Випробування і сертифікація об'єктів промислової власності

1. Методи розв'язання  винахідницьких завдань.

 

Перед майбутнім інженером завжди виникають завдання і питання, які  пов'язані з пошуком (винаходом) нових, більш: ефективних кострукторсько–технологічних рішень і насамперед таких, які перевищують світовий рівень Такі завдання (інженерні задачі) виникають при розробці нових машин, приладів, технологічного устаткування і технологій, при виконанні планових робіт з реконструкції та модернізації.

Вирішення проблеми інтенсивного розвитку економіки висунуло велику кількість додаткових інженерних завдань, пов'язаних з економією трудових ресурсів, сировини, матеріалів, енергії, а також з підвищенням продуктивності, якості і технічного рівня виробів, скорочення ручної малокваліфікованої і монотонної праці, тощо.

Це вимагає обов'язкового оволодіння інтенсивною технологією інженерного творення на підставі використання сучасних методів інженерної творчості, спеціально підготовленої інформації і обчислювальної техніки.

Основна мета масового навчання інженерній творчості полягає у виявленні і розкритті творчих нахилів і здібностей, про які більшість тих, хто навчаються, не підозрює (і може статись до кінця свого життя так і не дізнається!).

Нині в інженерній практиці розроблено багато (більше 100) методів активізації  творчості, які можна умовно поділити на дві групи:

1. Евристичні методи технічної  творчості, за допомогою яких  вирішують завдання технічної  творчості без використай ня  ЕОМ замість традиційного методу "проб і помилок".

2. Комп'ютерні методи пошукового конструювання, побудовані на використанні ЕОМ.

Можлива інша класифікація методів, згідно з якою їх можна розділити на чотири групи:

1. Системні (комбінаторні або гібридні), які направлені на послідовний  перебір усіх можливих варіантів  рішення і побудовані на принципах  аналізу побудови і особливостей ТС (об'єкта).

2. Асоціативні (психологічна активізація творчості), які передбачають активізацію генерування ідей шляхом психологічного подолання інерції мислення і становлять безсистемний пошук рішення задач.

3. Програмні (алгоритмічні), які забезпечують більш або менш цілеспрямований рух до вирішення завдання шляхом виявлення технічних і фізичних суперечностей у відомих ТС (об'єктах) і їх подальше подолання.

4. Комбіновані як сполучення перших трьох груп методів. Перші дві групи належать до евристичних методів, третя група відноситься з одного боку до евристичних, якщо не використовується ЕОМ (наприклад, АРВЗ — алгоритм рішення винахідницьких завдань), а з іншого — до комп'ютерних (наприклад, УЕМ — узагальнений евристичний метод).

Другий підхід до класифікації методів  інженерної творчості більш наглядний  і буде проілюстрований у наступних  параграфах. Існує п'ять напрямків  у розробці нових методів:

– принципово нових;

– комбінація відомих;

– розширення сфери використання;

– послідовне і паралельне застосування відомих;

– методи машинного проектування за допомогою ЕОМ (на приклад, "винахідницька машина").

Сьогодення символізує епоху ЕОМ, які можна умовно розподілити  на п'ять поколінь за принципом дії:

1. Імітація творчих процесів.

2. Фреймові моделі мислення (схемні).

3. Модель людських міркувань (людська логіка).

4. Діалоговий режим (людина–машина).

5. Користування ЕОМ непідготовленим програмістом (люди на доручає машині усі проблеми моделювання) — докорінна інтелектуалізація ЕОМ.

В інженерно–конструкторській діяльності послідовно вирішуються завдання трьох типів: І — вибір та пошук найбільш ефективного фізичного принципу дії (ФПД); II — вибір та пошук найбільш раціонального технічного рішення (ТР) при певному (заданому) фізичному принципу дії; III — визначення оптимальних значень параметрів заданого технічного рішення. Іншими словами, ми маємо ланцюг задач: ФПД—>ТР—>оріТР.

Завдання І і II типів  не мають точних математичних рішень і потребують застосування евристичних  методів, методів пошукового конструювання, які складають послідовність поступів, процедур та прийомів переробки великого обсягу інформації і не завжди дають найкращі рішення. Тільки для завдань III типу (а в останній час і II типу) використовують математичні методи оптимізації, які дають точне рішення і застосовують ЕОМ з великим ефектом.

