КРАТКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА
1.1.Характеристика изобретательской деятельности
1.2. Метод проб и ошибок
1.3. Мозговой штурм
1.4. Синектика
1.5. Морфологический анализ
1.6. Метод контрольных вопросов
1.7. Метод фокальных объектов
1.8. Метод "Патенты природы"
1.9. Метод эвристических приемов.
Характеристика изобретательской деятельности
Изобретательство (техническое творчество) - древнейшее занятие человека. С изобретения первых орудий труда и начинается история человечества. Каменный топор, гончарный круг, рычаг, колесо и многие другие полезные предметы созданы изобретателями в древности.
С течением времени объекты техники усложнялись, и сделать изобретение становилось все труднее. В связи с этим возникла необходимость в методах решения творческих задач, которые бы целенаправленно приводили к решению возникающих изобретательских задач. Такие методы постепенно создавались и развивались. В настоящее время они получили название дотризовские методы, то есть были известны до создания теории решения изобретательских задач (ТРИЗ).
В технической сфере творцов новых видов и объектов принято называть изобретателями. Отсюда следует большой интерес к личности изобретателя. Несомненно, однако, то, что творческий, мыслительный процесс - это очень сложный процесс работы мозга человека. Психологи, изучающие творческую работу человека, пока находятся на начальных стадиях изучения. В настоящее время они могут дать общие рекомендации для решения творческих задач. Обычно даются следующие рекомендации:
1) изобретатель должен быть человеком хорошо информированным и широко эрудированным;
2) изобретатель должен быть глубоко заинтересованным в решении задачи (морально и материально);
3) изобретатель должен испытывать эмоциональный подъем;
4) изобретательство - мучительный процесс, поэтому очень важно преодолеть себя.
При изучении творческой деятельности выявилось, что каждый человек придерживается при решении творческих задач своих, чаще всего им самим выработанных подходов, принципов, методов. Эти методы обобщены, имеют определенную классификацию. Изучив и освоив эти методы, практически каждый человек может успешно решать творческие задачи.
Метод проб и ошибок
Это наиболее старый (традиционный) и наименее эффективный метод. Суть метода заключается в последовательном выдвижении всевозможных вариантов решения, если выдвинутая идея оказывается неудачной, ее отбрасывают, а затем выдвигают новую. Правил выдвижения идей нет, нет и определенных правил оценки идей. О пригодности идей судят субъективно.
На практике метод проб и ошибок выглядит так: после ознакомления с условиями задачи предлагается, а что будет, если сделать так…, а если так... и т. д. Перебирая варианты можно найти решение, а может и нет. При этом нет критериев оценки найденного решения. Является ли оно лучшим?
Характерный пример применения метода проб и ошибок - работа американского изобретателя Томаса Эдисона (1847-1931). Например, при поиске материала для нити электрической лампы накаливания испытывались различные металлы и их сплавы, обугленные нити из шерсти, шёлка, картона, бумаги, бамбука и т. п. Было проведено 3000 опытов, в результате был найден материал – вольфрам, который и до сих пор используется в электрических лампах накаливания
На более высоком уровне этот метод выглядит так (см. рис. 4.1).
Область поиска решения
Рис. 1.1. Схема поиска решения
Выбирается определенная поисковая концепция (направление поиска) и разрабатывается. Если вектор поиска не находит положительного решения, то обычно идут в противоположном направлении. Зачастую возвращаются к старому направлению поиска, ищут промежуточные решения. Наконец, попадают в область решения задачи.
Большое значение для успешного решения изобретательских задач по методу проб и ошибок имеет предыдущий опыт, интуиция, умение преодолеть инерцию мышления. Сторонники ТРИЗ считают, что этот метод пригоден для решения простых задач. Альтшуллер Г.С. отмечает, что из пяти выявленных им уровней изобретательских задач метод проб и ошибок вполне пригоден для решения задач первого уровня и приемлем тогда, когда приходится решать задачи второго уровня. При решении задач более высоких уровней метод проб и ошибок, в сущности, бессилен и применение методе ведет к огромным потерям времени и сил. Метод проб и ошибок давно исчерпал свои возможности.
Мозговой штурм
Метод предложен А. Осборном, который в 1953 году в США издал книгу "Управляемое воображение". Мозговой штурм - это наиболее простой и доступный метод решения изобретательских задач при коллективном поиске. Проводится поиск последовательно в два этапа, двумя группами. Первая группа - "генераторы" - предлагают идеи. Первый этап длится 20-40 минут. На втором этапе вторая группа - "эксперты" - обсуждают и анализируют идеи, выдвинутые "генераторами". К рассмотрению принимается любая идея, какой бы бездоказательной, фантастической она ни была. Нужно найти рациональное зерно в любой идее, в любом предложении.
