Основы создания патентоспособного технического объекта.
При предварительной постановке задачи дается методика постановки самого широкого класса задач инженерного творчества, когда требуется улучшить известное устройство, называемое прототипом, внеся в него определенные изменения.
Постановка задачи – нелегкая работа. Однако нужно всегда помнить, что правильная постановка творческой инженерной задачи – это половина её решения. Она часто связана с отсечением многих бесперспективных и тупиковых направлений поиска. Нередки случаи, когда решение задачи находят в процессе её постановки. Поэтому не следует экономить время на анализ и постановку задачи, которая во многих случаях может содержать следующие операции.
Операция 1. Описание проблемной ситуации.
Эта операция представляет собой самую краткую предварительную формулировку задачи, в которой должны содержаться ответы на следующие вопросы:
а). В чем состоит затруднение или проблемная ситуация и какова её предыстория?
б). Что требуется сделать для устранения проблемной ситуации, т.е. какую потребность нужно удовлетворить?
в). Что мешает устранению проблемной ситуации или достижению цели?
г). Что даёт решение задачи для людей, предприятия, народного хозяйства и т.д.?
Операция 2. Описание функции (назначения) технического объекта.
Описание содержит чёткую и краткую характеристику технического средства, с помощью которого можно удовлетворить возникшую потребность. При этом рекомендуется давать сначала качественно, а затем количественное описание функции, которую требуется реализовать с помощью разрабатываемого технического объекта.
Примеры описания функций, приведены в табл. 1, где для каждого технического объекта вначале дано качественное, а затем количественное описание функций в виде отдельных компонентов а, б, в, которые следует читать подряд как одно предложение.
Таблица 1. Примеры описания функций
| Наименование технического объекта | Описание функции | ||
| а) действие | б) объект | в) условия | |
| 1. Пневмотранспорт внутри цеха | транспортирует | крупные заготовки | между складом и рабочими местами |
| транспортирует | крупные заготовки с размерами 420х275х350 мм | между складом и рабочими местами на расстоянии до 60 м | |
| 2. Бытовая электроплитка | нагревает | ёмкость с жидкостью | до кипения |
| нагревает | ёмкость с водой объемом до 5 л | до кипения за время не более 20 мин | |
| 3. Амперметр | измеряет | силуэлектрического тока | - |
| измеряет | силу постоянного тока | в диапазоне 6–9 А с точностью до 0,1% | |
| 4. Подшипник | снижает | вращающий момент колеса | - |
| снижает | вращающий момент колеса | до 2,9 Н*м, при радиальной нагрузке 7848 Н и частоте вращения 130 1/с |
Операция 3. Выбор прототипа и составление списка требований.
В описании проблемной ситуации часто указывают прототип, который требуется усовершенствовать. Этот исходный прототип обычно приходится брать за основу при поиске улучшенного решения. Кроме этого, рекомендуется выбрать еще 1–2 дополнительных прототипа, имеющих определенные достоинства по сравнению с исходным. При этом в первую очередь используются существующие в практике изделия на уровне лучших мировых образцов, аналогичные технические решения в ведущем классе технического объекта. Ведущий класс технического объекта по сравнению с рассматриваемым имеет близкую функцию и более высокий технический уровень. Например, для автомобилестроения ведущим классом может быть авиация, для строительства – машиностроение.
При выборе дополнительных прототипов рекомендуется использовать словари технических функций, МКИ (международную классификацию изобретений). Патентные описания за последние 5–10 лет (как по рассматриваемому, так и функционально близким классам технического объекта), каталоги выставок и т.д.
Иногда при выборе прототипа удается найти подходящее решение и тем самым снять проблемную ситуацию. В этом случае при дефиците времени и ресурсов можно прекратить решение задачи поиска улучшенного технического решения. Однако при наличии времени почти всегда имеет смысл и есть возможность улучшить найденное решение и тем самым отодвинуть время возникновения новой проблемной ситуации.
Операция 4. Составление списка недостатков прототипа.
Как следует из закона прогрессивной конструктивной эволюции технического объекта, каждый используемый технический объект обычно имеет некоторый список недостатков, устранение которых обеспечивает получение новой улучшенной модификации технического объекта. При выполнении этой операции необходимо стремиться выявить все недостатки прототипа, которые могут быть устранены в новом изделии, т.е. для каждого прототипа следует указать:
– критерии развития технического объекта;
– показатели, не соответствующие сформулированной функции;
– факторы, снижающие эффективность или затрудняющие использование прототипа;
– показатели, которые желательно улучшить.
Полученный список недостатков необходимо упорядочить по степени важности их устранения и выделить самые важные недостатки, устранение которых будем считать главными целями решения задачи.
Операция 5. Предварительная формулировка задачи.
Кратко обобщаются результаты, полученные при выполнении операций 1–4. При этом задача традиционно содержит две части: «дано» и «требуется». Такое обобщение дает комплексное и легко обозримое представление о задаче, что способствует продуктивной работе.
Дано:
а) качественное или количественное (в зависимости от характера задачи) описание функции и ограничений, накладываемых на реализацию функций;
б) перечень и описание возможных прототипов, и списки требований к ним;
в) списки недостатков прототипов.
Требуется:
В процессе решения задачи так изменить прототип, т.е. найти такое новое техническое решение, которое бы реализовало интересующую функцию и не имело (или имело в меньшей мере) недостатки, присущие прототипу.
При уточненной постановке задачи выполняют ряд последовательных операций.
Операция 6. Анализ функций прототипа и построение улучшенной конструктивной функциональной структуры. Анализ функций прототипа и построение его конструктивной функциональной структуры выполняется в соответствии с рекомендациями.
После этого проводят корректировку (улучшение) функциональной структуры, для чего необходимо ответить на вопросы:
а). Какие можно ввести новые функциональные элементы, обеспечивающие устранение недостатков прототипа или существенное повышение эффективности и качества технического объекта? Дают название таким элементам и описывают их функции.
б). Какие можно исключить элементы для устранения недостатков прототипа или повышения эффективности и качества технического объекта?
в). Какие элементы целесообразно исключить путем передачи их функций другим элементам?
г). Для каких элементов, имеющих несколько функций, целесообразно разделение функций и введение вместо одного и двух или более элементов? Дают названия новым элементам и описывают их функции.
После ответа на перечисленные вопросы строят улучшенную конструктивную функциональную структуру. При этом возможны ситуации, когда не удается изменить функциональную структуру прототипа или появляется несколько альтернативных улучшенных функциональных структур.
Операция 7. Анализ функций вышестоящей по иерархии системы.
Почти всегда рассматриваемый технический объект можно представить как элемент в другой, более сложной технической системе (например, деталь в узле, узел в машине, машина в технологической линии цеха и т.д.).
Для анализа необходимо:
1. Выделить вышестоящую по иерархии систему, в которой в качестве отдельных элементов (подсистем) выступают рассматриваемый технический объект и другие, смежные с ним объекты (другие технические объекты, окружающая среда, человек и т.д.).
2. Описать функции всех элементов, входящих в выделенную систему, и построить конструктивную функциональную структуру.
3. Выяснить возможность удовлетворения потребности, т.е. можно ли выполнить функцию рассматриваемого технического объекта путем внесения изменений в смежные объекты; нельзя ли какому-либо смежному объекту частично или полностью передать выполнение функции рассматриваемого технического объекта; что мешает внесению необходимых изменений и нельзя ли устранить мешающие факторы.
4. Сформулировать по аналогии с операцией 5 задачу внесения изменений в смежные объекты. Провести технико-экономическое сравнение первоначальной постановки задачи по операции 5 с задачей внесения изменения в смежные объекты. Если последняя более эффективна, то следует проработать ее по операциям 1–6.
Операция 8. Выявление причин возникновения недостатков.
Проводятся более углубленный анализ и изучение задачи в направлении выявления причин возникновения недостатков в прототипе, сформулированных при выполнении операции 4.
Следует сопоставить каждый недостаток и причину его возникновения и попытаться ответить на вопрос: можно ли полностью или частично избавиться от недостатка, исключив причину его возникновения?
Операция 9. Выявление и анализ противоречий развития. Улучшение во многих технических объектов связано с преодолением, так называемых противоречий развития, которые могут иметь место в следующей типичной ситуации.
Улучшение какого-либо желаемого показателя технического объекта приводит к существенному ухудшению одного или нескольких других важных показателей (например, увеличение грузоподъемности моста приводит к увеличению расхода материалов; снижение помех от деформации антенны радиотелескопа приводит к резкому повышению стоимости антенны).
Возможно и другое противоречие развития, когда улучшение желаемого показателя ограничено некоторым фактором, например, увеличение диаметра и частоты вращение бегуна и постава водяной мельницы в средние века ограничивалось прочностью и конструкцией деревянных водяных колес; возрастание быстродействия ЭВМ ограничено скоростью передачи сигналов внутри машины.
При выявлении и анализе противоречий развития выполняют следующие процедуры.
1. Из списка недостатков прототипа, выявленных в операции 4, выбирают недостатки, связанные с улучшением количественных показателей и в первую очередь относящиеся к критериям развития технического объекта.
2. При рассмотрении каждого такого показателя отвечают на вопросы: какой показатель технического объекта существенно ухудшается при улучшении рассматриваемого показателя;, какие факторы (константы, стандарты и т.д.) ограничивают улучшение желаемого показателя?
3. Строят качественный или количественный график зависимости ухудшаемого показателя от улучшаемого.
При выполнении п. 3 рекомендуется использовать программы и системы математического моделирования технического объекта.
Операция 10. Уточнение списка прототипов и формирование идеального технического решения.
Выявление и анализ недостатков прототипа (операции 4,8,9), анализ функций прототипа и вышестоящей системы (операции 6,7) значительно расширяют представление о задаче и требованиях к прототипу. В связи с этим целесообразно еще раз вернуться к выбору наиболее подходящего прототипа для разработки улучшенного технического объекта и использовать рекомендации, данные в операциях 3,6,7. Кроме того, полезно сформулировать и представить идеальное техническое решение.
К одному из приемов, помогающих выбору нового технического решения на главной магистрали развития, относится формулировка идеального технического решения (ИТР), которое конструкторы и изобретатели называют по-разному: идеальный конечный результат, идеальная машина, предельно совершенное устройство и т.д. Идеальное техническое решение является как бы ориентиром для выбора прототипа и конструирования улучшенного технического объекта.
Определение идеального технического решения (ИТР). Будем считать техническое решение идеальным, если оно имеет одно или несколько из следующих свойств:
1. В ИТР размеры технического объекта приближаются или совпадают с размерами обрабатываемого или транспортируемого объекта, а чистая масса технического объекта намного меньше массы обрабатываемого объекта.
2. В ИТР масса и размеры технического объекта или его главных функциональных элементов приближаются к нулю, а в предельном случае равны нулю (когда устройства вообще нет, но необходимая функция выполняется).
3. В ИТР время обработки объекта приближается к нулю или равно нулю.
4. В ИТР КПД приближается к единице или равен единице, а расход энергии приближается к нулю или равен нулю.
5. В ИТР все части технического объекта все время выполняют полезную работу в полную меру своих расчетных возможностей.
6. Технический объект, имеющий ИТР, функционирует без человека или при его минимальном участии.
7. Технический объект, имеющий ИТР, функционирует бесконечно длительное время без ремонта и остановок.
8. Технический объект, имеющий ИТР, не оказывает никакого отрицательного влияния на человека и окружающую природную среду.
Операция 11. Улучшение других показателей технического объекта.
При разработке новой модели или нового поколения технического объекта стремятся сделать изделия, которые не только бы устраняли главные видимые недостатки (определенные в операции 4), но и имели значительные преимущества перед существующими изделиями по комплексу всех существенных показателей. Поэтому по отношению к выбранным в операции 10 прототипам рекомендуется провести анализ и ответить на вопросы:
Какие еще можно устранить недостатки в прототипе?
Какие показатели могут быть дополнительно улучшены и насколько?
При ответе на эти вопросы следует рассмотреть возможности улучшения средств выполнения функций, сформулированных в операциях 6,7; устранения недостатков, выявленных в операциях 8,9; приближения к идеальному техническому решению.
При выполнении этой операции следует также учесть рекомендации, указанные в операции 4. Кроме того, полезно использовать существующие (а также самим составлять и развивать) проблемно и объектно-ориентированные списки критериев развития технического объекта, списки параметров технического объекта и списки требований к техническому объекту.
Операция 12. Изложение уточненной постановки задачи.
По форме она излагается, как и предварительная постановка задачи (операция 5). При этом к исходным данным относятся:
– качественное и количественное описание функции технического объекта;
– перечень и краткое описание прототипов, к которым могут быть отнесены улучшенные функциональные структуры, идеальные технические решения, и списки основных требований к прототипам;
– списки главных недостатков прототипов с указанием неочевидных причин возникновения недостатков;
– списки дополнительных недостатков и показателей, которые желательно улучшить;
– формулировка противоречий развития прототипов.
Патентный поиск
Предварительный патентный поиск.
С точки специалистов по патентованию, патентный поиск – это наиболее важная и сложная этап работы по получении патента.
Важность патентного поиска для получения патента на изобретение. Она заключается в том, что в получении патента попросту будет отказано, если ваш объект не будет соответствовать критерию новизны. Технологии, как в Украине, так и во всем мире развиваются очень стремительно. А поэтому никто не может вам гарантировать, что аналогичное техническое решение не создано и не зарегистрировано (опубликован или получен патент) иным изобретателем. Патентный поиск (поиск патентов по патентным базам) как правило, проводится патентным поверенным.
Важность патентного поиска для получения патента на полезную модель.
Она заключается в том, что если предварительный патентный поиск не был проведен, а патент вам выдан, то любое иное лицо может опровергнуть ваш патент, проведя экспертизу по новизне. Минимальным в этом случае и есть проведение патентного поиска на локальную новизну.
Важность патентного поиска для составления заявки.
Она заключается в том, что согласно Правилам составления и подачи заявки на изобретение и заявки на полезную модель в описании необходимо сделать ссылку на аналог и прототип. И хотя они, конечно, могут быть взяты и из иной технической литературы, но ссылки на опубликованные заявки и полученные патенты будут более правильны.
Патентный поиск может проводиться:
Локальный поиск по патентам и опубликованным в Украине заявкам. Стоимость такого поиска на локальную новизну – 150 у. е. Это минимально необходимый поиск при подаче заявки на полезную модель. Срок проведения – не менее 5–7 рабочих дней.
Локальный поиск по патентам и опубликованным заявкам в Украине и России. Стоимость такого поиска – 250 у. е. Срок проведения – не менее 7–10 рабочих дней. Это минимально необходимый поиск при подаче заявки на изобретение.
Поиск на мировую новизну. Стоимость патентно-информационного поиска по патентным базам США, европейским, международным патентным базам – от 400 у. е. Это оптимальный поиск при подаче заявки на изобретение, которое в последующем планируется для регистрации в других государствах. Срок проведения – не менее 10–15 рабочих дней.
Проблемностьпроведения патентного поиска в Украине заключается в самом возрасте нашего государства. Естественно, что если действие патента на изобретение – 20 лет, то и патентный поиск (особенно для изобретения) должен иметь глубину в 20 лет. А советские патентные фонды были и остались в Москве… Конечно, Украинское Патентное ведомство может провести поиск на мировую новизну по имеющимся фондам (дискам и доступу к патентным базам), но если планировать патентование за рубежом – в Европе и т.д., то этого может оказаться недостаточно.
Рекомендация по определению вида патентного поиска.
Выбор локального или мирового поиска должен соответствовать бизнес-задаче:
Если вы не собираетесь выходить с объектом патентования за рубеж-то можно обойтись и патентным поиском на локальную новизну;
Если же вы планируете выходить с объектом патентования за рубеж – вам необходим поиск на мировую новизну.
Возможно поэтапное движение – проводится патентный поиск на локальную новизну, подается заявка. Далее, если планы успешно реализуются, возможно, и проведение патентного поиска на мировую новизну.
Патентно-информационный поиск проводится всегда перед подачей заявки на патентование изобретения, полезной модели или промышленного образца. Патентно-информационный поиск не является обязательной процедурой, но без него вероятность отказа в выдачи патента составляет около 95%.
Разделы МКИ
Для облегчения поиска патентной информации все изобретения классифицируются по предметно-тематическим признакам. Практически в каждой стране развиваются свои национальные классификации изобретений – НКИ. Но при развитии международных отношений это стало не совсем удобным, так как для получения патентной информации в какой-либо стране требуется изучение НКИ. С 1968 г. в международном масштабе введена единая Международная классификация изобретений. – МКИ. Полезные модели классифицируются также по МКИ, а промышленные образцы имеют свою международную классификацию – МКПО.
Международная классификация изобретений (МКИ) состоит из восьми разделов, обозначаемых заглавными буквами латинского алфавита (от А до Н):
Раздел A: Удовлетворение жизненных потребностей человека.
Раздел B: Различные технологические процессы; транспортирование.
Раздел C: Химия; металлургия.
Раздел D: Текстиль; бумага.
Раздел E: Строительство; горное дело.
Раздел F: Механика; освещение; отопление; двигатели.
Раздел G: Физика.
Раздел H: Электричество.
Разделы делятся на классы (таких классов 118, которые обозначаются двузначными арабскими цифрами, начиная от 01), подклассы (подклассов 618, обозначаются латинскими буквами), группы и подгруппы (групп и подгрупп 58000, обозначаются арабскими цифрами), при этом подгруппы отделяются от 37 групп косой чертой. Совокупность обозначений составляет индекс МКИ, например G 01 P 21/00.
МКИ постоянно совершенствуется и редактируется комитетом экспертов Специального совета по МКИ при Всемирной организации интеллектуальной собственности (ВОИС). Один раз в 5 лет издается новая редакция МКИ.
Обозначается новая редакция арабской цифрой перед индексом. Каждая редакция МКИ издается в 9 – 10 томах. В каждом из первых восьми томов изложено полное содержание одного из разделов МКИ. Девятый и десятый тома включают в себя введение в МКИ и схему всей МКИ до групп.
Для облегчения поиска индекса издается алфавитно-предметный указатель (АПУ) к МКИ. В нем в алфавитном порядке приведены названия основных рубрик МКИ – групп и подгрупп (ключевые слова) и соответствующие им индексы.