объекта (товара) быть использованным в данной стране без опасности нарушения действующих на ее территории патентов исключительного права, принадлежащих другим лицам. Понятие это относительное, т..к. имеет силу только в отношении конкретных стран и на определенную дату.
Экспертиза на патентную чистоту определяет возможность реализации рассматриваемого объекта промышленной собственности в определенной стране или группе стран, а также меры, обеспечивающие эту реализацию без нарушения патентов третьих лиц. Экспертиза на патентную чистоту может являться как составной частью общих патентных исследований, проводимых перед началом или в ходе разработки, так и самостоятельным мероприятием.
Техническое решение может быть признано изобретением, если оно обладает следующими признаками: 1) новизной; 2) изобретательским уровнем (существенным отличием); 3) промышленной применимостью.
Новизна изобретения предполагает абсолютную, т.е. мировую неизвестность данного технического решения. Решение считается новым, если до даты приоритета заявки сущность этого или тождественного решения не была раскрыта настолько (для неопределенного круга лиц), что стало возможным его осуществление. Если до даты приоритета заявки появился хотя бы один источник, исключающий новизну изобретения, то данное техническое решение не можут быть признано охраноспособным. Приоритет, или первенство изобретения, устанавливается по дате подачи заявки в Государственное патентное ведомство либо по дате подачи заявки на почту (в случае спора).
Новое техническое решение может иметь разный изобретательский уровень. Оно может состоять: 1) только из новых признаков, 2) из новых и известных признаков, 3) из совокупности известных признаков, но в новом сочетании.
Промышленная применимость предполагает возможность воспроизведения изобретения на данном этапе развития техники (общественного производства) без каких-либо дополнительных исследований и ограничений, т.е. принципиальную возможность использования с положительным эффектом. Под положительным эффектом понимается новый, более высокий результат по сравнению с прототипом. Он может выражаться в количественных, качественных показателях или в тех и других одновременно. При оценке промышленной применимости учитывается такое официальное понятие, как «перспективное изобретение», для реализации которого требуются специальные технические разработки.
В России заявки на изобретение подаются в Федеральный институт промышленной собственности, подчиняющийся Патентному ведомству страны.
Авторские свидетельства на изобретения составляют основную и наиболее ценную часть патентного фонда.
Основным средством организации и поиска информации в мировом патентном фонде являются системы классификации изобретений (национальные и международные – МКИ).
Международная патентная классификация (МПК) предназначена для использования патентными ведомствами, применяющими разные системы патентования изобретений, с целью унификации классификации изобретений. МПК охватывает все области знаний, объекты которых законодательно подлежат патентной охране.
Для результативного проведения патентных исследований необходимо изучить информацию, которую содержат следующие патентные документы:
- официальные патентные бюллетени;
- описания к заявкам на изобретения, прошедшим или не прошедшим предварительную или формальную экспертизу (в соответствии с патентным законодательством страны поиска);
- описания к патентам;
- описания полезных моделей;
- описания промышленных образцов;
- описания товарных знаков;
- официальные публикации об изменениях состояния правовой охраны;
- официальные патентные указатели.
Перечисленные источники представлены во Всероссийской патентно-технической библиотеке (ВПТБ). В фонде библиотеки имеются издания российских органов научно-технической и патентной информации, зарубежных информационных служб, патентно-правовая отечественная и зарубежная литература.
Для проведения поиска необходимо просмотреть первичные источники – описания изобретений, фонды которых в ВПТБ систематизированы в соответствии с МПК. Исследования можно провести и с использованием дисков CD ROM, на которых представлены описания изобретений к заявкам и патентам с 1955г. Наиболее используемыми в России являются патентные БД ФИПС, обеспечивающие доступ к российским БД по изобретениям, полезным моделям и товарным знакам.
Информационно-поисковые системы и БД российских и зарубежных патентных ведомств приведены в приложении 1.
6. ТЕМА И ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ
Изучение научно-технической и патентной информации представляет собой творческий процесс, в ходе которого делаются наиболее существенные выписки (на карточках), составляется конспект, осуществляется научное реферирование материала и делается научный обзор.
Реферирование – это краткое изложение первичного документа с основными фактическими сведениями или выводами.
Научный обзор – это текст, содержащий систематизированную информацию сводного характера по какому-либо вопросу или вопросам, извлеченную из некоторого множества специально отобранных для этой цели первичных документов.
