Занятие 3 метод контрольных вопросов А. Б. Попов

Содержание

Введение……………………………………………………………………….….4

Предисловие……..……………………………......................................................5

Занятие 1 МОЗГОВОЙ ШТУРМ А.Б.Попов………….................................9

Занятие 2 МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ А.Б.Попов……….………….13

Занятие 3 МЕТОД КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ А.Б.Попов………………18

Занятие 4 СИНЕКТИКА А.Б.Попов………………………………………….23

Занятие 5 АРИЗ: АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ А.Б.Попов……………………………………………………………...................28

Занятие 6 Функционально-физический метод конструирования А.Б.Попов …………………………………………..35

Занятие 7 Функционально-стоимостный анализ

А.Б.Попов………………………………………………………………………..42

Занятие 8 Правила рационального мышления А.Б.Попов……48

Занятие 9 Понимание задачи А.Б.Попов…………….........................55

Занятие 10 Выявление истинных потребностей

А.Б.Попов ………………………………………………………………………. 61

Занятие 11 Принцип «непревышения» Е. Карасик……...................67

Занятие 12 МОРАЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА ИЗОБРЕТАТЕЛЯ М. Белый……70

Занятие 13 ПЕРЕПИСКА С ЭКСПЕРТОМ Н.Серенкова…………..……….78

Занятие 14 ТЕНЕВАЯ МОЗГОВАЯ АТАКА А.Б.Попов……………………..83

Занятие 15 КОНСТРУКТОР И КУРИЦА А.Б.Попов………………………..88

Занятие16 ГОД ЖИЗНИ С ФСА, ИЛИ ПРЕВРАЩЕНИЕ СКЕПТИКОВ В ЭНТУЗИАСТОВ Е.Железный………………………………………………….95

Занятие 17 НАДО ЛИ КОРОВ КОРМИТЬ ШОКОЛАДОМ, ИЛИ ИЗОБРЕТЕНИЕ И ЕГО ПРИЗНАКИ Р.Энглин………………………........100

Занятие 18 ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКАЯ ИНФОРМАТИКА А.Б.Попов………106

Занятие 19 РОЗЫ КАВКАЗА, ИЛИ КОЕ-ЧТО ОБ АНАЛОГАХ И ПРОТОТИПАХ Р.Энглин……………………………………………………..112

Занятие 20 ПСИХОЛОГИЯ ТВОРЧЕСТВА А.Сопельняк………………..119

Занятие 21 МАНЕВР КОЛИЧЕСТВОМ А.Б.Попов…………………….129

Занятие 22 МИСТЕР ИКС В КРУГУ ИЗОБРЕТЕНИЙ О.Кисилев….…….136

Занятие 23 КАК ОБОЙТИ ПРОТИВОРЕЧИЕ? Б.Голдовский…………….140

Психологические особенности работы творческих группА.И.Карманчиков……………………………………………………………....146

 

Введение

Учебно-методическое пособие разработано в рамках освоения дисциплины «Методы инженерного творчества». Одна из задач этой дисциплины расширение возможностей студентов в выявлении проблем в рамках изучаемых дисциплин и будущей специальности. Второй важный аспект – это самостоятельное решение выявленных проблем, индивидуально и в творческой команде.

Освоение методов инженерного творчества позволяет находить технические решения, опираясь на уже имеющиеся знания, раскрыть свои творческие способности, поверить в свои способности. Создание патентоспособных технических решений позволяет стать в ряды действующих специалистов, потому что один из критериев патентоспособности технического решения – мировая новизна. Заявка на изобретение существенно повышает самооценку и уважение специалистов. Не каждый состоявшийся инженер имеет патенты на изобретения.

Проведение патентного поиска, патентных исследований, выявление аналогов, прототипа существенно расширяют знания в исследуемой области. Получив опыт решения простых, учебных проблем, студенты уверенно могут браться за решение проблем в рамках осваиваемой специальности. В процессе выполнения курсовых проектов, дипломной работы могут быть найдены технические решения на уровне изобретений или полезных моделей, что будет важным показателем качества обучения и выполнения работы.

Полученный опыт может быть использован в выявлении недостатков и проблем в различных областях техники, при освоении различных специальностей. Стереотипность и консерватизм мышления, психологические барьеры, текущие дела мешают опытным специалистам создавать технические решения на уровне изобретений. У молодежи еще не сформировались эти проблемы, творческое воображение еще остается на высоком уровне, есть возможность замечать недостатки в привычных для опытных специалистов устройствах и технологиях.

Предисловие

В журнале «Изобретатель и рационализатор» в 1984 году появилась рубрика «Школа изобретательства». Эта рубрика, как и сам журнал, вызывали особый интерес у молодых специалистов, рабочих, которые стремились совершенствовать все вокруг. Для современной молодежи эта информация должна быть интересной и полезной. Интересной, потому что рассматриваются интересные факты, ставятся и разбираются любопытные проблемы, задачи. Полезной, потому что формирует уверенность в своих силах, раскрывает творческие возможности. Есть крылатая фраза: «В каждом из нас спит гений, и с каждым днем все крепче», основная задача этого пособия в том, чтобы разбудить творческие способности, научить выявлять проблемы и находить их оптимальные варианты решений.

На авиационном заводе в Ульяновске, где я работал конструктором после окончания института, велась активная работа по изобретательству, рационализации. Завод – новостройка, поражал своими масштабами и самолет строили крупнейший – «Руслан» (Ан-124). Приятно было строить первый серийный самолет, еще и потому что генеральный конструктор – О.К.Антонов, был у нас в Харьковском авиационном институте заведующим кафедрой конструкции летательных аппаратов.

Коллектив молодой, энтузиазма много. Многие освоили вторую специальность – патентовед, пройдя соответствующее обучение. Появился опыт оформления заявок на изобретения. Появилась потребность в новых, оригинальных, патентоспособных решениях. Вечерами молодые инженеры продолжали совершенствовать свои недавние разработки в дипломном проекте, появлялись новые технические решения, готовились к выставкам НТТМ (научно техническое творчество молодежи). Для этих целей совет молодых специалистов добился от руководства завода выделения специального помещения, оборудования. Было создано ОКТБ (общественное конструкторско-технологическое бюро). В ОКТБ можно было обсудить вариант решения проблемы, отразить это в сборочном чертеже, изготовить действующую модель.

Большой интерес вызывали работы Г.С.Альтшуллера, который разработал АРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач), создал в Баку Центр методологии изобретательства (ЦМИ). Мы, тогда молодые инженеры, добились организации курсов повышения квалификации по методологии изобретательства. Был заключен договор с ЦМИ и около месяца мы изучали методы инженерного творчества, технологии эффективной изобретательской деятельности. Количество изобретений и рационализаторских предложений на заводе существенно выросло. Однако интерес к методам инженерного творчества не пропал и следующие курсы повышения квалификации с инженерно-техническими работниками авиазавода и других предприятий г.Ульяновска проводил А.Б.Попов. В данной работе собраны занятия, которые он разработал для журнала «Изобретатель и рационализатор», многие из них разбирались и на наших занятиях. Такие занятия существенно повышают эффективность инженерной деятельности, удовлетворенность результатом. Когда самостоятельно находишь решение какой-то проблемы, ощущаешь себя покорителем вершины.

Одна из проблем нашей системы образования заключается в том, что весь объем знаний, которые усваивает учащийся, студент, формирует стереотипное мышление, создается иллюзия того, что все законы уже открыты, все уже изобретено. Все это формирует определенный психологический барьер, мешающий творческому процессу поиска оригинальных решений.

В занятиях упоминается авторское свидетельство, упоминаются законодательные акты, действовавшие в тот период. С 2008 года действует Гражданский Кодекс РФ, в 4 части которого отражены все вопросы, связанные с интеллектуальной собственностью. Изменились инструкции и другие нормативные материалы. Поэтому поводу преподавателем будет дана дополнительная информация. Основным охранным документом в Советском Союзе было авторское свидетельство, по которому все права на изобретение автор передавал государству, а государство гарантировало автору вознаграждение. Патент, по которому все права на изобретение принадлежали автору, был редким исключением. На каждом предприятии была система рационализаторских предложений. Основное отличие авторского свидетельства от рационализаторского предложения заключается в новизне, мировая и на уровне предприятия соответственно. Различной была и система вознаграждения авторам.

