Некоторые особенности составления формул изобретений

1. Использование так называемых функциональных признаков для характеристики устройства.

Несмотря на то, что устройство, как правило, описывается формулой изобретения в статике, т.е. как бы «находящимся на скла-де», а не в работе, в формуле указывается - какую функцию выполняет тот или иной элемент, но ничего не говорится о конкретной форме его выполнения (например, … установлен с возможностью вращения). Использование функциональных признаков расширяет объем изобретения. При этом предполагается, что эта функция может быть выполнена любым известным техническим средством.

2. Использование математических зависимостей в виде уравнений или других формул (например, … профиль внутренней поверхности описывается уравнением y = ах²+ bx + с, где: х – то-то; у – то-то; а, b, с – коэффициенты, зависящие от …, а = 0,23…061, b = 0,031…081, с = 10).

При использовании математической зависимости все символы должны быть разъяснены, все величины, входящие в зависимость, должны быть измеряемы или практически достигаемы. Должны быть указаны единицы измерения и использованы общепринятые обозначения. При этом математическая зависимость не должна быть единственным отличительным признаком. Она должна относиться к какому-либо материальному признаку.

3. Использование альтернативных признаков.

Это допускается при вариантном выполнении признака с обязательным достижением единой цели. Это так называемые технические эквиваленты. Поэтому можно использовать альтернативные признаки, вводимые с помощью союза ИЛИ. Это обстоятельство используется в следующих случаях:

· альтернативные признаки, будучи техническими эквивалентами, не могут быть обобщены родовым понятием, т.е. единым термином;

· альтернативные признаки хотя и могут быть обобщены, но такое обобщение не правомерно расширяет объем изобретения. Это означает, что не при всех технических эквивалентах достигается цель изобретения;

· если альтернативные признаки могут быть обобщены, но технические эквиваленты настолько многочисленны, что многократное использование союза ИЛИ приводит к усложнению самой формулы. В данном случае рекомендуется использовать в формуле изобретения выражение Маркаша (…отличающийся тем, что признак Х выбирают из ряда (групп), содержащего…(и далее перечисляет этот ряд)). Если этот ряд имеет терминологическую группу, то используют название этой группы.

Альтернативные признаки не допускается включать в формулу, если термины, выражающие конкретные технические эквиваленты не исчерпывают всех известных технических средств для использования в данном изобретении. Если цель достигается во всех случаях, то надо использовать обобщающий термин.

Союз ИЛИ используется либо в разделительном, либо разде-

лительно-соединительном смысле. В разделительном смысле этот союз используется, когда один вариант решения полностью исключает другой (например, … или впадина, или выступ). В разделительно-соединительном смысле – когда признак выполняется либо так, либо по-другому, либо в их смеси.

4. Особенности составления формулы на группу изобретений.

Под группой понимаются разнородные объекты изобретения (например, способ и устройство) или однородные объекты изобретения (целое и часть), объединенные единым изобретательским замыслом или варианты, основанные на одной технической сущности, когда их нельзя обобщить. Формула на группу изобретений излагается в виде нескольких независимых в правовом отношении пунктов, в каждом из которых описывается один из объектов изобретений, входящих в группу. В первом пункте формулы описывается обычно тот объект, который наиболее соответствует характеру поставленной задачи (так называемый доминирующий объект). К каждому из независимых пунктов может быть любое количество зависимых пунктов. При этом зависимые пункты располагаются непосредственно за тем пунктом, к которому они относятся. Независимые и зависимые пункты имеют обычную структуру построения. Особенности: название изобретения не совпадает с начальными словами независимого пункта формулы, т.к. в этом случае приводится название только одного объекта, а не группы.

Ниже приводится полный алгоритм действий при создании технического решения на уровне заявки на изобретение. Из представленного алгоритма видно, что навыки, вырабатываемые исполнителем третьей части индивидуального задания, чрезвычайно важны при выполнении шагов (операций) на этапах 2 и 3 (см. рис. 13).

В приложении 4 приведен пример выполнения п. 1.3 индивидуального задания. формулы известных изобретений на устройство приведены в приложении 5 (варианты 1…33).

Кроме того, приведен пример формулы изобретения на способ (вариант 34), а также – на «способ и устройство» (варианты 35, 36),

Наименование этапа:

Наименование операции:

1. Определение технической сущности объекта

1.1. Определение решаемой технической задачи

1.2. Определение вида объекта изобретения и выделение совокупности существенных признаков

2.1. Определение аналогов и выбор прототипа

2.2. Формулировка признаков общих и отличных от прототипа

2.3. Выявление новизны

2. Определение охраноспособности объекта

2.4. Выявление существенных отличий

2.5. Определение положительного эффекта по сравнению с прототипом

3. Оформление результата

3.1. Составление предварительной редакции формулы изобретения

3.2. Корректировка формулы с патентоведческой точки зрения (обобщение, выдерживание структуры и т.п.)

3.3. Составление описания и других документов в соответствии с требованиями [6]

3.4. Отправка материалов заявки во ВНИИГПЭ

Рис. 13. Алгоритм действий при создании технического решения на уровне заявки на изобретение

на «часть и целое» (вариант 37), пример формулы изобретения с использованием союза ИЛИ (вариант 38), и пример формулы на зависимое изобретение (вариант 39).

Заключение

1. Интенсификация процесса поисковой деятельности при принятии инженерных решений является эффективным средством расширения поля поиска, позволяющая обоснованно подходить к выработке решений, минимизировать влияние авторитарных предложений, проверить собственную интуицию и т.п., и, в результате, - минимизировать вероятность ошибки, а, следовательно, и сэкономить затраты времени и средств на разработки.

2. Не следует обольщаться, что, выполнив учебное задание, студент может считать себя специалистом по методам поиска решений. Для этого еще необходимо практиковаться. Полезно использовать полученные знания в будущем дипломном проекте при обосновании варианта разрабатываемого ТР.

3. Чрезвычайно полезно дополнить объем знаний, изучив законы развития технических систем и методы разрешения технических противоречий, что, к сожалению, не вошло в данное учебное пособие.

4. Рекомендуется каждому студенту попробовать себя в изобретательском деле. Поверьте, это очень увлекательный процесс, который может Вас увлечь на всю оставшуюся жизнь и о чем Вы никогда не пожалеете.

5. Надеюсь, что ответ на вопрос, поставленный в разделе 3, Вы нашли сами, прочитав пособие.

6. Основываясь на личном опыте, следует признать, что в немалой степени увлеченность обучением зависит от того, у кого Вы учитесь, т.е. от педагога. Лично мне в этом очень повезло.

Литература·

1. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. Учебное пособие для студентов ВУЗов. - М: Машиностроение, 1988. - 368 с.

2. Сазонова З.С., Ткачева Т.Н., Чечеткина Н.В. Основы инженерного творчества: Учебное пособие/ МАДИ (ГТУ). - М, 2004. -269 с.

3. Новиков А.Н. Синтез новых технических решений дорожно-строительных машин. Методические указания /МАДИ. - 1983, - 32 с.

4. Титов В.В. Выбор целей в поисковой деятельности (Ме-

тоды анализа проблем и поиска решений в технике). - М: Речной Транспорт, 1991. - 125 с.

5. Завьялов А.Б., Борисовский В.В., Госиков А.З., Сетуха В.В., Голобев С.С. Закономерности развития технических систем. Учебно-методическое пособие (Главный научно-методический центр по повышению квалификации и подготовке кадров, ИПК). - Красногорск, 1991. - 44 с.

6. Правила составления, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на изобретение. НПО «Поиск», - М., 1991.