Группа "генераторов" состоит обычно из 5-12 человек. В группу не приглашают прирожденных скептиков и критиканов. Здесь нужны люди с фантазией, нужны разнообразные специалисты, а также люди "со стороны",
т. е. не имеющие никакого профессионального отношения к задаче. Представители со стороны не имеют профессиональных предубеждений и поэтому высказывают неприемлемые, неожиданные и даже несерьезные идеи, но некоторые из них могут иметь рациональное зерно и. следовательно, послужить основой решения задачи. Необходимо внимательно и терпеливо выслушать каждое предложение, каждую идею, найти в них положительные стороны, моменты, любым образом развивать, интерпретировать и совершенствовать идеи.
Философская основа мозгового штурма - теория психолога З. Фрейда (1856 -1939). В обычных условиях мышление и поведение человека определяется сознанием, в котором властвуют контроль и порядок. Но сквозь тонкую корку сознания прорывается подсознание, толкающее человека на преодоление психологических запретов. Поскольку для изобретения необходимо преодоление психологических запретов, то нужно создать условия для прорыва смутных, " неясных, нереальных идей. Не случайно многие изобретатели и люди творческих профессий говорят, что если возникает необходимость решить сложную задачу, то следует озадачить подсознание. А через некоторое время легко и просто находится решение. И очень часто во сне.
Разновидностью мозгового штурма являются телевизионные игры, например, "Что? Где? Когда?". Однако поиск решений (ответа) в этих играх идет в очень жестких временных ограничениях, и большую роль играет зрелищность.
Хотя мозговой штурм появился недавно, однако такой подход к решению проблем известен давно. Историки свидетельствуют, что еще у древних народов существовал обычай: в сложных ситуациях для поиска решения опрашивать мнение всех. Хорошо известна варяжская традиция, пришедшая от викингов. Ее суть заключается в том, что в тех случаях, когда корабль попадал сложное (неизвестное) положение, вся команда собиралась вместе. Начиная с юнги, заслушивали предложения всех по выходу из сложившейся ситуации, последним высказывался капитан. При этом соблюдался строжайший запрет критики, каким бы абсурдным на первый взгляд не казалось решение.
Синектика
В 1961 году в США вышла книга У. Гордона "Синектика: развитие творческого воображения". Слово "Синектика" в переводе с греческого означает совмещение разнородных элементов. Синектика является дальнейшим развитием мозгового штурма. В отличие от мозгового штурма предлагается создавать синектические группы - группы людей различных специальностей для творческого решения возникающих проблем путем неограниченной тренировки воображения и объединения несовместимых элементов. Члены группы называются синекторы. Синектор - это высокообразованный человек с широким кругозором, имеющий, как правило, две специальности. Синекторы - профессиональные генераторы идей, они специально обучаются и тренируются. При поиске новых идей синекторы широко используют четыре вида аналогий: прямая, личностная (эмпатия), символическая и фантастическая.
1. Прямая аналогия. В этом случае рассматриваемый объект или процесс сравнивается с более или менее аналогичным из другой отрасли техники или из живой природы. Например, человек увидел дерево, упавшее с одного берега ручья на другой. По аналогии устроен мост. Второй пример: пчелиные соты. По аналогии с ними были созданы сотовые строительные конструкции, легкие и прочные.
Задача 1. Необходимо создать устройство для движения в грунте. Как его сделать?
2. Личностная) аналогия или эмпатия. Синектор отождествляет себя с техническим объектом, вживается в образ объекта. пытается представить, чтобы он чувствовал и делал на месте объекта. Это очень легко делают дети, представляя себя автомобилем, самолетом и т. п. Синектор представляет себя лопаткой в насосе, потоком жидкости или газа, частичкой пыли в пылеуловителе и т. д.
3. Символическая аналогия. Ее сущность заключается в том, что характеристики объекта представляют в обобщении, абстрактном виде и им ищется аналог. Затем производится обратное преобразование к условиям решаемой задачи Символическая аналогия должна быть неожиданной, удивительной, парадоксальной, должна возбуждать мышление. Для технических объектов известны следующие символические аналогии:
атом - энергетическая незначительность;
мрамор - радужное постоянство;
пламя - прозрачная стена, видимая теплота;
труба – пустота, обмазанная сталью;
газовая плита – вечный огонь на дому;
архитектура – застывшая музыка;
настольный вентилятор - застывшая струя, настольный сквозняк.