Далее будут представлены 23 занятия «Школы изобретательства», так какими они были представлены в журнале. Вводная часть и многие занятия подготовлены А.Б.Поповым, отдельные занятия подготовлены другими авторами.

Александр Борисович Попов родился в 1940 году, закончил МВТУ имени Баумана, работал инженером, научным сотрудником, преподавателем Института повышения квалификации. По его инициативе была создана первая в стране кафедра поиска новых решений и конструирования. Участвовал в создании Московского общественного института технического творчества. Автор более 30 изобретений, имеет около 20 научных трудов. Кандидат технических наук, член научно-методического совета «Эвристика» при центральном совете ВОИР.

«Трамвая построить - это не ишака купить» слова председателя горкомхоза, сказанные при пуске трамвая в Старгороде, и по достоинству оцененные великим комбинатором Остапом Бендером, невольно приходят на ум, когда думаешь об эволюции «технологии изобретательства».

Но надо сказать, что широкие круги изобретателей изобретают «неправильно», то есть несовременно, - не пользуясь методом поиска новых идей и решений.

Энгельс в свое время очень точно отметил, что когда в промышленности возникает потребность, то она двигает науку быстрее, чем десятки университетов. Эти слова применимы и к области творчества вообще и технического – особенно. Потребность в методах поиска обострилась в промышленности во время второй мировой войны. Вспомним, что тогда появились ракеты, системы борьбы со скоростной авиацией (решение этой задачи дало толчок к созданию ЭВМ) в США, В СССР, в Германии – проекты атомной бомбы. Эти проекты потребовали не только широко привлечь ученых к решению технических задач. Понадобились срочно изобретения. Поэтому в начале сороковых годов в разных промышленно развитых странах независимо друг от друга инженеры и исследователи, работающие в разных отраслях техники, начинают предлагать «усовершенствования» поискового труда – первые «промышленные» способы поиска технических идей и решений. В это время появляются мозговая атака Осборна, морфологический анализ Цвики, в помощь инженерам и изобретателям при поиске новых решений предлагаются различные списки вопросов и рекомендаций.

Сейчас известны уже десятки (а с учетом модификации – даже сотни) методов поиска новых технический решений и идей. Крупнейшие научно-исследовательский и проектно-конструкторские фирмы за рубежом и ряд отраслей промышленности в СССР приняли меры к форсированному обучению этим методам своих ведущих специалистов, в первую очередь изобретателей и рационализаторов.

Современные методы поиска новых решений позволяют рационализировать различные стороны поисковой деятельности. Ряд методов основан на использовании оптимальной логики анализа технического объекта, закономерностей его развития. Это так называемые рациональные методы – морфологический анализ, алгоритм решения изобретательских задач, функционально – физическая методика конструирования и другие. Иррациональные методы в отличие от рациональных опираются в основном на активизацию творческих способностей изобретателя, его интуицию, фантазию, способность к аналогиям (мозговая атака, синектика и ряд других методов). Разработанные методы могут использоваться как отдельным специалистом (например, фундаментальный метод проектирования Мэтчетта), так и специально формируемым поисковым коллективом (функциально-стоимостный анализ, синектика и другие). Совершенствование методов поиска новых технических идей и решений интенсивно продолжается, потому что потребность, спрос на методы продолжают расти вместе с увеличением ежегодно осваиваемых в промышленности новых изделий. С 1950 года, по данным отечественного машиностроения, например, можно выразить это увеличение в условных единицах с помощью такой таблички:

1950 год - 500

1960 год - 2200

1970 год - 3300

1980 год - 4000

А каждое изделие при этом становится все более сложным и, значит, требует все большего количества новых технических решений. Если сложность изделий, разработанных в 1950 году, условно принять за единицу, то рост этого коэффициента (к) может быть показан следующим образом:

1950 год: к=1

1960 год: к=1,5

1970 год: к=1,75

1980 год: к=2

В то же время продолжают сокращаться сроки морального старения техники. В 1950 году в народном хозяйстве достаточно эффективно и широко использовались машины и приборы, разработанные 10-15 лет назад. В 60-ых годах моральное старение изделий наблюдается почти каждые 5-6 лет, в 70-ых годах оно начинает ощущаться уже каждые 3-4 года. Эта тенденция требует также более интенсивно совершенствовать технику, что опять-таки невозможно без увеличения числа новых технических идей и решений.

В пятидесятых-шестидесятых годах мы реагировали на эти факторы в основном увеличением численности инженеров и научных работников. Так, по данным всесоюзной переписи, прирост инженеров с 1950 по 1973 годы составил 785%. Это значительно превышало увеличение численности всех других специалистов народного хозяйства и сравнимо лишь с темпами роста числа научных сотрудников (680%).

Но дальше мы не можем идти таким путем. Иначе уже в ближайшем будущем в инженеров и научных работников превратятся все жители страны – от мала до велика. Необходимо увеличить отдачу от тех, кто работает в области создания и совершенствования техники. И оказывается, что наибольшие возможности в этом направлении лежат на пути освоения современных методов поиска новых технических идей и решений.

Знакомство с методами поиска новых технических идей и решений целесообразно начинать с их обзора. И рассмотреть на первых порах методы, нашедшие широкое практическое применение, начиная с простейших, наиболее доступных.

Занятие 1 МОЗГОВОЙ ШТУРМ А.Б.Попов

К числу таких методов в первую очередь можно отнести мозговую атаку, или мозговой штурм, - метода, предложенный в США Алексом Осборном. Метод, появившийся на свет более сорока лет назад, оброс за это время бородой легенд, нашел применении во многих странах, получил целый ряд имен и модификаций, и, хотя под воздействием других, более современных методов область применения мозговой атаки не очень обширна, она и сейчас представляет интерес как простейший инструмент коллективного поиска.

«Чтобы изобретать, - писал Поль Валери, - надо быть в двух лицах. Один образует сочетание, другой выбирает…» Это хорошо понимал Осборн. Кроме того, опыт подсказывал ему, что лишь очень небольшой процент людей способен высказывать новые, а значит, еще сырые, не утвердившиеся на ногах идеи в условиях критики. Поэтому Осборн предложил при коллективном поиске новых идей и решений отсрочить критику, проводить поиск последовательно в два этапа, двумя группами. Первая группа – «генераторы» - предлагает идеи, строго придерживаясь правила «запрета критики». Вторая группа – «эксперты» - обсуждает и анализирует выдвинутые «генераторами» идеи.

Группа «генераторов» состоит обычно из 5-12 человек (допустимо и меньшее и большее число участников). В группу не приглашают прирожденных скептиков и критиканов, стараются привлечь людей с фантазией, включить в группу специалистов – смежников (конструктора, технолога, экономиста, снабженца) и одного – двух человек «со стороны», не имеющих никакого отношения к задаче (врача, парикмахера, почтового работника).

Заседание «генераторов» - сессия мозговой атаки – продолжается недолго, обычно 30-50 минут. Руководит сессией ведущий, от которого во многом зависит эффективность работы группы. Ведущий должен обеспечить соблюдение участниками правил мозговой атаки, не пользуясь при этом приказаниями и критическими замечаниями.

Идеи, высказываемые участниками мозговой атаки, протоколируются или фиксируются с помощью магнитофона. Список идей затем передается группе экспертов. В задачу экспертов при этом входит не только оценка идей, но и анализ скрытых возможностей в каждом высказанном предложении.

На первый взгляд может показаться, что мозговая атака – инструмент не слишком серьезный, экзотичный и не очень-то приемлемый для земных изобретательских и рационализаторских задач. Однако это не совсем так. Опыт преподавания показал, например, что с ее могут решаться самые разнообразные, в том числе и довольно сложные, задачи. Более того, некоторые руководители научно-технических коллективов стихийно используют правила мозговой атаки в своей работе, не будучи знакомыми с идеями Осборна. Так, на занятиях по методам поиска новых технических решений один из слушателей рассказал, что руководитель их лаборатории неоднократно устраивал «неофициальные совещания в домашней обстановке за чашкой чаю, предлагая рассмотреть возможности решения острых научно-технических вопросов, не особенно критикуя их для начала, доброжелательно рассматривая любую высказанную идею.

Как «работает» мозговая атака можно показать с помощью примера решения конкретной задачи, известной в фольклоре, созданном вокруг метода, под названием «защита транспортных судов от торпед и мин».

