Методы и средства теории решения изобретательских задач

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Машиностроительный  факультет

 

Кафедра «Технология машиностроения»

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине «Основы инженерного творчества »

 

Тема: « Методы и средства теории решения изобретательских задач »

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           Исполнитель: КрахмальчикА.А.

                                            студент группы 103119

 

Руководитель: Кане М.М.

 

 

 

 

 

 

Минск 2013

Содержание

 

Содержание…………………………………………………………………….….2

Аннотация………………………………..…………………………………….….3

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

 

1. Основы ТРИЗ..……………………………………………………..…..…….....5

2. Методы и средства, применяемые в теории решения изобретательских задач…..……………………………………………………………………..…..…7

3. Рекомендации по  использованию методов ТРИЗ…...……………………..12

4. Обзор ряда современных методов инженерного творчества…..........…......14

4.1. Методы фокальных объектов и гирлянд ассоциаций…………………….14

4.2. Метод контрольных вопросов…………………………..….…………....…16

4.3. Метод матриц открытий…………...………………………………..….......18

4.4. Метод десятичных матриц поиска (ДМП)…………………..……..….......18

4.5 Метод организующих понятий…….…………………………………….....19

4.6. Метод функционального конструирования……………………………….20

4.7. Обобщенный эвристический метод……………….……………….……....21

 

_{Заключение…………………………………………………………………….…24}

_{Литература…………………………………………………………………….…25}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 

В данном реферате рассматриваются все основные методы и средства теории решения  изобретательских задач , среди которых присутствуют как основное классические методы, так и наиболее реже применяемые методы.

По всем применяемым методам приводятся их особенности, условия проведения, а также наиболее значимые достоинства  и недостатки. По каждому из методов  изложена его суть и задача. Также  приведены контрольные вопросы, которые составляются на основе опыта решения схожных задач.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

ТРИЗ — теория решения изобретательских задач — область знаний, исследующая механизмы развития технических систем с целью создания практических методов решения изобретательских задач. «Цель ТРИЗ: опираясь на изучение объективных закономерностей развития технических систем, дать правила организации мышления по многоэкранной схеме.» Автор ТРИЗ — Генрих Саулович Альтшуллер.

Работа над ТРИЗ была начата Г. С. Альтшуллером и его коллегами в 1946 году. Первая публикация — в 1956 году — это технология творчества, основанная на идее о том, что «изобретательское творчество связано с изменением техники, развивающейся по определённым законам» и что «создание новых средств труда должно, независимо от субъективного к этому отношения, подчиняться объективным закономерностям». 

Появление ТРИЗ было вызвано потребностью ускорить изобретательский процесс, исключив из него элементы случайности: внезапное  и непредсказуемое озарение, слепой перебор и отбрасывание вариантов, зависимость от настроения и т. п. Кроме того, целью ТРИЗ является улучшение качества и увеличение уровня изобретений за счёт снятия психологической инерции и усиления творческого воображения.

Основные функции и области  применения ТРИЗ:

1. решение изобретательских задач любой сложности и направленности;
2. прогнозирование развития технических систем;
3. пробуждение, тренировка и грамотное использование природных способностей человека в изобретательской деятельности (прежде всего образного воображения и системного мышления);
4. совершенствование коллективов (в том числе творческих) по направлению к их идеалу (когда задачи выполняются, но на это не требуется никаких затрат).

ТРИЗ не является строгой научной теорией. ТРИЗ представляет собой обобщённый опыт изобретательства и изучения законов развития науки и техники.

В результате своего развития ТРИЗ вышла  за рамки решения изобретательских задач в технической области, и сегодня используется также в нетехнических областях (бизнес, искусство, литература, педагогика, политика и др.).

 

 

 

1. Основы ТРИЗ

Основой ТРИЗ являются программа последовательных операций для выявления и устранения технических противоречий, средства управления психологическими факторами  и информационный фонд. Техническое  противоречие проявляется тогда, когда  известными способами при попытке  улучшить одну часть (или один параметр) технической системы недопустимо  ухудшается другая часть (или другой параметр). Например, заманчиво делать ткани и одежду из прочных полимерных пленочных материалов. Но тут возникает  противоречие. Ткань, идущая на одежду, должна иметь мельчайшие поры, чтобы  пропускать воздух и пары. А если в пленочной ткани сделать  поры, ее прочность резко снизится. Каждое техническое противоречие обусловлено  конкретными физическими причинами. В приведенном примере ткань  должна иметь поры, чтобы пропускать воздух, и в то же время не должна иметь пор с целью повышения  прочности. Это — физическое противоречие (ФП): к одной и той же части  системы предъявляются взаимно  противоположные требования. Известны принципы разрешения физических противоречий (например, разделение противоречивых свойств в пространстве или во времени).

Разрешение физических противоречий необходимо для устранения конфликта, из-за которого возникла задача. В структуре  программы и правилах выполнения отдельных операций отражены объективные  закономерности развития технических  систем.

Поскольку программу реализует  человек, АРИЗ предусматривает операции по управлению психологическими факторами. Эти операции позволяют гасить психологическую  инерцию, которая обычно присуща  каждому человеку, и стимулировать  работу воображения. Разрешение физических противоречий необходимо для устранения конфликта, из-за которого возникла задача.

Научно-техническая революция требует, чтобы задачи высших уровней решались во все более короткие сроки. Обычный  путь интенсификации процесса решения  состоит в увеличении числа людей, одновременно работающих над одной  проблемой. Но возможности такой  интенсификации почти исчерпаны: сосредоточение большого числа людей на решении  одной технической проблемы ведет  к уменьшению интенсивности работы на других направлениях.

Нужен способ перевода изобретательских задач с высших уровней на низшие. Если задачу четвертого или пятого уровня удастся перевести на первый или второй уровень, далее сработает обычный перебор вариантов. Вся проблема в том, чтобы уметь быстро сужать поисковое поле, превращая «трудную» задачу в «легкую».

 

Когда техническая проблема встаёт перед изобретателем впервые, она  обычно сформулирована расплывчато  и не содержит в себе указаний на пути решения. В ТРИЗ такая форма  постановки называется изобретательской ситуацией. Главный её недостаток в том, что перед инженером оказывается чересчур много путей и методов решения. Перебирать их все трудоёмко и дорого, а выбор путей на удачу приводит к малоэффективному методу проб и ошибок.

Поэтому первый шаг на пути к изобретению — переформулировать ситуацию таким образом, чтобы сама формулировка отсекала бесперспективные и неэффективные пути решения. При этом возникает вопрос, какие решения эффективны, а какие — нет?

Г. Альтшуллер предположил, что самое эффективное решение проблемы — такое, которое достигается «само по себе», только за счёт уже имеющихся ресурсов. Таким образом он пришёл к формулировке идеального конечного результата (ИКР): «Некий элемент (X-элемент) системы или окружающей среды сам устраняет вредное воздействие, сохраняя способность выполнять полезное воздействие».

На практике идеальный конечный результат редко достижим полностью, однако он служит ориентиром для изобретательской мысли. Чем ближе решение к ИКР, тем оно лучше.

Получив инструмент отсечения неэффективных  решений, можно переформулировать  изобретательскую ситуацию в стандартную мини-задачу: «согласно ИКР, всё должно остаться так, как было, но либо должно исчезнуть вредное, ненужное качество, либо появиться новое, полезное качество». Основная идея мини-задачи в том, чтобы избегать существенных (и дорогих) изменений и рассматривать в первую очередь простейшие решения.

Формулировка мини-задачи способствует более точному описанию задачи:

• Из каких частей состоит система, как они взаимодействуют?
• Какие связи являются вредными, мешающими, какие — нейтральными, и какие — полезными?
• Какие части и связи можно изменять, и какие — нельзя?
• Какие изменения приводят к улучшению системы, и какие — к ухудшению?

 

 

 

 

2. Методы и средства, применяемые в теории решения изобретательских задач

В ТРИЗ разработан комплекс методов  и средств для решения инженерных задач различной сложности:

1. Типовые приемы устранения технических противоречий.

2. Стандарты на решение типовых изобретательских задач с применением вепольного анализа

3. Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ), рекомендуемый для нетиповых, сложных задач.

4. Фонды физических и химических эффектов и явлений, применяемых при решении изобретательских задач

В последние годы авторы ТРИЗ разработали  также ряд специальных методик и рекомендаций [3]:

1.Методические рекомендации по формулированию и решению исследовательских задач.

2.Скрытые резервы совершенствования продукции.

3.Методические рекомендации по выявлению и формулированию задпч

4.Методика проведения прогноза на базе ТРИЗ.

5.Типовые ошибки в формулировании задач и приемы их устранения

6.Типовые ошибки в развитии технических систем.

Как видно из этих перечней, уже  накоплен большой и разнообразный  материал, для освоения которого требуется (в зависимости от степени глубины  проработки), по мнению авторов ТРИЗ [3], от 40 до 240 ч учебных занятий и не менее 200 ч самостоятельной работы. Здесь будет приведено лишь краг кое описание областей применения и структуры основных инструмент о» ТРИЗ.

Типовые приемы устранения технических  противоречий.

Научно обоснованный поиск приемов  решения изобретательских задач начался лишь в 50-60-х годах XX в. в рамках .ТРИЗ. На основе анализа больших массивов патентной информации (свыше 40 тысяч изобретений, в осин» ном, не ниже второго уровня) удалось выделять действительно сильные при» мы, которые эффективно срабатывали не менее чем в 80-100 изобретениях.

Так было выявлено 40 типовых приемов Для организации их использования была разработана специальная таблица [3], в которой по вертикали располагаются 39 характеристик технических систем, которые по условиям задачи необходимо улучшить (вес, длина, площадь, объем подвижного или неподвижного объекта, скорость, напряжение, устойчивость, прочность) По горизонтали - те же 39 характеристик, которые при этом недопустимо ухудшаются.

Допустим, нам надо что-то улучшить в нашей системе. Выбираем один m известных методов, способных это сделать. Если улучшение достигается без вредных последствий, то проблема решена, изобретательская задача отсутствует. Если же использование известных методов или средств приводит к какому-либо вредному эффекту, то обращаемся к таблице. на пересечении граф и колонок с наименованиями улучшаемой и ухудшаемой характеристик находим номера приемов, позволяющих с наибольшей вероятностью устранить возникшее техническое противоречие. Список приемов, регламентируемых ТРИЗ |3], содержит также примеры их применения.

Стандарты на решение типовых  изобретательских задач с использованием вепольного анализа.

Анализ патентного фонда показал, что все изобретательские задачи можно разделить на два вида: типовые  и нетиповые. Типовые решаются но четким правилам в один - два хода. Правила, основанные на известных законах развития технических систем, указывают, как должна быть преобразована сходная система. Называются такие правила стандартами на решение изобретательских задач, а совокупность этих правил, определенным образом классифицированных, называется системой стандартов.