Теперь попробуем придумать символические аналогии для следующих объектов:
институт - второй дом, взрослеющий ум;
книга - источник знаний;
портфель - портативный склад знаний;
библиотека - хранилище знаний;
телевизор - голубой экран.
Рассмотрим обратные примеры. Дана символическая аналогия, определить предмет.
Пример А. Живой портрет, отражающий пылесборник, двойное единство, сжатая даль, ограниченная бесконечность, всеобщий двойник.
Какой это предмет? Ответ: зеркало.
Пример Б. Горизонтальная лестница, сходящиеся параллели, невыбираемый путь, прогибающаяся твердость, ритмичный стук, двойное одиночество.
Какой это объект? Ответ: железная дорога.
4. Фантастическая аналогия. Синекторы прибегают к помощи фантастических средств и фантастических персонажей: волшебной палочки, золотой рыбки, демонов, маленьких человечков, киберов и т. п. Если что-то не может сделать, выполнить устройство, машина, человек, то пусть это сделает кибер. П
Задача 2. Как провести разделение компонентов воздуха?
Задача 3. Как опреснить морскую воду?
Синекторы работают по определенной программе, периодически проводят групповые заседания. На первом этапе они формулируют и уточняют "проблему, как она дана" (ПКОД). Особенностью этапа является то, что никто, кроме руководителя, не посвящается в конкретные условия задачи, т. к. считается, что конкретное формулирование задачи затрудняет абстрагирование, не дает уйти от привычного хода мышления. На втором этапе формулируют "проблему как ее понимают" (ПКЕП). Рассматривают возможности превратить незнакомую проблему в ряд обычных задач, т. е. проблема дробится на подпроблемы. На третьем этапе ведется генерирование идей. При этом используют все виды аналогий, и поиск ведется по различным областям техники, живой природы, психологии и т. п. На четвертом этапе производят перенос выявленных идей к ПКОД м ПКЕП и дают им критическую оценку. В результате находят конечное решение.
Задача 4. По трубопроводу подается пульпа (водно-песчаная смесь со щебнем). Для регулирования расхода используются задвижки, заслонки которых быстро истираются пульпой (абразивный износ). В результате регулировать расход пульпы задвижками становится невозможно.
Как защитить заслонки от абразивного износа?
Рассмотрим прямую аналогию, т. е. как защищаются аналогичные элементы конструкций при транспортировке абразивных материалов; как защищаются от повреждений растения (деревья), животные (копыта), как защищаются пищеводы рыб, верблюдов, питающихся "колючей” пищей.
Эмпатия. Попытаемся представить себя на месте заслонки в аналогичной ситуации. Например, в коридоре, по которому летят камни, поленья и при этом надо регулировать их поток. Если уклоняться от ударов, то не будет регулирования. С потоком надо взаимодействовать. Достаточно поймать камень (или полено) покрупнее и им отбиваться, отражать удары других.
Морфологический анализ
Морфология - учение о форме. Термин в науку впервые ввел И. Гёте (1749 -1832) - основоположник морфологии организмов, учения о форме и строении растений и животных. Морфологический анализ - метод нахождения всех вариантов решения проблемы или изобретательской задачи. Морфологический анализ чаще всего применяется, когда находятся все возможные конструктивные варианты. Следует иметь в виду, что проектирование тождественно изобретению нового. В отличие от мозгового штурма морфологический анализ - индивидуальный метод, хотя его можно использовать и коллективно.
Морфологический анализ предложил в 1942 году Ф. Цвикки - известный швейцарский астроном. С 1925 года он работал в США и во время войны был привлечен к работам по ракетным двигателям. Его удивило то, что одна группа разрабатывает один тип двигателя, другая - другой, третья - третий, а почему именно такой, а не иной - никто не задумывался. Цвикки решил систематизировать поиск. Он составил список важнейших элементов (признаков), определяющих конструкцию двигателя. Затем по каждому признаку были выписаны варианты исполнения. Таким образом. Цвикки получил тысячи (36864) комбинаций возможных и невозможных устройств ракетных двигателей, анализ которых позволил установить наиболее эффективные или оптимальные варианты.
Допустим, разрабатываем установку для добычи нефти в этом случае за основные функциональные узлы можно принять: А – источник энергии; Б - энергопровод; В – рабочий орган; Г – система автоматики.