Задача возникла во время второй мировой войны. От торпед и мин погибало множество транспортных судов. Какой острый драматический характер имела эта проблема, хорошо знает тот, кто мало-мальски знаком с историей доставки в наши порты грузов по ленд-лизу морским путем.

Проблема волновала многих, и было немало попыток преодолеть ее хотя бы частично. Трудности этой задачи начинались хотя бы с того, что было непонятно, кому можно поручить ее решение.

Для большинства военных судов, таких как линейный корабль или крейсер, она могла быть поручена специалистам по вооружению. Большая огневая мощь кораблей позволяла в случае своевременного обнаружения торпеды или мины расстрелять ее. Малые военные суда типа торпедного катера имели достаточную скорость и маневренность, чтобы уклониться от столкновения. Но транспортные суда не имели не достаточного вооружения, ни скорости, ни маневра.

Попробовали применить для решения задачи мозговую атаку. На заседание, как это требуют правила формирования группы генераторов, пригласили человека «со стороны». Он-то и высказал такую идею: «Пусть, как только мина или торпеда обнаружена, вся команда встанет вдоль борта и дует на эту мину».

Эту идею никак нельзя назвать серьезной. Но в группе экспертов, руководствуясь правилом, что в каждой идее, какой бы бездоказательной или шутливой она ни была, нужно найти рациональное зерно, рассуждали примерно так. «Да, - сказал один из экспертов, - воздушным потоком, каким бы сильным ни удалось его создать, воздействовать на мину или торпеду нельзя, потому что она практически полностью погружена в воду. Если можно воздействовать на торпеду так, то только потоком воды, а не воздуха».

Другой эксперт заметил, что в принципе на каждом транспортном судне есть источники сильного водяного напора - насосы, предназначенные для аварийной откачки воды в случае получения пробоины.

Тогда третий эксперт предложил: «А нельзя ли тубами связать насосы с наиболее уязвимыми точками борта судна и создавать там необходимые потоки воды, чтобы отклонить торпеду с курса, или, по крайней мере, увеличить время до столкновения с ней и, воспользовавшись этим временем, расстрелять торпеду или уклониться от встречи с ней?»

Трансформированная таким образом идея была принята к дальнейшей разработке и использованию.

Приведенный пример достаточно наглядно показывает, почему мозговая атака бывает эффективнее обсуждения проблем на традиционных заседаниях.

На сессии мозговой атаки специалист по вооружению, конечно, будет высказывать идеи и решения на использовании огневых средств. И чем опытнее специалист, тем активнее он будет варьировать эту тему, то есть постоянно предлагать решения, связанные с его предыдущим опытом, хотя сильных решений в этом направлении нет и быть не может из-за отсутствия на транспортных судах достаточного вооружения. Аналогично, но вокруг своего прежнего опыта будет развивать идеи специалист по ходовой части – он будет предлагать решения, основанные на использовании скорости и маневра.

У человека, приглашенного «со стороны», не прошлого опыта по решению поставленной задачи, и он будет предлагать самые неожиданные (хотя зачастую и совершенно неприемлемые) решения.

Кстати, многим творцам науки и техники в различных формах высказывалась мысль о том, неожиданное решение находит чаще не специалист, а тот, кто не знает о том, что данная задача не разрешима. И можно привести немало примеров в пользу этой мысли. Так, в США в связи с той же задачей увеличения транспортных перевозок морским путем при большой потере судов возникла острая потребность в ускорении производства новых судов. А кораблестроители строили корабли на верфях очень медленно. Создание же новых верфей в свою очередь требовало много времени. К решению задачи привлекли автомобилестроителей. И они предложили технологию строительства судов в сроки, которые были почти на порядок меньше известных кораблестроителям.

Однако эффективность мозговой атаки определяется не только приглашением «посторонних». Во время сессии создается обстановка непринужденного обмена мнениями и гораздо легче варьируются и комбинируются идеи, высказываемые участниками различных специальностей. Поэтому во время мозговой атаки выдвигаются от 50 до 150 разных идей, в то время как при индивидуальной работе за это время – 10-20. В одном из американских руководств по мозговой атаке по этому поводу сказано: «99 ваших конструктивных идей возникает подобно электрической искре при контакте с мыслями других людей».

Благодаря своей простоте и легкости освоения в пятидесятых годах метод мозговой атаки быстро распространился, претендуя одно время на роль главного усилителя творческого мышления во всех областях науки и техники. Целесообразность применения мозговой атаки подтверждалась сообщениями о результатах ее практического применения. Вице-президент одной американской фирмы Р. Андерсон выступил с докладом, в котором утверждал, что в результате метода можно получить 50 идей за 15 минут. Фирма «Дженерал Электрик» на сеансе мозговой атаки, организованной для решения задачи оптимального соединения двух электропроводов, в течение 30 минут получила 175 идей.

Известны примеры эффективного использования мозговой атаки и в нашей стране. В литературе описаны примеры задач, решения которых методом мозговой атаки заканчивались получением авторских свидетельств. Успешно применялась мозговая атака в Латвии, в частности в Межотраслевом институте повышения квалификации специалистов народного хозяйства Латвийской ССР, в Ленинграде – в инженерно – экономическом институте имени Мориса Тореза.

Сейчас, когда появились десятки более сложных и детально разработанных методов и приемов поиска новых технических решений мозговая атака в ее первоначальном чистом виде для решения изобретательских задач используется не столь широко. Но этот метод по-прежнему изучается в числе первых при подготовке специалистов по современной технологии изобретательства.

…Закончить первое занятие хотелось бы словами учителя географии из «Автобиографии» Нушича. Для объяснения строения солнечной системы он поставил трех учеников, которых заставил вращаться вокруг друг друга подобно Солнцу, Земле и Луне.

«Разъяснив нам все, - пишет Нушич, - учитель взял палку и встал в стороне, как укротитель, готовый в любую минуту стукнуть по голове того из нас, кто ошибется. И вот по его команде началось вращение… Но не успели мы сделать и одного полного круга, как в глазах у нас потемнело, и мы все трое рухнули на пол … а учитель, покидая наш класс, сказал:

- В следующий раз я объясню вам, что такое вулкан».

Занятие 2 МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ А.Б.Попов

Многие биографы талантливых деятелей науки и техники отмечают у них склонность классифицировать всех и вся. Ландау, например, в студенческие годы составил классификацию зануд. К первому классу причислил «гнусов» — грубиянов, драчунов скандалистов, ко второму — моралиников» (выделяют продукт морали — моралин), к третьему — «постников» (отличаются недовольным, постным выражением лица) к четвертому — «обидчивых» (всегда на кого-нибудь в обиде).

Классифицирование позволяет быстрее и точнее ориентироваться в многообразии понятии и фактов. Оно является одним из важнейших элементов творческой деятельности. Неслучайно поэтому морфологический анализ, один из наиболее распространенных методов технического поиска, основан на классифицировании.

Термин «морфология» (учение о форме от греческого morphe — форма и logos—учение) ввел в 1796 году Гете — основоположник морфологии организмов, учения о форме и строении растении и животных. Это не частый случай, когда словотворчество поэта получило широкое признание и распространение во многих науках (в дальнейшем появились морфология человека, морфология почв и т д.).

Автор нового метода поиска Ф. Цвики, известный швейцарский астроном, не дал развернутого определения понятию «морфологический анализ». Он лишь указал, что это метод нахождения всех вариантов решения проблемы

Впервые морфологический анализ был применен для решения технических задач в 1942 году, когда Ф. Цвикки начал разрабатывать ракетные двигатели в фирме «Аэро-джент инжиниринг корпорейшен».

Как же осуществляется поиск новых технических решений по правилам, предложенным Цвики?

Рассмотрим ход работы по морфологическому анализу на условном примере.

Допустим, мы впервые приступаем к разработке конструктивной схемы лунохода. По правилам Цвики, мы должны, прежде всего, определить параметры, от которых зависит решение проблемы. В нашем конкретном случае это будут основные функциональные узлы лунохода. Составим их список.

А — двигатель

Б — движитель.

В — кабина

…

К- система амортизации.

Надо сказать, что даже опытные конструкторы не сразу могут выделить и дать обобщенные определения функциональных узлов конструируемых ими устройств.