В соответствии со стандартами обзор должен содержать следующие обязательные элементы: реферат, вводную часть, аналитическую часть. Обычно обзор составляется по 30...40 публикациям и заканчивается заключением. Различные факты, идеи и теории сопоставляют друг с другом, критически осмысливают. При этом необходимо придерживаться принципа: ничего не принимать на веру, во всем сомневаться, знать, насколько можно доверять тому или иному автору (наука должна делаться «чистыми руками»). Нужно развивать в себе критическое мышление, формировать свою точку зрения и отношение к проблеме. Но для того, чтобы подвергать все сомнению, нужно иметь определенный уровень знаний и нравственный фундамент.
«Сам Аристотель научил меня удовлетворять свой разум только тем, в
чем убеждают меня рассуждения, а не только авторитет учителя»
(Г.Галилей)
В процессе работы с научно-технической и патентной информацией возникают собственные соображения, выявляются актуальные вопросы, подлежащие исследованию в 1-ю и 2-ю очередь, формируются представления и основы будущего исследования.
Итогом критического анализа информации должны быть выводы, в которых отражаются следующие вопросы:
1) подтверждение актуальности темы;
2) последние достижения в области теоретических и экспериментальных исследований по теме в нашей стране и за рубежом;
3) положение дел в производстве по намеченной теме;
4) техническая целесообразность и экономическая эффективность разработок;
5) новые пути и подходы в ее решении.
После сделанных выводов формулируется цель, задачи и выбирается объект исследований (типовой представитель). В формулировке названия темы рекомендуется отразить цель исследований и пути достижения этой цели. Например, «Повышение точности обработки путем управления упругими перемещениями технологической системы».
К объекту исследований предъявляются следующие требования:
1) он должен в полной мере содержать ту совокупность явлений, которую необходимо исследовать;
2) он должен быть представительным, т.е. представлять собой широкий класс реальных объектов, для которых решается задача;
3) он должен быть доступным для исследования в физическом и экономическом отношении.
После этого формулируются задачи исследования, решение которых обеспечит достижение поставленной цели. Задачи исследований можно разделить на 3 вида: теоретические, эмпирические, логические.
Теоретические задачи связаны с выявлением и изучением конкретных
причин, связей, зависимостей, взаимодействий, позволяющих априорно (без опытов) объяснять и прогнозировать поведение изучаемых объектов.
Эмпирические задачи состоят в выявлении, тщательном изучении и точном описании сведений об изучаемом объекте путем наблюдения, эксперимента, измерения.
Логические задачи имеют место в дедуктивных науках (математике, логике и др).
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
После формулирования цели и постановки задач исследований для достижения этой цели необходимо разработать методику и план (программу) исследований.
Методика исследований – это совокупность мыслительных и физических операций, размещенных в определенной последовательности, в соответствии с которой достигается цель исследований. Методика определяет успех эксперимента.
В методике и программе проведения экспериментов:
1) излагается цель и задачи экспериментов;
2) выбираются варьируемые факторы;
3) обосновывается объем экспериментов (число опытов);
4) обосновывается порядок реализации опытов, последовательность изменения факторов, интервалы между экспериментальными точками;
5) обосновывается экспериментальная техника, средства и методы измерений;
6) дается общее описание проведения экспериментов, их особенностей;
7) обосновываются способы обработки, анализа и формы представления результатов экспериментов.
Для реализации эксперимента необходимо правильно выбрать варьируемые факторы, т.е. установить основные и второстепенные факторы, влияющие на исследуемый процесс, а также интервалы их варьирования. С этой целью факторы ранжируют по степени их влияния на результаты эксперимента. Если априорно (без эксперимента) отранжировать факторы трудно, то выполняют небольшой предварительный эксперимент.
Для получения объективных результатов при минимальных затратах средств и времени обосновывается минимальное количество экспериментов и измерений, т.е. такое количество, которое в данном опыте обеспечивает устойчивое среднее значение измеряемой величины, удовлетворяющее заданной степени точности. Для этого используют методы математического планирования эксперимента. Применение математической теории эксперимента позволяет уже при планировании определенным образом оптимизировать объем экспериментальных исследований и повысить их точность. Особо тщательно необходимо обосновать применение экспериментального оборудования, приборов, методов и средств измерений, т.к.:
«... наука начинается... с тех пор, когда начинают измерять»
(Д.И.Менделеев)
Желательно использовать стандартные приборы, установки и средства измерения, прошедшие аттестацию. Для записи результатов экспериментов (наблюдений и измерений) разрабатываются формы журналов, которые являются первичными документами, удостоверяющими фактические результаты экспериментов.
Важным разделом методики является выбор методов обработки, анализа и представления экспериментальных данных.
Результаты эксперимента должны быть представлены в удобочитаемых формах: таблицах, графиках, формулах, номограммах.
Особое внимание уделяется математическим методам обработки и анализа опытных данных (установлению эмпирических зависимостей, аппроксимации, установлению критериев и доверительных интервалов и др.). Результаты эксперимента должны отвечать трем статистическим требованиям:
1) требованию эффективности оценок, т.е. минимуму дисперсии отклонения относительно неизвестного параметра;
2) требованию состоятельности оценок, т.е. при увеличении числа наблюдений оценка параметра должна стремиться к его истинному значению;
3) требованию несмещенности оценок (отсутствие систематических ошибок в процессе определения параметров).
Важным этапом экспериментальных исследований является метрологическое обеспечение результатов исследований, аттестация средств измерений и экспериментальных установок. Результаты исследований, полученные на неаттестованных экспериментальных установках и с использованием неаттестованных средств измерения считаются недостоверными.
Во многих отраслях науки разработаны автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) с вводом экспериментальных данных в ЭВМ, с расчетом результирующих показателей, с автоматическим управлением ходом эксперимента.
В методике оценивается объем и трудоемкость экспериментальных исследований, составляется перечень необходимых средств измерений, объем используемых материалов, список исполнителей, календарный план, смета расходов.
8. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Решение поставленных задач может начинаться как с теоретических, так и с экспериментальных исследований. Если достаточной информации об объекте исследований нет, то, как правило, начинают с экспериментального исследования. После накопления необходимых данных переходят к теоретическим исследованиям.
Целью теоретических исследований является:
1) выделение в процессе синтеза знаний существенных связей между исследуемым объектом и окружающей средой;
2) обобщение и объяснение результатов экспериментальных исследований;
3) выявление общих закономерностей и их формализация.
Задачи теоретических исследований состоят:
1) в обобщении результатов, нахождении общих закономерностей путем обработки и интерпретации опытных данных;
2) в распространения результатов исследований на ряд подобных объектов без повторения всего объема исследований;
3) в изучении объекта, недоступного для непосредственного исследования;
4) в повышении надежности экспериментального исследования объекта (обоснование параметров и условий наблюдений, точности измерений).
Теоретические исследования завершаются формулированием теории как в виде качественных правил, так и в виде математических соотношений (уравнений).
Теория (от лат. theoreo – рассматриваю) – комплекс взглядов, представлений, идей, направленных на истолкование и объяснение какого-либо явления.
В технологии машиностроения теоретические исследования часто направлены на установление связей, соотношений между режимными параметрами технологического процесса и его выходными показателями (точностью, состоянием поверхностного слоя, производительностью). Например, используя метод размерного анализа, проводится комплекс теоретических исследований, включающих переход от заданных технических требований к исходным звеньям размерной цепи, изучение их взаимосвязей, исследование перераспределения и накопления погрешностей и т.п.
При проведении теоретических исследований широко используется метод расчленения и метод объединения элементов исследуемой системы. Метод расчленения был предложен еще Р.Декартом, французским философом и математиком (Renatus Cartesius 1596-1650гг.). В работе «Правила для руководства ума» он писал: «Освободите вопрос от всех излишних представлений и сведите его к простейшим элементам». Суть метода расчленения И.В.Гете хорошо выразил в таком ироническом четверостишьи:
«Живой предмет желая изучить,
Чтоб ясное о нем познанье получить,
Ученый прежде душу изгоняет,
Затем предмет на части разделяет».
В процессе расчленения выделяются существенные и несущественные параметры, основные элементы и связи между ними. После расчленения объекта изучается вид взаимосвязей элементов и осуществляется моделирование этих элементов. Потом элементы объединяются в сложную модель объекта. На всех этапах вводятся определенные допущения и упрощения (например, гомогенность и изотропность материала). Они должны быть осознанными и обоснованными.
Метод объединения и комплексный подход к изучению объекта базируется на общей теории систем или «системологии», в основе которой лежат три постулата
1) Функ
|
|
|