Процес оптимального проектування ТС, як і прогнозування, є багатоваріантним (багаторівневим (табл.3.10), багатоциклічним, багатокритеріальним, багатоекстремальним в багатосполучній  сфері. Ієрархія пошуку нових технічних рішень при проектуванні ТС показана на рис. 3.12. ТС буде оптимальною, якщо для її реалізації вибрана оптимальна (або, принаймні, раціональна) технічна ідея. Будь–яка технічна задача має множину (дерево) конкретних рішень (вершин) (рис.3.12).

Рис. 3.12. Дерево рішень при  створенні ТС від ідеї до конструкції

Таблиця 3.10 – Ієрархія процесу оптимального проектування ТС і його аналогії

Рівень проектування			Аналогії
№	Назва	Зміст	Земна	Космічна
1	Ідея	Принцип дії, метод спосіб	Неосяжний	Всесвіт
2	Структура (Ст)	Морфологія, склад блоків, комплектів, вузлів, деталей	Архіпелаг	Галактика
3	Схема (Сх)	Структура + зв'язки (функціональний опис)	Острів	Сузір'я
4	Конструкція	Конкретна реалізація схеми	Гориста	Зірка
5	І Іараметрц конструкції (Пк)	Складальні одиниці механізми, деталі	Найбільш висока гора	Планета
6	Параметри деталі (Гід)	Розміри, форма, маса, об'єм і т. ін.	Висота до вершини гори	Супутник

 

Нижче розглянемо по одному методу пошуку нових технічних рішень з кожної групи, а саме: метод морфологічного аналізу (МА). метод фокальних об'єктів (ФО). алгоритм рішення винахідницьких задач (АРВЗ). функціонально–вартісний аналіз (ФВА).

Морфологічний аналіз (МА) базується на класифікації і відноситься  до найбільш поширених методів пошуку нових рішень.

Метод морфологічного аналізу  спрямований на послідовний перебір  усіх можливих варіантів рішення  і є яскравим прикладом системного підходу до рішення творчих завдань.

Мета методу — системно досліджувати усі можливі варіанти рішення завдань, які витікають із закономірностей будови (морфології) об'єкта, що удосконалюється, — ТС, і тим самим врахувати, крім відомих, незвичайні варіанти, котрі при простому переборі могли бути знехтувані.

Ідея методу — відійти  в зону, далеку від того, що лежить на виду.

Суть методу полягає  в тому, що в ТС, яка удосконалюється, виділяють декілька характерних  для неї структурних, морфологічних  ознак, за кожною з котрих складають  максимально повний перелік різних конкретних варіантів (альтернатив) технічного вираження використання цих ознак. Таким чином, кожна ознака може характеризувати якийсь конструктивний вузол (елемент структури) ТС, якусь функцію (або зв'язок між елементами), якийсь режим роботи (або стану) ТС, якусь форму взаємодії вузлів (елементів), тобто параметри, характеристики ТС, від котрих залежить вирішення проблеми і досягнення основної мети.

Ознаки з їх альтернативами розташовують у вигляді таблиці, яка зветься морфологічним ящиком (матрицею, картою або таблицею), що дозволяє краще уявити пошукове поле. Матриці можуть бути записані у буквеному або цифровому вигляді в рядок або стовпчиками.

Перевага методу —  його багатоваріантність. Оскільки метод  заснований на використанні морфології об'єктів, він дозволяє організувати простір (обшир) змін об'єкта (морфологічний ящик) і систематично його аналізувати. При цьому на відміну від простого перебору виключається пропущення якихось варіантів, що дозволяє подолати інерцію мислення фахівців, знайти оригінальні рішення на неосяжній (неоглядній) у розумінні повного перебору множини (поля).

До недоліків методу належить те, що поряд з реально  можливими комбінаціями варіантів  характеристик (або ознак) морфологічна матриця має велику кількість  несумісних варіантів.

Метод фокальних об'єктів  відноситься до асоціативних, потребує мінімальної інформаційної підготовки і дозволяє більше використовувати знання в різних сферах (галузях). Він спрямований на послаблення психологічної інерції шляхом використання асоціацій і метафор у характеристиці об'єкта. Ця ідея лягла в основу методу, коли переносяться раптово обрані об'єкти на той, що удосконалюється, котрий лежить начебто у фокусі переносу.

Застосування методу фокальних  об'єктів включає такі етапи:

1) вибір фокального об'єкта, який удосконалюється;

2) вибір 3–4 об'єктів навмання (із словника, каталогу, технічного журналу, художньої книги тощо) раптових (випадкових) об'єктів;

3) складання переліку (списку) ознак раптових (випадкових) об'єктів;

4) генерування ідей (сполучень) шляхом приєднання до фокального об'єкта ознак раптових об'єктів;

5) розвиток придбаних сполучень шляхом вільних асоціацій;

6) оцінка придбаних ідей і відбір корисних рішень з притягненням експертів.

Алгоритм рішення винахідницьких завдань (АРВЗ) –цей метод відноситься до алгоритмічних.

Під алгоритмом розуміють  комплекс дій (кроків, етапів), що послідовно виконуються, направлених на вирішення  винахідницького завдання (не суто в математичному, а в більш  широкому розумінні).

Стратегія методу зображена  на рис. 3.15. Спочатку викладаються умови завдання вихідного (ЗВ), потім формулюється зворотне завдання з його технічними суперечностями у порівнянні з ідеальним кінцевим результатом (1КР) і поступово іде наближення у сфері технічних суперечностей з використанням, з одного боку, фонду фізичних ефектів (пошук фізичних суперечностей після визначення технічних суперечностей), а з іншого — прийомів подолання технічних суперечностей.

Рис. 3.15. Стратегія розв'язання технічних суперечностей за допомогою  АРВЗ

 

Основна суть Функціонально–вартісний аналіз (ФВА) полягає у наступному:

– застосування системного підходу при виявленні за можливості усіх зайвих витрат (трудомісткість, витрати матеріалів, енергії, тощо) в існуючих або проектованих виробах;

– систематичне застосування методів інженерного творення при пошуку нових технологічних рішень зі зниженими витратами;

– чітка організація робіт, яка іде від керівництва підприємством і спрямована на проведення ФВА і реалізацію його пропозицій.

ФВА — метод раціоналізації і винахідництва, побудований на вивченні функцій ТС з метою зниження їх вартості і витрат (до 5...20 %), переважно без зміни основних принципів (деталь або вузол легше удосконалити, ніж цілий верстат). Існують три форми застосування ФВА:

1) творча — проектування нової ТС;

2) коректувальна — удосконалення раніше випущеної ТС;

3) інверсна (як варіант коректувальної).

Залежно від форми  пропонуються різні етапи проведення ФВА (табл. 3.17).

Таблиця 3.17 – Етапи ФВА

форма — творча
1. Підготовчо–інформаційний (мета і завдання) 2. Аналітичний (функції, моделі) 3. Творчий (пошук ідей) 4. Дослідницький (якісна  оцінка виконання функцій)  5. Рекомендаційний (вибір  найкращого варіанта і впровадження)	1 Підготовчий (завдання  і робочий план) 2. Інформаційний  3. Аналітичний (функції)  4. Творчий (пошук ідей) 5. Дослідницький  6. Рекомендаційний

 

Методи і прийоми, які  застосовуються при проведенні ФВА  включають:

1. Поелементну обробку  конструктивних рішень.

2. Систематизований аналіз  функцій (за допомогою системи  логічних тестів).

3. Мозковий штурм.

4. Морфологічний аналіз.

5. Алгоритм рішення  винахідницьких завдань (АРВЗ).

Для якісної і вартісної  оцінки варіантів використовують методи:

1. Розставлення пріоритетів. 

2. Розрахунку собівартості  виробів за питомими показниками. 

3. Елементо–коефіціентів.

4. Експертних оцінок.

5. Структурної аналогії.

6. Оцінки собівартості  за допомогою математико–статистичного апарата.

Згідно з ФВА, в собівартості будь–якого виробу, крім мінімальних витрат, абсолютно необхідних для виконання виробом заданих функцій, завжди є зайві витрати, викликання головним чином недосконалістю конструкцій, для визначення яких необхідно перш за все чітко сформулювати функції виробу, які поділяються на чотири групи: головні, основні, допоміжні, непотрібні.

 

2. Випробування і сертифікація об'єктів промислової власності.

 

При організації впровадження нової техніки, в якій використані  винаходи, для підготовки виробництва  треба провести ряд заходів, спрямованих  на розробку конструкції дослідних  і дослідно–промислових зразків, проведення теоретичних і експериментальних досліджень, аналіз попиту на нову техніку (маркетинг), виконання економічних розрахунків на всіх стадіях підготовки виробництва.

Порядок розробки і затвердження технічних завдань на нову техніку, випробування дослідних зразків, проведення прийом очних випробувань серійної і масової продукції, функції замовників, розробників, виробників і споживачів нової техніки регламентуються відповідними стандартами, технічними умовами і методичними матеріалами.