После составления списка функциональных узлов указывают возможные варианты их выполнения. Результаты могут быть представлены в виде схем или списков, например, так.

Двигатели: А1 — электрический, А2 — химический. A3 — реактивный, А4 — ядерный.

Движители: Б1 — колесный (обычные колеса), Б2 — моноколесо (кабина внутри колеса), БЗ — гусеничный Б4 — шагающий Б5 — шнековый

Кабины: В1 — герметичная, В2 — негерметичная.

…

Система амортизации: К1 —специальные амортизаторы, К2—амортизация за счет движителя, КЗ — без амортизации.

На основе списков строится так называемый морфологический ящик. Он может быть представлен в виде специальной таблицы или в виде морфологической матрицы, по своему внешнему виду похожей на математическую матрицу. Например, для нашего лунохода матрица будет иметь вид:

А1 А2 A3 А4

Б1 Б2 БЗ Б4 Б5

В1 В2

…

К1 К2 КЗ

Эта матрица — символическая форма описания решений. Она дает представление обо всех возможных конструктивных схемах лунохода. Каждый конкретный вариант конструкции — набор элементов из разных строк. Например, вариант А1 - Б1 -В2 -… - К1, отмеченный на матрице кружками,— луноход с электрическим двигателем колесный с негерметичной кабиной и специальными амортизаторами.

Общее число вариантов, содержащихся в матрице, равно произведению чисел элементов в каждой строке. В нашем случае оно равно 4×5×2×…×3.

Построив матрицу, производят оценку вариантов и выбирают наилучший.

Вопрос: чем же принципиально отличается процесс морфологического анализа от простого перебора вариантов и какие преимущества он дает?

Чтобы ответ был яснее, представим такую задачу Нам нужно найти условные обозначения каких - либо признаков, чтобы отобразить эти признаки в

таблице или на графике

Допустим, наш предшественник, который учел три признака, использовал такие обозначения:

Для первого признака – кружок ○,

для второго заштрихованный треугольник ▲,

для третьего – затушеванный квадрат ■,

Нам нужно, не выходя далеко за рамки прототипов (пусть прототипом «а» будет ○, прототипом «б» - ∆, прототипом «в» - ■), найти обозначения еще для двух десятков признаков.

При простом переборе вариантов мы бы пытались искать в различных направлениях, видоизменяя сначала один прототип, например «а» (кружок), получив при этом, скажем, новые обозначения ⌂,●,∞. Изменение прототипа «б» привело бы нас, например, к таким находкам - ∆,▲,◊. В целом же картину поиска можно представить так.

●

Прототип «а»: ∞ →⌂

○

 

∆

Прототип «б»: ▲→∆

∆

 

■

Прототип «в»: ■→■

■

При использовании морфологического анализа мы бы действовали эффективнее. Для начала, например, составили бы такую таблицу.

Индекс параметра	параметр	Варианты параметров
А	Форма	Треугольник	Квадрат	Ромб	Пятиугольник	Круг	Бесконечность
Б	Вид заполне ния формы	Не заполнена	Вертикаль ная штриховка	Горизонтальная штриховка	Штриховка в клетку	затушевка

Эта таблица поможет увидеть сразу 30 вариантов обозначений. Вот они:

∆	□	◊	⌂	○	∞
▲	■	◊	⌂	●	∞
▲	□	◊	⌂	●	∞
▲	■	◊	⌂	●	∞
▲	■	◊	⌂	●	∞

С помощью морфологической таблицы мы находим поле возможных решений, как бы вносим в это поле решетку и видим «урожай» в каждой клеточке. Причем поле возможных решений нужно уметь представлять не только на плоскости, но и объемно. Например, дополним нашу морфологическую таблицу обозначениями третьей строки:

Индекс параметра	Параметр	Варианты параметров
В	Цвет	Красн.	Желт.	Зелен.	Фиолет.	-	-

В дополненной (трехмерной) матрице содержится уже 120 вариантов обозначений.

Таким образом, морфологический анализ облегчает получение сотен и тысяч новых сочетаний, дает возможность окинуть их единым взором и систематически исследовать.

Но легкость получения этих вариантов несет в себе и «отраву» этого метода. Ведь полученную массу вариантов надо проанализировать, оценить, выделить лучшие.

Благодаря Свифту мы с детских лет знаем, к чему может привести безудержное комбинирование различными признаками. Вот как в «Путешествиях Гулливера» описан один из неуемных поклонников комбинаторики.

«Тут профессор подвел меня к раме, - рассказывает Гулливер, - по бокам которой стояли все его ученики. Поверхность ее состояла из множества деревянных дощечек. Все они были сцеплены между собой тонкими проволоками. Дощечки были обклеены кусочками бумаги, и на этих бумажках были написаны все слова языка бальнибари. Профессор попросил внимания. По его команде все ученики взялись за железные рукоятки, вставленные по краям рамы, и быстро повернули их. Все дощечки повернулись, и расположение слов совершенно изменилось. Тогда профессор приказал тридцати шести ученикам медленно читать образовавшиеся строки. Если случалось, что три или четыре слова составляли часть осмысленной фразы, ее диктовали остальным четырем ученикам, исполнявшим роль писцов…

Ученики занимались этим упражнением по шесть часов в день, и профессор показал мне множество фолиантов, исписанных подобными отрывочными фразами. На основании этого богатейшего материала профессор рассчитывал составить полный обзор всех наук и искусств».

Итак, за удивительную легкость получения вариантов при использовании морфологического метода приходится расплачиваться большой трудоемкостью при выборе вариантов. Тот, кто построил хотя бы одну морфологическую таблицу для решения практической задачи, знает, какие противоречивые искушения при этом возникают. Хочется не упустить интересные варианты, сделать матрицу как можно более полной. И в то же время нужно добиться ее максимальной компактности, иначе анализ превратится в занятие, подобное упражнением профессора из «Путешествий Гулливера».

Про этим причинам морфологический анализ чаще применяют не для поиска какого-нибудь одного эффективного решения, а когда требуется исследовать область возможных решений, например, если нужно рассмотреть конструкции датчиков давления для машин различных классов, работающих в разных климатических зонах.

Здесь можно привести такую аналогию. Менделеев, работая над упорядочением системы химических элементов, не ставил перед собой цель, непосредственно связанную с открытием новых «кирпичиков Вселенной». Но классифицировав элементы, построив их матрицу, он смог предсказать свойства некоторых неизвестных элементов. И вскоре, как известно, они были найдены экспериментаторами.

Аналогично при построении морфологического ящика цельнее должна сводиться только к поиску отдельных решений. В результате глубокого морфологического анализа можно прийти новому взгляду на все поле возможных решений, а отсюда недалеко и до принципиально новых направлений усовершенствования конкретного технического объекта.

Ф. Цвикки не сформулировал четких правил, по которым можно было бы добиваться необходимой компактности и в то же время достаточной емкости морфологических таблиц. Но на конкретных примерах он показал эффективность своего метода. В 1943 году построил морфологическую матрицу для реактивных двигателей, работающих на химическом топливе. Матрица Цвикки содержала 576 возможных вариантов, в числе которых были и схемы сверхсекретных тогда немецких самолетов самолета-снаряда ФАУ-2 и ракеты ФАУ-1.

В 1961 году было создано «Общество морфологических исследований» под председательством Цвикки. Морфологический анализ как метод поиска новых технических идей и решений получил довольно широкое распространение. По утверждения Цвикки, более 70 крупных промышленных фирм используют его метод при решении разнообразнейших технических задач. В последние годы все большее внимание начинают уделять ему инженеры и изобретатели в нашей стране. Интенсивно занимаются разработкой морфологического анализа В. М. Капустян и Ю. А. Махотенко, В. М. Одрин и С. С. Картовов. Метод продолжает совершенствоваться, расширяются области его применения.

Литература:

1. Капустян В. М., Махотенко Ю. А. Конструктору о конструировании атомной техники (Системно-морфологический подход в конструировании). М., Атомиздат, 1981

2. Одрин В. М., Картавов С. С. Морфологический анализ систем. Киев, Наукова думка, 1977.

Занятие 3 МЕТОД КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ А.Б.Попов

Как известно, древние греки считали самым мудрым на свете человеком Сократа. А тот полагал, что умеет в жизни делать хорошо только одно — задавать вопросы. С их по

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: