Основи технічної творчості та патентознавства 2016


Контрольна робота №1

План
1.Рівні творчої діяльності.
2.Вимоги до технічного об’єкту.
3.Економічні критерії розвитку технічного об’єкту.
4.Уточнена постановка задачі.
5.Індивідуальний фонд еврістичних прийомів.
6.Фонд фізико-технічних ефектів.
7.Функціонально –кошторисний аналіз.
8.Аналіз задач на синтез технічних рішень.
9.Розробити колекцію моделей( не менше 5-ти) методом гірлянди (Сукні).
10.Оформити заявку на винахід- пристрій для заточки ножа розкрійної машини.
11.Список використаної літератури.
1.Рівні творчої діяльності.
Механічне повторення або заучування – не найкращий засіб передавання соціального досвіду. Найбільший ефект досягається за активної участі вихованця в цьому процесі, при залученні його до творчої діяльності, спрямованої на розвиток мислення і розширення світогляду людини. Сама творча діяльність – процес неоднозначний. С.О.Смирнов виділяє два рівні творчої діяльності евристичний і креативний. Перший має емпіричний характер, другий – теоретичний. Обидва рівні важливі для людини і мають бути засвоєні тими, хто навчається. Але засвоїти їх однаково добре може не кожна людина; зазвичай в індивідуума виявляються здібності до якогось одного рівня. Проте, організовуючи навчальну діяльність, необхідно залучати тих, хто навчається, до творчої діяльності обох рівнів.
Творча діяльність, що стає необхідним інструментом професійного і побутового існування, є одним з головних показників людської сутності. Людина створює досить складні сучасні машини, які можуть робити за нього чимало роботи: розв’язувати складні математичні завдання, проектувати, будувати тощо краще за людину. Але створювати нові машина не може. Здатність до творчості властива лише людині.
Творчість потребує оригінальності мислення, пошуку рішень у різних умовах, прогнозування тощо, що значно розвиває розумову діяльність людини. Творча діяльність – це засіб інтенсивного розвитку інтелектуальних здібностей і особистісних якостей людини. Питання розвитку творчої діяльності учнів та студентів розглядаються у працях відомих учених: В.В.Давидова, З.І. Калмикової, В.О. Кан-Калика, О.М.Леонтьєва, С.Д.Максименка, В.О. Моляка, Н.Д. Никандова, Я.О.Пономарьова, З.І. Слепко та інших. У літературних джерелах майже немає матеріалу з питань методики формування завдань для розвитку творчої діяльності, розкриття можливостей розвитку творчої діяльності студентів гуманітарних ВЗН у процесі з вивчення інформатики. Ця стаття присвячена розгляду саме цих питань.
Навчання – цілеспрямований процес передачі та засвоєння знань, умінь, навичок і способів пізнавальної діяльності. Воно виконує центральну функцію в розумовому розвитку та підготовці студентів до праці.
У структурі навчального процесу виділяють такі його елементи: постановка проблеми й усвідомлення пізнавальних завдань; формування понять, закріплення знань, формування вмінь та навичок; застосування їх у різних умовах; перевірка і оцінка навчальних досягнень та рівня розумового розвитку. Навчальна праця є важливим компонентом навчально-виховного процесу у ВЗН, саме тієї його сторони, яка відображає активність студента в оволодінні соціальним досвідом. Тому слід звертати особливу увагу на формування у студентів різноманітних, глибоких і міцних систем знань, на максимальну стимуляцію їх самостійної діяльності, розвиток стійких творчих інтересів, цілеспрямованості творчих пошуків, наполегливості під час виконання творчих завдань.
Творчість науковці розглядають по-різному. За визначенням С.О.Смирнова, творча діяльність є засобом інтенсивного розвитку інтелектуальних можливостей і особистісних якостей тієї людини, яка навчається. В.І. Петрушин говорить: “ Творчий процес – це діяльність людини, яка направлена на створення чогось нового, оригінального продукту у галузі ідей, мистецтва, а також виробництва і організації. Новизна, яка виникає в результаті творчої діяльності, може мати як об’єктивний, так і суб’єктивний характер". Творчість – це така діяльність людини, в результаті якої створюється щось нове, чого до цього часу не було. Ставлячи завдання розробки методики навчання студентів гуманітарних вузів інформатики, спрямованої на розвиток їх творчої діяльності, візьмемо за основу визначення С.О.Смирнова.
Сутність творчості – у передбаченні результату, створенні силою думки гіпотези та її перевірці. Діапазон творчих завдань надзвичайно широкий і складний: від розв’язання головоломки до наукового відкриття – але сутність їх одна: при вирішенні здійснюється акт творчості, знаходиться новий шлях або створюється щось нове. Тут потрібні особливі якості розуму: спостережливість, уміння зіставляти й аналізувати, комбінувати, знаходити зв’язки і залежності, закономірності, тобто вирішення творчих завдань розвиває творчі здібності майбутніх спеціалістів. Як зазначає С.О.Смирнов, творча діяльність є засобом інтенсивної роботи, інтенсивного навчання. У процесі навчання від студента слід вимагати, щоб він умів правильно моделювати і користуватися аналогіями; науково фантазувати; бути працездатним, послідовним, наполегливим, пристрасним, самокритичним, точним .
2.Вимоги до технічного об’єкту.
При розробці та проектуванні технічного об’єкту завжди потрібно укладати певний список вимог (СВ), які б забезпечували його працездатність. Їх набір повинен бути необхідним і достатнім. Він складає ядро технічного завдання. Якщо щось важливе не врахувати, то технічний об’єкт не буде дієздатним.
Звичайно, необхідно задати та уточнити декілька СВ до технічних об’єктів, які повинні бути логічно пов’язані між собою згідно з  ієрархією його опису та відповідати певним етапам розробки. Отже ієрархія СВ схематично повторює ієрархією опису технічних об’єктів (див. рис. 2.1) і кожний наступний список повинен бути більше попереднього та включати його в себе. Відповідно і кількість СВ співпадає з числом етапів розробки. Базуючись на цій схемі визначимо приклади вимог для кожного типу задач.

На стадії визначення потреби (функції) СВ1 включає функціональні вимоги, тобто: перелік кількісних показників виконуваної дії; кількісних показників об’єкта (предмета обробки) на який направлена дія ТО; кількісних показників особливих умов і обмежень, при яких виконується дія. Наприклад: надійність; вид і показники енергії, яка використовується; особливі умови впливу ОС та ін.
При визначенні технічної функції СВ2 може додатково включати перелік потоків речовин, енергії, сигналів на вході та виході ТО або перелік вимог і умов до вибору таких потоків; значення фізичних величин, що характеризують потоки; умови та обмеження на потоки, що викликані взаємодією ТО з над системою та ОС; умови та обмеження на потоки, що пов’язані з перетворенням всередині ТО. Уточнений список вимог в основному залежить від вибраних потоків на вході ТО.
При визначенні функціональної структури СВ3 включає додатково набори вимог, аналогічні СВ1 і СВ2, але такі, що відносяться до функціональних елементів з яких складається ТО. СВ3 залежить від прийнятої функціональної структури.
СВ4 складається в доповнення до СВ1 – СВ3 окремо для кожного ФПД. До СВ4 входять умови та обмеження, які накладаються на вибір основних матеріалів, що використовуються при реалізації фізико-технічних ефектів, а також умови та обмеження, які викликані додатковим впливом реалізованих ефектів на елементи ТО або ОС. Крім того, СВ4 може включати обмеження з енергоспоживання, оброблюваних матеріалів, інформації та ін.
СВ5 містить додатково набори вимог і відповідних кількісних показників за масою, формою, габаритними розмірами і компонуванням; вибору матеріалів і комплектуючих виробів; способів і засобів з’єднання та зв’язку елементів між собою; управлінню та регулюванню; безпеки експлуатації; патентоздатності; ціни та ін. СВ5 значно залежить від ТР.
СВ6 включає набір вимог з вибору оптимальних параметрів ТО, запасів міцності, надійності, серійності, стандартизації та ін.
Крім списку вимог для ТО і для техніки в цілому також існує список вимог. Спробу створення такого списку здійснив в 1950 р. Ф. Кессельрінг. Його список включав більше 700 вимог. В сучасності напевно число вимог вже збільшилося в декілька разів.
 Серед параметрів і показників, що характеризують любий ТО, завжди є один або декілька, які протягом тривалого часу визначають його досконалість і прогресивність. Наприклад, ступінь механізації, матеріало- або енергоємність, зовнішній вигляд та ін. Їх визначають, як критерії розвитку ТО. Інші, до яких відносять ті ж критерії розвитку та деякі параметри, зміна яких призводить до покращення якості та ефективності ТО визначають, як критерії якості ТО.
У кожного об’єкта в процесі виготовлення, експлуатації або з часом з’являються певні недоліки (дефекти), причинами яких можуть бути неврахування деяких вимог при проектуванні, неправильно заданий їх рівень (завищені або занижені), зайві вимоги або параметри, значення яких закладене нижче світового рівня. Тому для кожного ТО в процесі використання потрібно формувати список недоліків, який є основою для складення списку вимог при розробці та проектуванні нового покоління ТО.
3.Економічні критерії розвитку технічного об’єкту.
Критерії розвитку для різних класів ТО значною мірою збігаються, тому можна перерахувати якийсь єдиний набір критеріїв, який дозволяє, по-перше, судити про ступінь розвитку того чи іншого ТО і, по-друге, порівнювати різні ТО однакового призначення, аналізуючи їх кількісні характеристики певного набору показників, відносячи ТО до того чи іншого покоління. Такий набір може включати наступні п'ять груп показників / критеріїв:
• функціональні,що характеризують найважливіші показники реалізації функції ТО;
• технологічні,пов'язані з можливістю і простотою виготовлення ТО;
• економічні, що визначають економічну доцільність реалізації деякої функції за допомогою конкретного ТО;
• антропологічні,пов'язані з впливом позитивних чи негативних чинників функціонування ТО на людей;
• екологічні, пов'язані з впливом функціонування ТО на навколишнє середовище.
Економічні критерії розвитку і порівняння. Вартість матеріалів при виготовленні ТО становить 25-65% їх собівартості.
1. Витрата матеріалів оцінюється відношенням маси ТО до головного показника ефективності Q.
2. Витрата енергії визначається витратами енергії за час виготовлення і експлуатації ТО.
3. Коефіцієнт корисної дії (ккд) - для двигунів, генераторів, трансформаторів та іншого енергетичного обладнання.
4. Коефіцієнт витрат на інформаційне забезпечення - для обчислювальної техніки.
5. Габаритні розміри і т.д.
4.Уточнена постановка задачі.
Для рішення задачі можна застосовувати прийоми морфологічного аналізу, представляючи елементи технічної системи (чи їхньої функції) морфологічними ознаками.
Оскільки вихідною задачею є усунення визначеного технічного недоліку Нп, те доцільно виявити (виділити) ту частину технічної системи (і підсистеми), що у тім чи іншому ступені зв'язана з виникненням і зміною даного недоліку. Для цілеспрямованого пошуку можна скористатися методом побудови логічних ланцюгів причинно-наслідкових зв'язків недоліку з його причинами.
Причина Пп недоліку Нп сама може розглядатися як недолік Нп-ъ имеющий причину Пп-\. При цьому може бути сформульована безліч задач, кожна з який характеризується своїм більш конкретним технічним недоліком Я», але усі вони зв'язані з первісним недоліком Нп і є одними з його причин.
Якщо шляхом простого логічного аналізу (з використанням наявної інформації про дану систему) не вдається установити щирі причини недоліку Нг, то необхідно провести додаткові теоретичні чи експериментальні наукові дослідження.
З описаних етапів два останніх (п. 2 і 3) аналізують технічні задачі, рішення яких зв'язано з можливим чи усуненням зменшенням вихідного технічного недоліку Нп. (вони будуть більш докладно розглянуті в наступному параграфі) .
Після такого аналізу повинна бути обрана конкретна технічна задача із сукупності виявлених. Вибір здійснюється шляхом оцінки доцільності рішення кожної з задач, з урахуванням ресурсів часу і сил на розробку.
На цих етапах варто також застосувати процедури АРВЗ-77 (частина 1) і узагальненого евристичного алгоритму (етап ЕЗ).
Вибравши конкретну технічну задачу, починають аналіз її матеріального носія, технічного об'єкта.
4. Аналіз технічної задачі
Тут досліджують обраний конкретний технічний об'єкт, розуміючи його як систему взаємозалежних елементів Эь Эг,..., Эц... (кожний з них може бути розглянутий також як система, що складається з взаємозалежних частин).
 Рис. 12. Система причинно-наслідкових зв'язків технічних недоліків причинами.
Треба перелічити всі необхідні елементи, без яких неможливе виконання основних функцій технічною системою (щоб відсіяти зайві), а з виділених відібрати ті, котрі зв'язані безпосередньо з недоліком Н^ (усунення його обране як задачу).
Щоб побудувати модель об'єкта, треба використовувати визначений обсяг спеціальних знань, вивчити залежність основних параметрів об'єкта від усіляких зовнішніх і внутрішніх факторів, визначити зв'язку недоліку (кількісного показника, що характеризує недолік) з різними параметрами.
Через відсутність якоїсь інформації про об'єкт виникає необхідність проробити додаткові літературні джерела, провести теоретичні й експериментальні дослідження. Крім того, роблять параметричний, морфологічний, структурно-функціональний опис системи.
При побудові моделі технічного об'єкта доцільно скористатися прийомами морфологічного і матеріально-польового аналізу (основи вепольного аналізу приведені в главі 4 разом з фондом вепольних перетворень), а також процедурами АРИЗ-77 (частина 2) і узагальнений евристичний алгоритми (етапи Е4—І6).
Отримані нові наукові результати, що відносяться до об'єкта дослідження (у виді поліпшеного складу речовини, оптимальних технологічних режимів, нових кількісних співвідношень і т.д.), уже на цьому етапі часто достатні для захисту технічного рішення у формі винаходу.
У процесі роботи доцільно застосувати метод аналізу потенційних змін властивостей елементів системи (скорочено:
метод аналізу властивостей-Ас) , заснований на наступному підході. Усі матеріальні об'єкти, елементи системи розглядаються як сукупність різних властивостей, параметрів, кожне з який прийняло для даного конкретного об'єкта конкретне значення. Сукупність властивостей для всіх об'єктів однакова (це та основа, на якій з'ясовується спільність різних речей і явищ) і визначена обсягом наших знань про матеріальний світ. Несхожість матеріальних об'єктів складається в розходженні значень тієї чи іншої властивості, показника і т.д. Задача полягає в аналізі кожної властивості елемента, що входить у дану технічну систему, виявленні можливості його зміни.
У результаті такого підходу більш чітко визначається поле пошуку можливих рішень, з'ясовується, що в технічній системі може бути зміненої (які властивості, показники). Це дозволяє збити психологічну, термінологічну й іншу інерцію, тому що веде від часових-тимчасових-просторово-тимчасових представлень про конкретний об'єкт до його властивостей (на загальний для всіх матеріальних об'єктів субстанціонний рівень), а також дозволяє включити в рішення задачі всі знання про матеріальний світ.
5. Формулювання умов і аналіз винахідницької задачі
Це один з найбільш відповідальних етапів у рішенні задачі. Від того, як будуть сформульовані її умови, істотно залежить успіх пошуку. Часто вдалі," оригінальні рішення виникають після зміни умов задачі.
Думаючи, що винахід-це нове технічне рішення, отримане в результаті подолання (дозволу) протиріччя будемо вважати, що умови винахідницької задачі сформульовані, якщо зазначені реальна технічна система і її недолік, ідеальний кінцевий результат (ИКР) і виявлений протиріччя між ними.
При цьому бажано уживати формули для опису системи, ИКР і протиріччя, пропоновані Аризом і узагальненим евристичним алгоритмом (етапи Е7—І9).
Застосовуючи в ході рішення метод аналізу потенційних змін властивостей елементів системи, можна також користатися стандартним формулюванням ИКР по АРВЗ, але як легко змінюваний елемент потрібно завжди брати зовнішнє середовище. Це обумовлено тим, що метод АС припускає можливість широкої зміни значень властивостей у кожнім елементі технічної системи, а зовнішнє середовище — такий елемент, будь-які властивості якого можна змінювати в необмежених межах. Після перебування ідеї рішення задачі використовувані властивості зовнішнього середовища можуть бути закріплені за елементами технічної системи, у яких була можливість зміни значень цих властивостей (такий підхід ширше пропонованого Аризом, тому що, не змінюючи елемента в цілому, дозволяє вирішити задачу, змінивши тільки значення одного з властивостей елемента).
Процедура формулювання повинна проходити в напрямку узагальнення умов винахідницької задачі, містити перехід від технічних умов (технічна система, технічний ИКР, технічне протиріччя) до більш загальних фізичних умов (фізична система, фізичний ИКР, фізичне протиріччя). Цей процес передбачає складання ряду варіантів умов і спроб їхнього переформулювання за допомогою більш загальних понять.
6.Пошук ідеї рішення
На цьому етапі порівнюють умови винахідницької задачі з більш-менш віддаленими аналогами (на різних рівнях узагальнення); зіставляють з рішеннями, збереженими нашою пам'яттю (мозком, книгами, статтями, таблицями, патентами, фільмами й іншими джерелами інформації); намагаються змінити технічну систему за допомогою евристичних прийомів і стандартних перетворень; шукають нові принципи дії системи, залучаючи арсенал фізичних ефектів і явищ; намагаються застосувати нові матеріали і т.д.
Значний успіх тут може забезпечити уміння оперативне переробляти інформацію, що містить основні принципи дозволу протиріч у технічних системах і зберігається в інформаційних фондах фізичних ефектів і явищ, технічних рішень (у тому числі піонерних винаходів і нових матеріалів), евристичних прийомів і стандартів на рішення винахідницьких задач, вепольних перетворень При відшуканні конструктивних і схемних рішень можуть використовуватися морфологічні матриці.
Пошук ідеї рішення організують як індивідуально, так і в колективі з використанням правил і прийомів «мозкового штурму» і синектики, а також застосовуваних в обох випадках інших методів психологічної активізації творчого мислення (асоціативних методів, методу контрольних питань і ін.).
Якщо ідея рішення знайдена, то надалі проводять синтез нового технічного рішення; якщо ж не знайдена, те необхідно повернутися на етапи 2, 3 і зробити вибір нової технічної задачі.
7. Синтез нового технічного рішення Конкретизацію ідеї на цьому етапі виконують, синтезуючи її матеріальний носі-технічне рішення (об'єкт). Процес конкретизації йде по шляху: ідея рішення, нова технічна система.
Синтезують нову технічну систему, закріплюючи функції, виконання яких вимагають ідея рішення і новий принцип дії, за існуючими елементами системи шляхом зміни значень ряду їхніх властивостей. Якщо немає можливості змінити значення потрібних властивостей у наявних елементів, необхідно ввести додатковий, котрий може виконати необхідні функції. Для здійснення такого синтезу на практиці доцільно зупинитися на прийомах методу АС (вони будуть розглянуті нижче). Не виключається також використання прийомів морфологічного аналізу.
Подібний синтез, як правило, далеко не досконалий, і отримане рішення має потребу в оптимізації і раціоналізації. З цією метою можуть бути використані АРВЗ-77 узагальнений евристичний алгоритм (етапи Е13 - Е17), а також функціонально-вартісний аналіз.
Таким чином, пройдений шлях від технічного недоліку до рішення, у якому він відсутній, тобто описаний повний цикл рішення технічної задачі. При графічному зображенні цикл одержує вид петлі на площині в зазначеній системі координат (рис, 13). Подальше удосконалення технічного рішення
5.Індивідуальний фонд еврістичних прийомів.
 Евристичні прийоми економічного аналізу являють собою сукупність логічних прийомів і методичних правил теоретичного дослідження та пошуку прийнятного рішення, що спирається у певній мірі на винахідливість та творчий пошук і активно використовує методику "наводящих" питань.
До евристичних прийомів, або методів активізації творчості, нестандартного мислення відносять зазвичай низку методів генерації варіантів розв'язання проблеми на основі притаманної людині здатності до творчої діяльності. Їх застосовують тоді, коли звичайні рутинні методи, засновані на аналізі минулого досвіду та теперішніх умов, не дають змоги вибрати спосіб вирішення. Особливо широко ці прийоми використовують у стратегічному аналізі для прогнозування розвитку економічної ситуації.
Евристичні прийоми можна поділити на 3 групи:
· 1. методи індивідуального творчого пошуку;
· 2. методи колективного творчого пошуку;
· 3. методи активізації творчого пошуку.
Перша група. До неї відносяться метод аналогій, метод інверсії, метод ідеалізації.
Метод аналогії - являє собою використання подібного відомого рішення для відповіді на конкретне аналітичне питання.
Метод інверсії, чи системи «навпаки» - уміння перевернути об'єкт «догори ногами», вивернути «навиворіт», поміняти місцями його складові і тому подібні дії дають можливість відмовитися від традиційних рішень.
Метод ідеалізації спрямований на отримання уявлення про ідеальний варіант вирішення проблеми.
Друга група. До них відносяться: метод "мозкового штурму", конференція ідей, метод колективного блокноту.
Прийом «мозкового штурму» - це метод інтенсивного генерування нових ідей, для чого необхідна творча співдружність груп фахівців різного профілю. Він є найбільш поширеним і типовим.
Конференція ідей - Від "мозкового штурму" вона відрізняється темпом проведення нарад та дозволеною доброзичливою критикою у формі коротких реплік та коментарів.
Метод колективного блокноту - передбачає за визначений період самостійне нагромадження ідей кожним учасником.
До методів активізації творчого пошуку відносяться: метод контрольних питань, метод фокальних об`єктів, метод синектики, метод морфологічного аналізу.
Метод контрольних запитань застосовується для психологічної активізації творчого процесу.
Метод фокальних об'єктів - полягає в перенесенні ознак випадково вибраних об'єктів на об'єкт, що вдосконалюється.
Метод синектики - ставить задачу знайти потрібне рішення за рахунок подолання психологічної інерції, яка полягає в намаганні розв'язати проблему традиційним шляхом.
Метод морфологічного аналізу - використовує структурні, тобто морфологічні взаємозв'язки економічних явищ і процесів.
Неформалізовані методи - рішення економічних задач знаходять застосування насамперед в умовах, коли немає можливості формально, за допомогою математичних моделей описати істотні зв'язки економічних змінних і об'єктів.
Для синтезу нових раціональних рішень у галузі економіки чи управління доцільно використовувати фонди евристичних прийомів. Під евристичним прийомом розуміється правило, що наказує спосіб перетворення відомої системи в нову, більш ефективну.На основі фонду евристичних прийомів, адаптованих для вирішення творчих завдань в галузі економіки та управління (див. Додаток) доцільно формувати персональні фонди з урахуванням особливостей предметної області. При створенні персонального фонду необхідно враховувати наступні рекомендації.
1. Виклад евристичних прийомів у ряді випадків має бути орієнтоване на зацікавив фахівця клас задач і активізувати творче мислення.2. Для кожного евристичного прийому доцільно підбирати приклади розв'язання задач зі своєї області або функціонально близьких областей. Такі приклади, з одного боку, є зразками аналітичних завдань, що допомагають ефективно використовувати той чи інший прийом при вирішенні нового завдання, а з іншого - вони можуть бути використані як готові або на пів готові рішення в розглянутій задачі.
3. Проведення систематичного вивчення моментів переходу від відомого рішення до поліпшених економічним і управлінським рішенням і формулювання нових узагальнених евристичних прийомів.4. Вивчення еволюції економічних, управлінських та організаційних систем з метою формулювання евристичних прийомів, орієнтованих на зацікавив фахівців клас систем, і підбору для них типових прийомів вирішення творчих завдань.5. Узагальнення досвіду вдало вирішених завдань і формулювання нових евристичних прийомів.
6.Фонд фізико-технічних ефектів.
Фонд фізико-технічних ефектів – систематизовані знання, які базуються на прийомах та ефектах, які вже колись успішно використовувалися для розв’язання винахідницьких задач у різних галузях техніки. Фонди дозволяють суттєво зменшити кількість сприйнятливих варіантів і набагато скорочують строки створення винаходів.
При пошуку нових технічних рішень частка винаходів, що спираються на використання фізичних явищ, складає близько 0,01% усіх винаходів. Використання фізичних властивостей і процесів для рішення таких задач, для розв’язання технічних і фізичних протиріч у технічних системах називають використанням фонду фізичних ефектів. Рішення, засновані на таких ефектах, більш прості й ефективні. Застосування фонду фізичних ефектів при пошуку нових ідей технічних рішень забезпечує винахідника покажчиками, що допомагають більш частому використанню як хімічних, так і фізичних ефектів (у тому числі з застосуванням програм інтелектуальної підтримки на ЕОМ). Сучасна техніка вимагає прискорення пошуку нових рішень, у тому числі для розв’язання численних екологічних проблем). Фонд фізичних ефектів на ЕОМ може істотно допомогти в на основі узагальнення творчого досвіду кращих винахідників усього світу.
Такими задачами є підвищення світності ламп накалювання, нанесення тонких плівок нікелю й одержання надчистого нікелю, атомарне збирання деталей за допомогою газотранспортних реакцій, нейтралізація кислих і лужних рідких і газових викидів підприємств (у тому числі винаходу, засновані на взаємній нейтралізації різних стоків), автоматизація відбору проб для контролю стічних вод, замість задач нейтралізації стоків ефективніше бувають рішення, засновані на істотному чи зменшенні їхній технологічній ліквідації й інші.
Щоб упевнено вирішувати складні винахідницькі задачі, потрібна, по- перше, програма виявлення технічних і фізичних протиріч. По-друге, потрібний інформаційний фонд, що включає засоби усунення протиріч: типові прийоми і фізичні ефекти. Зрозуміло, є ще і "по-третє", "по- четверте" і т.д. Але головне - програма й інформаційне забезпечення. Спочатку була просто програма - перші модифікації алгоритму розв’язання. Шляхом аналізу патентних матеріалів поступово удалося скласти список типових прийомів і таблицю їхнього застосування. У число типових прийомів потрапили і деякі фізичні ефекти. По суті, усі прийоми прямо чи побічно "фізичні". Скажімо, дроблення; на мікрорівні цей прийом стає дисоціацією-асоціацією, десорбцією-сорбцією і т.п. Але в типових прийомах головне - комбінаційні зміни. Фізика або проста (теплове розширення, наприклад), або скромно тримається на другому плані.
Технологічний ефект - це перетворення одних технологічних впливів в інші. Може застосовуватися залучення інших ефектів - фізичних, хімічних і т.п..
Фізичні ефекти. Відомо біля п'яти тисяч фізичних ефектів і явищ. У різних областях техніки можуть застосовуватися різні групи фізичних ефектів, але є і загальновживані. Їх приблизно 300-500. Фізичні ефекти і явища, закони і наукові відкриття найбільш узагальнений вираз результатів пізнання. Саме вони лежать в основі всіх конкретних технічних рішень, формуючи їх ядро - принцип дії або ідею рішення. Наприклад, закон Джоуля-Ленца, що встановлює зв'язок між величиною електричного струму, що проходить через провідник, і кількістю теплоти, що виділяється в ньому, використаний в таких технічних рішеннях, як різні типи електронагрівальних приладів, нагрів і зварка металів опором, електронні лампи, велика кількість вимірювальних і пристроїв, що реєструють та ін.
7.Функціонально –кошторисний аналіз.
Функціонально-вартісний аналіз – один із методів евристичного аналізу, мета якого полягає у виборі оптимального варіанта, що забезпечує повноцінне виконання досліджуваним об'єктом (виробом, технологічним процесом, формою організації чи управління виробництвом тощо) своїх основних функцій при мінімальних затратах.
Вивчення можливостей скорочення вартості виконуваних функцій й обумовило у вітчизняній науці назву цього виду аналізу – функціонально-вартісний аналіз (ФВА). В зарубіжних країнах застосовуються й інші назви: аналіз вартості (або споживної вартості), інженерно-вартісний аналіз, управлінсько-вартісний (value analysis, value engineering, value management).
Функціонально-вартісний аналіз з'явився у 40-х роках минулого століття в результаті практично водночас (але в різних країнах) проведених досліджень російського конструктора
Ю.М. Соболева з Пермського телефонного заводу та американського інженера Л.Д. Майльса з фірми General Electric. Перша розробка Ю.М. Соболева, сконструйована з використанням результатів ФВА, – вузол посилення мікротелефону дала змогу скоротити кількість деталей на 70%, витрати матеріалів – на 42%, трудомісткість виробництва – на 69%, а загальну собівартість – в 1,7 разу.
Л.Д. Майлс у 1946 р. вперше сформулював саме поняття функціонально-вартісного аналізу, визначивши його як "прикладну філософію господарювання, як систему способів економії витрат до, під час та після їхнього здійснення". З того часу ФВА вважають одним із найважливіших нововведень в управлінні за останні сто років.
Метою ФВА є досягнення оптимальної корисності при найменших витратах. Математично мету ФВА можна подати так:
, або ,
де Z – витрати на досягнення необхідних споживчих властивостей;
PC – сукупність споживчих властивостей об'єкта.
Особливістю мети ФВА є не саме вдосконалення конкретного досліджуваного об'єкта, а насамперед пошук альтернативних варіантів виконання його функцій та вибір серед них найбільш економічної, яка б забезпечувала оптимальне співвідношення між споживчими властивостями і витратами на їхню реалізацію. Надзвичайно важливим є те, що ФВА дає змогу вирішувати, на перший погляд, два взаємовиключні завдання – скорочення витрат та підвищення якості виробу.
Основними завданнями ФВА є:
– підвищення конкурентоспроможності продукції на внутрішньому і зовнішньому ринках;
– зниження витрат на виробництво (зниження ємності основних, оборотних засобів, енергоємності, трудомісткості, підвищення віддачі основних засобів, матеріаловіддачі тощо);
– удосконалення технології виробництва;
– обґрунтування управлінських рішень.
Об'єктом ФВА є функції та їхня вартість.
Кожен виріб, товар виробляється та існує для того, щоб задовольнити певні потреби споживачів, тобто виконати функції відповідно до свого призначення. Під функціями розуміють споживчі властивості об'єкта, який аналізується.
Всі функції в ФВА класифікують за сферою прояву, роллю у задоволенні потреб, в експлуатації, за характером виявлення, ступенем необхідності (рис. 16.1).
За сферою прояву і роллю у задоволенні потреб споживачів виділяють зовнішні і внутрішні функції. Зовнішні (загально об'єктивні) функції – ті, що виконуються об'єктом у взаємодії із зовнішнім середовищем.
Внутрішні функції – ті, що відображають дії і взаємозв'язки всередині об'єкта, обумовлені механізмом його побудови, особливостями виконання. Споживач їх здебільшого не знає і не цікавиться ними.
За роллю у задоволенні потреб споживачів серед зовнішніх функцій виділяють головні і другорядні, а серед внутрішніх – основні (робочі) та допоміжні.
Головна функція – це зовнішня функція, яка відображає призначення, сутність та мету створення об'єкта. Головні функції життєздатні протягом тривалого періоду. Причому їх може бути одна (у переважній більшості об'єктів) чи декілька (у складних системах).
Другорядна функція є зовнішньою функцією, що характеризує побічні цілі створення об'єкта, зокрема забезпечення його естетичності, зручності у використанні, відповідності моді, дотримання ергономічних характеристик з метою підвищення попиту.

Рис. 16.1. Основні функції об'єкта ФВА
Основна (робоча) функція – це внутрішня функція, яка полягає у створені необхідних умов для здійснення зовнішніх функцій (передача, перетворення, зберігання, видача результатів).
Допоміжна функція – внутрішня функція, яка сприяє реалізації основних функцій (з'єднувальні, ізолюючі, фіксуючі, гарантуючі тощо). Кількість і склад допоміжних функцій залежить від конструкторських, технологічних, управлінських, організаційних особливостей.
В цілому можна сказати, що головні функції – це ті, які відповідають основному призначенню об'єкта; основні – ті, що забезпечують виконання головних; допоміжні допомагають реалізувати основні; зайві – це або непотрібні, або шкідливі функції.
Якщо досліджуваний об'єкт не складний, то у процесі ФВА можна виділяти меншу кількість функцій, наприклад основні, допоміжні і зайві.
За характером виявлення виділяють такі функції, як номінальні – ті, які передбачені і заявлені до виконання (вказані в документації, технічному паспорті), дійсні – реально здійснюються, та потенційні – ті, що можуть бути здійснені.
За ступенем необхідності функції поділяються на необхідні і зайві. Необхідні (корисні) функції – ті, що задовольняють потреби споживачів і виражаються у споживчих властивостях об'єкта. Для техніки, яка перебуває на стадії проектування, ці вимоги зазначені в технічному завданні.
Зайві (негативні) функції – ті, які не потрібні і, які можуть навіть завдавати шкоду споживачам. Виходячи з цього, зайві функції поділяються на непотрібні і шкідливі.
Непотрібні – функції, що не сприяють підвищенню ефективності діяльності, ескплуатації об'єкта та покращанню споживчих властивостей, проте спричиняють подорожчання його через непродуктивні функції і витрати.
Шкідливі – це функції, які негативно впливають на споживчу вартість і результативність роботи об'єкта, викликаючи при цьому його подорожчання.
За роллю у процесі експлуатації всі функції поділяють на робочі і неробочі. Робочі – функції, які реалізують свої властивості у процесі експлуатації, безпосереднього застосування об'єкта.
Неробочі (естетичні) функції – ті, що задовольняють естетичні потреби споживачів у вигляді дизайну – оздоблення, кольорового рішення, форми, тощо.
В ФВА дуже поширене групування функцій за принципом Ейзенхауера, що отримало назву "принцип ABC". Відповідно до нього всі функції поділяються:
– на головні, основні і корисні (А);
– другорядні, допоміжні і корисні (В);
– другорядні, допоміжні і ті, що не приносять ніякої користі (С).
Функціонально-вартісний аналіз корисний і для удосконалення технології, організації та управління виробництвом. Наприклад, дослідження витрат, пов'язаних з автоматизацією окремих функцій управління, дає змогу знизити загальну суму витрат шляхом раціонального виділення підсистем, які реалізують ці функції.
Значного поширення набув ФВА і при конструюванні та модернізації виробів у машинобудуванні, де вироби мають складну технічну структуру, і при підвищенні якості витрати зростають прогресивно.
Важливе місце займає ФВА у проведенні маркетингових досліджень, оскільки дає змогу визначити об'єктивний показник конкурентоспроможності у вигляді співвідношення ціни та якості продукції порівняно з конкурентами, сприяючи підвищенню достовірності отриманих результатів.
Функціонально-вартісний аналіз виступає також ефективним інструментом удосконалення системи управління. Він незамінний у вирішенні питань оптимізації організаційної структури апарату управління підприємством, підвищенні якості виконуваних структурними підрозділами функцій, в удосконаленні кадрового, інформаційного і технічного забезпечення системи управління.
8.Аналіз задач на синтез технічних рішень.
Коли можливості будь-якої технічної системи не відповідають (або не стануть у майбутньому відповідати) суспільним потребам, то вона стає потенційним об'єктом вирішення технічної задачі, ціль якої — усунення виявленого недоліку.
При виявленні технічних недоліків зростаючу роль відіграють методи науково-технічного прогнозування, що дозволяють передбачити потреби суспільства, технічні можливості системи і невідповідність між ними в більш-менш віддаленому майбутньому, з «поправкою на час». Прогнозування — форма творчої діяльності, що дозволяє вчасно (з попередженням) поставити нові задачі і вирішити їх до моменту прояву недоліку.
Прикладом видатного технічного прогнозу високого творчого рівня став винахід К. Е. Ціолковським реактивного двигуна для космічного корабля.
Слід зазначити, що успішний прогноз задач, що ще не мають практичної важливості сьогодні, забезпечує, як правило, і новизну рішень і полегшує їхній правовий захист.
Визначаючи потреби суспільства, потрібно пам'ятати, що технічні недоліки є результатом дії як об'єктивних, так і суб'єктивних факторів.
У зв'язку з існуванням певної структури технічної системи, їхньої сукупності та ієрархії, а також параметрів, що характеризують технічну і суспільну системи, виникає ряд пов'язаних з ними і похідних від них систем: технічних недоліків і їхніх причин, задач і цілей. Вони також володіють відповідною технічним системам структурою (елементами і зв'язками між ними) і ієрархією: якісь технічні недоліки і задачі є поодинокими по відношенню до одного або декількох більш загальних, але є і ще більш загальні, і ще більш поодинокі.
Вибір технічної задачі передбачає попередній аналіз системи задач і в такій формі стає творчим етапом, від успіхів якого істотно залежить і кінцевий результат. Про можливості такого аналізу необхідно постійно пам'ятати, ніколи ним не зневажати і завжди перевіряти задачі, сформульовані не самостійно (відноситися до них з недовірою).
За умовами технічної задачі нам дана система, що має недолік і складається з елементів Е1 Е2, ..., Еi, ..., Еn. Вони пов'язані між собою, і кожен елемент виконує ту чи іншу функцію, у якійсь ступені визначаючу основну функцію, для виконання якої система призначена. Проведемо дослідження даної технічної системи, встановимо структуру, а також параметри, що характеризують її роботу.
Для цього варто скласти список основних елементів технічної системи, без яких її функціонування принципово неможливе. Перелічити інші її елементи, розташувавши їх у порядку функціональної значимості для існування і функціонування системи, скласти матрицю зв'язків всіх елементів.
Важливо визначити головну функцію (призначення) системи, з'ясувати, які основні і допоміжні параметри можуть якісно і кількісно характеризувати її роботу, які фактори впливають на параметри системи та у чому полягає механізм їхнього впливу. Таким чином, на цьому етапі ми повинні з'ясувати основний принцип і механізм дії нашої системи, дослідити її «зсередини». Крім того, ми вивчаємо науково-технічну літературу, присвячену дослідженню технічної системи, а також можемо додатково провести відповідні наукові дослідження.
Технічна задача, не вирішена за допомогою традиційних, стандартних інженерно-конструкторських прийомів, підлягає переведенню в клас винахідницьких задач і наступній обробці: формулюванню умов задачі і пошукові ідеї вирішення.
Умови винахідницької задачі повинні складатися з трьох елементів: короткого опису (моделі) реальної технічної системи і її недоліку, ідеального кінцевого результату (ІКР) і технічного протиріччя, виявленого в результаті порівняння цих двох елементів.
Суть формулювання ІКР полягає в тому, щоб одержати орієнтир для керування сильним технічним рішенням високого рівня. Ідеальне вирішення — найбільш сильне з усіх мислимих і немислимих вирішень даної задачі. Дуже важливо засвоїти поняття про ідеальну машину (машини немає, але необхідна дія виконується), ідеальний спосіб (витрати енергії і часу немає, але необхідна дія виконується, причому саморегульовано), ідеальну речовину (речовини немає, але її функція виконується).
При вирішенні винахідницької задачі необхідно максимально наблизитися до ІКР, різко поліпшити якісь показники, не погіршивши інших. Ідеальність вирішення досягається тим, що потрібний ефект досягається «даром», без використання будь-яких засобів. Наприклад, ідеальний корабель: корабля немає, а вантаж сам транспортується. Такі вирішення існують — це плоти, цілком складені з вантажу. Близьким до ІКР вирішенням є змієподібний корабель (англ. пат. № 1403191): невелика моторна секція (голова) тягне довгий гнучкий состав з контейнерів (тулуб).
Від формулювання ІКР залежить вибір подальшого напрямку пошуків, і отже, це один із творчих етапів, які визначають успіх всього вирішення.
Формулювання ІКР полягає в закріпленні бажаної властивості, функції, дії (результату) за яким-небудь елементом. Її можна проводити по формулі, визначаючи елемент, що найбільшою мірою піддається змінам, і приписуючи йому бажаний результат,— таке формулювання ІКР значно звужує напрямок подальшого пошуку та обмежують його рядом конструктивних змін.