Приложение 1

Пример решения инженерной задачи

методом морфологического анализа

Задача: Найти новое техническое решение бетонолома

Этап 1. Формирование задачи (формирование проблемной ситуации)

Вход А ÞС ÞВыход В

Исходное состояние - вход А (существующее перед выполнением необходимого преобразования)	Þ	Строительная конструкция (бетонное дорожное покрытие, бетонная стена и т.п.) не разрушена
Конечное (желаемое) состояние - выход В (после необходимого преобразования)	Þ	Строительная конструкция, разделена на фрагменты и они погружены в транспортное средство
Основная функция (С) проектируемого изделия	Þ	Обеспечить разделение строительной конструкции на фрагменты (разрушение), в том числе всей конструкции или ее части, и погрузки фрагментов в транспортное средство

Этап 2. Анализ задачи

Содержание этапа:

· сформулировать главную полезную функцию и вспомогательные функции, выполнение которых обеспечивает выполнение ГПФ.

· Результаты представить в виде ниже приведенной схемы.

Разрушение бетона с погрузкой бетонного лома в автосамосвал

Доставка устройства на объект

Отделение фрагмента от бетонной конструкции

Захват фрагмента

Перемещение фрагмента (подать к самосвалу)

Погрузка фрагмента в автосамосвал

Дробление бетонного изделия на части

Разрушение арматуры (металлических стержней и т.п.)

Этап 3. Поиск технических решений

Порядок действий:

- составить морфологическую карту поиска технических решений (рассмотреть независимо каждую вспомогательную функцию и выявить различные варианты ее реализаций (см. табл.8)).

Таблица 8

Морфологическая карта поиска новых технических решений

бетонолома

Вспомогательные функции	Частичные технические решения

А. Доставка устройства на объект	Прицеп	Самоходное, колесный движитель	Самоходное, гусеничный движитель
Б. Дробление бетонного изделия	Гидромолот (скол)	Клин-молот (скол)	Пневмомолот (скол)	Захват-струбцина (изгиб)
В. Разрушение арматуры	Ножницы	Газовый резак	Разрывная машина
Г. Захват фрагмента	Ковш	Захват-струбцина	Крюк-захват	Захват челюстной

Д. Перемещение фрагмента (подать к транспортному средству)	Экскаватор	Погрузчик	Кран	Бульдозер
Е. Погрузка фрагмента в транспортное средство	Экскаватор	Погрузчик	Кран	Конвейер

Продолжение табл. 8

Вспомогательные функции	Частичные технические решения

А Доставка устройства на объект
Б. Дробление бетонного изделия	Крюк-захват (изгиб)	Захват “Нибблер” (изгиб)	Ковш с зубом (скол + изгиб)	Захват (сжатие + изгиб)
В. Разрушение арматуры
Г. Захват фрагмента	Захват “Нибблер”
Д. Перемещение фрагмента (подать к транспортному средству)	Конвейер
Е. Погрузка фрагмента в транспортное средство

Этап 4. Анализ технических решений

Порядок действий:

- составить перечень обязательных требований к качеству выполнения функций;

- исключить из морфологической карты варианты решений, не удовлетворяющие обязательным требованиям;

- составить матрицу парных сравнений и проверить частичные решения на совместимость;

- перечислить все комбинации частичных решений, не опасаясь несовместимости;

Анализ морфологической карты поиска новых технических решений бетонолома приведен в табл. 9. Проверка на совместимость ТР приведена в табл.10.

Анализ на совместимость показал, что, возможно, осуществить следующие варианты:

А2Б4В1Г2Д1Е1	А2Б8В1Г2Д1Е1
А2Б4В1Г5Д1Е1	А2Б8В1Г5Д1Е1
А2Б6В1Г2Д1Е1	А2Б5В1Г2Д1Е1
А2Б6В1Г5Д1Е1	А2Б5В1Г5Д1Е1

Таблица 9

Анализ морфологической карты поиска новых технических решений бетонолома

Обязательные технические требования

Частичные решения

А₁

А₂

А₃

Б₁

Б₂

Б₃

Б₄

Б₅

Б₆

Б₇

Б₈

В₁

В₂

В₃

Г₁

Г₂

Г₃

Г₄

Г₅

Д₁

Д₂

Д₃

Д₄

Д₅

Е₁

Е₂

Е₃

Е₄

1. Обеспечить доставку устройства на объект и развертывание в городских условиях

2. Обеспечить разрушение бетона проч. до 30МПа, толщ. до 400мм

3. Обеспечить объединение в одном агрегате устройства для разрушения бетона и арматуры

4. Обеспечить разрушение бетона на фрагменты размером не менее 0,5х0,5м и не более 1х1м

5. Обеспечить разрушение бетонных стен на высоте до 6м

6. Обеспечить погрузку бетонного лома без дополнительных средств

Технические решения реализуемые

Всего: 4х2х3х1х1 = 24 варианта

Таблица 10

Проверка на совместимость частичных решений бетонолома

Варианты частичных решений

А₂

Б₄

Б₅

Б₆

Б₈

В₁

В₃

Г₂

Г₃

Г₅

Д₁

Е₁

Доставка устройства на объект А₂

Разрушение бетонного изделия Б₄ Б₅ Б₆ Б₈

Разрушение арматуры В₁ В₃

Захват фрагмента Г₂ Г₃ Г₅

Перемещение (подача к автосамосвалу) Д₁

Погрузка в автосамосвал Е₁

Этап 5. Выбор технического решения

Порядок действий:

· Принимаем дополнительные технические требования к конструкции бетонолома:

1. Простота конструкции;

2. Габариты;

3. Масса;

4. Затраты энергии;

5. Сложность изготовления;

6. Надежность;

7. Удобство обслуживания, сборки, разборки, осмотра наладки и регулировки;

8. Безопасность работы.

· Составляем матрицу парных сравнений дополнительных технических требований (см. табл. 11).

Совместная оценка выявленных альтернативных решений с учетом установленных весовых коэффициентов дополнительных технических требований приведены в табл. 12.

Таблица 11

Матрица парных сравнений дополнительных технических

требований

Доп. треб./№ доп. треб.									∑	Новая сумма	Ранг	Весовой коэф.
1. Простота конструкции	-									1,25		0,045
2. Габариты		-								0,75		0,027
3. Масса			-							1,5		0,054
4. Затраты энергии				-								0,178
5. Сложность изготовления					-					2,5		0,089
6. Надежность						-						0,214
7. Удобство обслуживания							-					0,143
8. Безопасность работы								-				0,250
å

В результате парных сравнений установлено, (см. табл. 11) что дополнительные требования 1 и 2, а так же 3 и 5 получили одинаковые суммы баллов. В результате дополнительного совместного анализа указанных пар дополнительных требований уточнены значения сумм баллов, присвоенных указанным дополнительным требованиям без изменения общей суммы баллов. Значения баллов занесены в столбец "новая сумма" (табл. 11). Дополнительные требования ранжированы по важности в соответствии с полученными баллами. Весовые коэффициенты определены делением значения балла данного требования на общую сумму баллов.

Выводы

1. В результате анализа установлено, что наиболее прогрессивны конструкции бетоноломов, монтируемые на экскаваторы с колесным движителем, использующие принцип излома бетона и снабженные устройствами для перекусывания арматуры и захватами для погрузки бетонного лома в транспортное средство без дополнительных грузоподъемных средств.

2. Наиболее высокую оценку по совокупности дополнительных требований имеет устройство, синтезированное из следующих технических решений, выполняющих вспомогательные функции, А2Б4В1Г2Д1Е1

Таблица 12

Оценка альтернативных решений бетонолома

Вариант решения	Дополнительные технические требования (ТТ_i) с весовыми коэффициентами a_j	Результат оценки åa_i=1
ТТ₁ a=0,045	ТТ₂ a=0,027	ТТ₃ a=0,054	ТТ₄ a=0,178	ТТ₅ a=0,089	ТТ₆ a=0,214	ТТ₇ a=0,143	ТТ₈ a=0,250
А₂Б₄В₁Г₂Д₁Е₁	0,315	0,216	0,486	1,424	0,712	1,712	1,287	2,250	8,402
А₂Б₄В₁Г₅Д₁Е₁	0,360	0,216	0,324	1,246	0,801	1,926	1,001	2,000	7,874
А₂Б₆В₁Г₂Д₁Е₁	0,405	0,189	0,378	0,890	0,534	1,498	1,001	1,500	6,395
А₂Б₆В₁Г₅Д₁Е₁	0,270	0,189	0,378	1,424	0,623	1,712	1,144	2,250	7,990
А₂Б₈В₁Г₂Д₁Е₁	0,315	0,216	0,486	1,246	0,712	1,926	1,001	2,000	7,902
А₂Б₈В₁Г₅Д₁Е₁	0,360	0,243	0,324	1,068	0,623	1,498	1,001	1,500	6,617
А₂Б₅В₁Г₂Д₁Е₁	0,315	0,216	0,432	1,068	0,712	1,712	1,287	1,750	7,492
А₂Б₅В₁Г₅Д₁Е₁	0,360	0,216	0,432	1,068	0,712	1,926	1,144	1,750	7,608

Приложение 2

Алгоритм решения инженерной задачи с помощью предметного И-ИЛИ дерева

Прежде, чем приступать к последовательному проведению логических операций, имеющих целью построение предметного И-ИЛИ - дерева, следует обратить внимание, что грамматическая форма записи компонент И-ИЛИ - дерева может быть либо с обобщенным ведущим словом (см. примечание 1 в конце этого Приложения), либо без оного. Во втором случае, когда специфическое наименование предмета однозначно определяет его главную полезную функцию, удобно попеременное применение обоих способов записи. В тексте отмечается предпочтительное использование того или иного способа.

Этап 1. Задача этапа - найти и сформулировать обобщающее понятие для исходного объекта (исходного предмета <ИП» и составить перечень альтернативных конструкций, могущих выполнить ту же функцию. Процедура реализуется последовательным применением логических операторов обобщения и деления.

1.1. Определить перечень функций, выполняемых исходным предметом <ИП>. Для этого сформулировать тест-вопрос:

ДЛЯ ЧЕГО ПРЕДНАЗНАЧЕН <ИП>?

Необходимо выписать все ответы - функции <Ф_i> (операции) в грамматической форме с отглагольным существительным в качестве ведущего слова.

1.2. Выделить среди функций <Ф_i> главную полезную функцию <ГПФ> исходного предмета (обычно она соответствует цели создания или разработки предмета). Проверить правильность выбора с помощью тест-утверждения:

<ГПФ> МОЖЕТ БЫТЬ РЕАЛИЗОВАНО <с помощью> <ИП>.

(Здесь <с помощью> - подходящая связывающая грамматическая форма, предлог, соответствующий падеж и т.п.).

1.3. Сформулировать тест-вопрос: в логической форме: обобщающий уровень <ОУ> = <ведущее слово> для <ГПФ>, где (ведущее слово) - один из терминов, перечисленных в примечании

1 (см. ниже).

1.4. Сформулировать тест-вопрос:

КАКИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ МОЖНО ПРИМЕНИТЬ (ИСПОЛЬЗОВАТЬ) В КАЧЕСТВЕ <ОУ>? или:

КАКИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ <ГПФ>?

Необходимо записать все ответы - альтернативные конструкции <АК_i>.

1.5. Определить основание деления <ОУ> с помощью тест-вопроса:

ПО КАКОМУ ПРИНЦИПУ РАЗЛИЧАЮТСЯ ВСЕ <АК_i>?

(Если на этом шаге выявлено более одного принципа <П_i> (или основания деления) (ОД), то необходимо составить: морфологическое множество альтернативных конструкций <АК_i>, (см. рис. 14), где <АР_ij> - 1-й вариант реализации i-го конструктивного признака <П_i>); проанализировать все варианты реализации его элементов; выбрать 2…5 наиболее перспективных (по мнению разработчика или экспертов) конструкций <АК> (включая в их число и <ИП>, хотя это, вообще говоря, и не обязательно).

<ОУ>	П₁	АР₁₁	АР₁₂	…
П₂	АР₂₇	АР₂₂	…
П_З	АР₃₁	…
…
П_i	АР_i₁	…

Рис. 14. Морфологическое множество альтернативных конструкций

1.6. Построить итоговую схему этапа либо в виде рис. 15, либо в виде полного морфологического множества рис. 14 с обозначением (выделением) тех конкретных реализаций <АК_i>, которые будут анализироваться на следующих этапах (для этой цели удобнее морфологическое множество изображать в виде морфологической матрицы или морфологической диаграммы).

(ОУ)	+ 1-й этаж «И»

(ИП)

(АК₁)

(АК₂)

•••

0-й этаж «ИЛИ»

Основание деления (ОД) определить

Рис. 15. Схема предметного И-ИЛИ дерева на этапе 1

Этап 2. Задача этапа - определить систему <С>, в которой используется <ОУ>, и выявить все остальные элементы этой системы. Процедура реализации этапа - последовательное применение логических операторов соединения и расчленения.

2.1. Сформировать тест-вопрос:

ГДЕ, В КАКОИ СИСТЕМЕ ПРИМЕНЯЕТСЯ (РАБОТАЕТ) <ОУ>?

Необходимо записать все ответы - системы <С,>, грамматическая форма - по вкусу решающего задачу. Для облегчения поиска ответов можно трансформировать тест-вопрос в виде:

ГДЕ, В КАКОИ СИСТЕМЕ НЕОБХОДИМО <ГПФ>?

(Здесь <ГПФ> - главная полезная функция <ИП> и <ОУ>).

2.2. Проверить каждый из ответов тест-фразой:

<ОУ> - ЭТО ЕЩЕ НЕ ВСЕ, ЧТО НЕОБХОДИМО ДЛЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ (И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ) <С_i>.

Необходимо отобрать ту из систем <С_i>, для которой справедливо это утверждение и которая соответствует ситуации исходной задачи.

2.3. Выяснить, какие материальные объекты принимают участие в функционировании системы <С>, с помощью тест-вопроса:

КАКИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ(КРОМЕ <ОУ>) ВХОДЯТ В СОСТАВ <С>?

Грамматическая форма записи каждого ответа - функционального узла <ФУ_i>-с обобщенным ведущим словом.

2.4. Проверить полноту и правильность ответов с помощью тест-утверждения:

ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ<С> БЫЛА РАБОТОСПОСОБНОЙ, НЕОБХОДИМО И ДОСТАТОЧНО НАЛИЧИЕ å <ФУ_i>,

где å<ФУ_i> - перечень всех функциональных узлов <ФУ> (включая

и ГПФ. причем, утверждение должно выполняться при подстановке всех <ФУ_i> и не должно выполняться, если исключить хотя бы один из <Фу_i>.

2.5. Составить итоговую диаграмму этапа 2 по типу рис. 16.

(С)	+ 2-й этаж

(ОУ)

(ФУ₁)

(ФУ₂)

•••

+ 1 этаж «И»

Рис. 16. Схема предметного И-ИЛИ дерева на этапе 2

При этом, если число (ФУ_i) превышает 5, следует попытаться уменьшить это число за счет объединения родственных функций и узлов. (Это, однако, может и не получиться, но огорчаться неудаче не следует).

Этап 3. Задача этапа - заполнить нулевой этаж. Процедура - применение логического оператора деления к каждому из <ФУ>, выявленных на предыдущем этапе.

Обозначив каждое из <ФУ> предыдущего этапа символом <У> (узел), реализовать для него последовательно шаги 3.1…3.2.

3.1. Для заданного <У> сформулировать тест-вопрос:

КАКИЕ (ПРИНЦИПИАЛЬНО РАЗЛИЧНЫЕ) КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ МОЖНО ПРЕДЛОЖИТЬ В КАЧЕСТВЕ <У>?

(У)	+ 1-й этаж «И»

(КР₁)

(КР₂)

(КР₃)

•••

1 этаж «ИЛИ»

Рис. 17. Промежуточная схема предметного И-ИЛИ

дерева на этапе 3

Необходимо записать все существенно различные варианты конструктивных решений <КР_i> и основание деления <ОД> (или признак, принцип действия, по которому различаются <КР_i>). Если такое основание - не единственное, сформировать морфологическое множество по образу и подобию изображенного на рис. 14.

3.2. Оформить результат работы по узлу <У> в виде рис. 17 или матрицы рис. 14.

(С)