Выбираем варианты исполнения, которые заносим в морфологические матрицу – табл. 1.1.
Таблица 1.1
Морфологическая таблица установки для добычи нефти
| А | Электродвигатель | Двигатель внутреннего сгорания | Гидродвигатель | Ветродвигатель |
| Б | Электрический кабель | Штанга | Вал | Трубопровод |
| В | Центробежный | Поршневой | Винтовой | Струйный |
| Г | Механическая | Гидравлическая | Пневматическая | Электрическая |
Морфологические матрицы или таблицы могут быть одномерные (линейные), двумерные (плоские) и трехмерные (объемные). В данном случае получена двухмерная матрица. Полученная матрица наглядно показывает возможные варианты устройства систем.
Морфологический анализ облегчает получение множества новых сочетаний (решений), дает возможность окинуть их единым взором, систематически исследовать и выбрать оптимальный вариант. Морфологический анализ целесообразно применять при решении задач общего характера, при поиске компоновочных или схемных решений.
Д. И. Менделеев попытался расположить известные в то время химические элементы в порядке возрастания атомного веса, то есть построить одномерную (линейную) матрицу Классифицировав элементы, он расположил их в виде таблицы (двухмерная матрица), на основе анализа которой смог предсказать существование нескольких неизвестных элементов и их свойства
Задача 1. Придумайте условные обозначения для точек различных графиков. Допустим, требуется 5; 25; 125 условных обозначений точек. В качестве показателей (признаков) можно выбрать форму, штриховку, встроенные символы, цвет и т. п.
Задача 2. Придумайте морфологическую таблицу буровой установки.
Метод контрольных вопросов
Метод контрольных вопросов (МКВ) - это своего рода краткая памятка изобретателю, "изобретательская шпаргалка". Умение задавать и правильно ставить вопросы ценится очень высоко. Например, философ Сократ (470-399 годы до н. э.), считал, что он умеет в жизни делать хорошо только одно - задавать вопросы. В самом деле, ответ можно искать и найти, только если поставить вопрос. Правильно сформулированные и поставленные вопросы (список вопросов) позволяют в какой-то мере управлять своим мышлением в процессе поиска решения.
Списков контрольных вопросов предложено довольно много. Какой из них выбрать - это зависит от вида (типа) решаемой задачи. А. Осборн предложил список, состоящий из девяти групп вопросов:
1) как по-новому применить объект;
2) как упростить объект;
3) как модифицировать объект,
4) что можно увеличить в объекте;
5) что можно уменьшить;
6) что можно заменить;
7) что можно преобразовать;
8) что можно перевернуть наоборот;
9) какие можно составить комбинации элементов объекта.
Каждая из этих групп включает 5-10 вопросов. В итоге получается довольно значительное количество вопросов.
Списки (перечни) контрольных вопросов используются не по всякому поводу и при решении не каждой задачи. Потребность в них возникает, когда все традиционные методы испробованы и не дали результатов. Поэтому применение списков иногда относят к методам ликвидации тупиковых ситуаций.
Один из наиболее полных и удачных списков вопросов принадлежит английскому изобретателю Т. Эйлоарту. Вот некоторые из этих вопросов:
1) набросать фантастические, биологические, экономические, молекулярные и другие аналогии;
2) попробовать различные виды материалов и энергии;
3) узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных людей;
4) устроить "сумбурное" групповое обсуждение, выслушать каждую идею без критики;
5) попробовать "национальные" решения: хитрое шотландское, всеобъемлющее немецкое, расточительное американское, сложное китайское;
6) бродить среди стимулирующей обстановки: на свалках лома, в технических музеях, в магазинах дешевых вещей;
7) определить идеальное решение и т. д.
Г. С. Альтшуллер считает, что МКВ внутренне противоречив. Действительно, в основе МКВ лежит метод проб и ошибок, и частично используются элементы мозгового штурма и синектики. Некоторое полезное воздействие МКВ основано на психологическом влиянии: есть список, есть вопросы - это подталкивает продолжить перебор вариантов, не дает возможности остановиться.
МКВ имеет и другой принципиальный недостаток: вопросы относятся к одиночным изменениям объекта. Между тем для решения сложных задач нужна комбинация изменений. Списки, включающие такие комбинации, практически невозможно составить, они получились бы чрезвычайно громоздкими. Если же попытаться их как-то сжать, свернуть, мы придем к морфологическому ящику. С другой стороны, МКВ помогает в какой-то мере уменьшить инерцию мышления.