Система, що володіє недоліком, який ми хочемо усунути її перетвореннями, є прототипом нового технічного рішення. Його ідея, отримана в результаті попереднього аналізу технічної задачі, — зародок нової технічної системи. Вона з'являється в надрах старої і породжена її недоліками. Однак технічної системи ще немає — її потрібно синтезувати, перетворити прототип, відповідно до ідеї вирішення.
Як правило, ідея вирішення — це формулювання якого-небудь фізичного принципу, використовуваного в передбачуваному новому об'єкті, сукупність яких-небудь дій, функцій. Її можна представити як систему функцій елементів майбутнього технічного об'єкта (носіїв цих функцій потрібно ще визначити і скласти з них нову технічну систему).
Ідею вирішення, як і елементи технічної системи, описують і сукупністю властивостей, для цього досить вказати тільки ті властивості середовища або яких-небудь елементів, що ми використовуємо, змінюючи їхні значення, керуючи ними. Синтез технічного рішення полягає у визначенні матеріальних носіїв тих значень властивостей і функцій, які відповідають ідеї. Звісно, витрати на реалізацію ідеї повинні бути мінімальними і рішення повинно бути витонченим, тому необхідно в першу чергу спробувати закріпити нові функції за вже наявними елементами системи, змінивши значення деяких їхніх властивостей.
Список використаної літератури.
1. Алексахин И.В., Ганжа А.Г., Козлов А.Н., Малый В.В., Ткаченко А.В., Тучин А.Н. Управлений развитием интеллекта.-Днепропетровск, 2005. -168 с.
2. Аверченков В. Н., Малахов Ю. А. Методы инженерного творчества: Учеб. пособ. – Брянск: БИТМ, 1994. – 110 с.
3. Алексахин И.В., Ганжа А.Г., Козлов А.Н., Малый В.В., Ткаченко А.В., Тучин А.Н. Управлений развитием интеллекта.-Днепропетровск, 2005. -168 с.
4. Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. – М.: Московский рабочий, 1972. – 296 с.
5. Альтшуллер Г. С. Найти идею (Введение в ТРИЗ). – Новосибирск: Наука, 1991. – 223 с.
6. Альтшуллер Г. С. Найти идею. Введение в теорию изобретательских задач. – Новосибирск: Наука, 1986. – 209 с.
7. Альтшуллер Г. С. Поиск нових идей: от озарения до технологи. – Кишинев: Катря Молдоненяскэ, 1989. – 381 с.
8. Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. –М.:Сов.радио, 1979.-164 с.
9. Альтшуллер Г. С., Злотин А. В., Филатов В. И. Поиск новых идей: от озарения к технологии (Теория и практика решения изобретательских задач). – Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. – 382 с.
10.Антонов А. В. Психология изобретательского творчества. – К.: Вища шк., 1978. – 176 с.
11. Блюмберг В. Г., Глущенко В. Ф. Какое решение лучше? Метод расстановки приоритетов. – Л.: Лениздат, 1982. – 160 с
12. Большаков А.П., Якубов Ч.Ф., Абдулгазис А.У., Ваниев Э.Р. Основы терии изобретательства. Учебное пособие по дисциплине «Основы технического творчества».-Симферополь:КРП «Издательство «Крымучпедгиз», 2007. -192 с.
13. Валькман Ю.р., Почасова Т.П. основа системного подхода: учебно-методическое пособие/Под общ. Ред. к.т.н. Г.Н.Сердюка.- К.: ЗАО «Институт интеллектуальной собственности и права», 2000.-36с.
14. Винахід / Л. І. Ніколаєнко, Г. П. Добриніна, Л. А. Меняйло, В. С. Радомський. За ред. В. Л. Петрова. – К.: Видавничий дім “Ін Юре”, 1999. – 136 с.
15. Добриніна Г. П., Пархоменко В. Д. Патентна інформація та документація. Патентні дослідження: Конспект лекцій. – К.: ЗАТ “Інститут інтелектуальної власності і права”, 2000. – 84 с.
16. Дружинин В. В., Конторов Д. С. Системотехника. – М.: Радио и связь, 1985. – 200 с.
17. Иванов Г. И. Формулы Творчества, или Как научится изобретать. – М.: Просвещение, 1994. – 208 с.
18. Исследование и изобретательство в машиностроении: учебное пособюие для студентов машиностроительных спеціальностей вузов/М.Ф.Пашкевич и др.., под общей редакцией М.Ф.Пашкевича.- Могилев, Бел. –Рос.ун-т, 2005. -294 с.
19. Как стать еритиком/Сост.А.Б. – Петрозаводськ: Карелия, 1991.- 365с.
20. Калитич Г.И., Джелали В.И., Андрощук Г.А. Идеи должны рабо тать: Как использовать творчество каждого.-К.: О-во «Знания»УССС, 1900.-64с.
21. Катренко А. В. Системний аналіз об'єктів та процесів комп'ютеризації: Навчальний посібник. – Львів: «Новий світ-2000». – 424 с.
22. Косіюк М. М., Черменський Г. П. Основи науково-технічної творчості: Навчальний посібник. – Хмельницький: Поділля. – 1998. – 451 с.
23. Косіюк М. М., Черменський Г. П. Основи науково-технічної творчості. Практикум.– Хмельницький: “Поділля”, 1998. – 415 с.
24. Кузнецов Ю. М., Луців І. В., Дубиняк С. А. Теорія технічних систем: Навч. посіб. / Під ред. Ю. М. Кузнецова: К.–Тернопіль, 1998. – 310 с.
25. Кузнецов Ю. Н. Методы создания новых технических систем. – К.: КПИ, 1998. – 80 с.
26. Кузнєцов Ю. М. Патентознавство та авторське право: Підручник. – К.: Кондор, 2005. – 428 с. (перше видання), 2009. – 446 с. (друге видання).

Приложенные файлы

  • docx 26522515
    Размер файла: 74 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий