Алгоритм решения изобретательских задач и его элементы

Недостатки рассмотренных выше методов обусловили необходимость создания алгоритма решения изобретательских задач, который развивался в 1985 - 1990-е г.г.

Понятие о законах развития технических систем

Итак, нужны приемы, позволяющие выявлять и устранять физические противоречия, содержащиеся в изобретательских задачах. Эти приемы позволяют резко сократить поисковое поле и без «поштучной» проверки отбросить множество бесперспективных вариантов.

Физические противоречия (ФП) присущи только изобретательским задачам высших уровней, поэтому приемы устранения ФП нужно искать в решениях этих задач. Изобретений 5-го уровня - доли процента, четвертого -

  • 3.. .4 %. Если еще проанализировать наиболее интересные изобретения 3-го уровня, то всего придется изучить примерно 10 % изобретений. Если анализ проводить по патентам и авторским свидетельствам за 5 последних лет, то искомые изобретения придется выбирать из 1,5 млн описаний, а анализу подвергнуть примерно 150 тыс. описаний. Это в идеальном случае, а для составления списка наиболее сильных приемов достаточен массив в
  • 20.. .30 тыс. патентных описаний.

Хороший список приемов устранения ФП - залог успеха. Но нужно уметь выявлять противоречия, знать, когда каким приемом устранения противоречий пользоваться, нужно располагать критериями для оценки полученных результатов. Для этого необходимо знать законы развития технических систем.

Развитие технических систем, как и любых других, подчиняется общим законам диалектики. Чтобы конкретизировать эти законы применительно к техническим системам, опять-таки нужно исследовать патентный фонд, но уже на значительную глубину, анализировать патентные и историко-технические материалы, отражающие развитие какой-то одной системы (или нескольких систем) за 100... 150 лет. Знание законов развития технических систем поможет отобрать самые эффективные приемы устранения противоречий и построить программу решения изобретательских задач.

Чтобы понять, что такое объективные законы развития систем, рассмотрим 2 примера.

Пример 1. Киносъемочный комплекс - типичная техническая система, включающая ряд элементов: киноаппарат, осветительные приборы, звукозаписывающая аппаратура и т. д. Аппарат ведет съемку с частотой 24 кадра в секунду, причем при съемке каждого кадра затвор открыт доли секунды. Светильники работают постоянно и обладают большой тепловой инерцией. Таким образом, с пользой используется небольшая часть энергии светильников. Основная же часть их энергии производит вредную работу: нагревает воздух, утомляет артистов.

Пример 2. При ударно-вращательном или вибровращательном бурении с ударником (вибратором) на поверхности частота вибраций или ударов почти всегда остается постоянной и зависящей от конструкции вибратора или ударника. Собственная частота бурильной колонны меняется с глубиной скважины, с глубиной же растет способность бурильной колонны демпфировать (гасить) ударные импульсы. Поэтому глубина виброударного и ударно-вращательного бурения с генератором импульсов на поверхности ограничивается глубиной 25-30 м (реже 50 м).

Общее в этих системах состоит в том, что основные элементы этих систем функционируют каждый в своем ритме. В живой природе таких организмов нет, так как эволюция безжалостно их бракует. В технике же такие системы создают довольно часто, а потом долго мучаются из-за присущих им недостатков.

Один из объективных законов развития технических систем состоит в том, что системы с несогласованной ритмикой вытесняются более совершенными системами с согласованной ритмикой. Так, в первом примере нужны безынерционные светильники, работающие синхронно и синфазно с вращением абтюратора киносъемочного аппарата. Во втором примере - наземные генераторы импульсов с регулируемой частотой и энергией ударов. Тогда при киносъемке уменьшится расход энергии, улучшатся условия работы артистов, а при бурении - повысится механическая скорость и глубина бурения.

Согласование ритмики частей системы - один из законов, определяющих развитие технических систем. Используя «свод» таких законов, можно построить программу решения изобретательских задач. Такая программа даст возможность, не блуждая по поисковому полю выйти в район решений, т. е. сократить число вариантов, скажем, до десяти.

Далее, казалось бы, совсем просто: надо рассмотреть десяток вариантов и выбрать нужный. Однако десять вариантов, полученных при трансформации задачи на первый уровень, могут качественно отличаться от десяти вариантов, необходимых для решения задачи, которая первоначально была задачей первого уровня. У «естественной» задачи первого уровня все варианты решения понятны изобретателю, так как обычно относятся к его специальности и не отпугивают своей сложностью. Трансформированная задача первого уровня, полученная, скажем, из задачи 4-го уровня, может иметь необычные решения или выходящие за пределы знаний изобретателя. Предположим, анализ отсек все бесперспективные варианты, оставив только одну возможность: «Задачу удается решить, если вращающаяся в сосуде жидкость может прижиматься не к наружным стенкам сосуда, а к его оси». Известно, что на вращающуюся жидкость действует центробежные силы, направленные к стенкам сосуда. Скорее всего, изобретатель отбросит полученный вариант как противоречащий физике. Между тем существуют жидкости, в которых при вращении возникают центростремительные силы! Это явление называется эффектом Вайсенберга. Оно выходит за пределы вузовской физики для инженеров, поэтому о нем знают немногие инженеры.

Для уверенного решения задач нужна информация обо всей физике и химии, так как решение трудных задач часто связано с использованием малоизвестных физических и химических эффектов или малоизвестных нюансов обычных эффектов. Чтобы не приходилось перебирать эффекты подряд, нужны таблицы, связывающие типы изобретательских задач (или типы противоречий) с соответствующими физическими эффектами. В таком же виде должны быть представлены и чисто изобретательские приемы. Кроме того, нужны приемы по управлению психической стороной творчества изобретателя, чтобы он не боялся отбрасывать варианты, кажущиеся привлекательными (но в сущности бесплодные) и не боялся идти к идеям, кажущимся неестественными. Программа, удовлетворяющая всем этим требованиям, получила название АРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >