Методы поиска новых технических решений

Лекция 4 Научные методы поиска конструкторских решений

Вопросы, рассматриваемые на лекции

1. Методы поиска новых технических решений

2. Методы поиска оптимального решения и устранения физических и технических противоречий.

3. Процесс оценки вариантов и принятия решения. Критерии оценки вариантов технических решений

Методы поиска новых технических решений

Методы поиска технических идей используются в случаях, когда требуется разработка принципиально нового процесса и оборудования, обеспечивающего ранее недостижимые характеристики.

Метод мозгового штурма

Этот метод организовывается путем встречи разработчиков технической системы, которые в свободной и непринужденной форме высказывают и обсуждают пути решения известной проблемы и выбирают необходимый вариант.

Метод реализуется в три этапа:

1. Этап подготовки, в течение которого проблема должна быть проанализирована, подготовлена и сформулирована. Формулировка должна отражать необходимое решение задачи и ее граничные условия.

Группа участников обсуждения должна быть сформирована в количестве от 5 до 15 человек, от которых можно ожидать разнообразных путей решения задачи, при этом глубокие профессиональные знания не требуются.

Члены группы должны ознакомиться с проблемой до встречи.

2. Обсуждение проблемы. При обсуждении проблемы, должны быть соблюдены правила:

- обязательная фантазия;

- чем больше нетипичных предложений, тем лучше;

- запрещена критика;

- предполагаемые идеи можно дополнять и комбинировать;

- не желательно комментировать идеи, или требовать их подтверждение.

Идеи записываются в виде ключевых слов, и каждый участник получает протокол, который нужно заполнить.

Мозговой штурм должен длиться не более 30 минут.

3. Производится оценка предложенных решений в виде их критики. Идеи упорядочиваются, и выносится решение о более глубокой проработке одного или двух. Результаты еще раз обсуждают с участниками встречи.

Целью встреч являются не готовые решения, а выработка путей реализации данной задачи.

Методы, методически близкие мозговому штурму

Метод 635 – модификация мозгового штурма, при котором предлагаемые решения подаются в письменном виде. Участвуют 6 человек, каждый из которых записывает три предложения и передает их соседу, который каждое из предложений изменяет, развивает и дополняет. Обсуждение завершают, когда предложение проходит всех участников.

При использовании такого метода предложение обрабатывается самими участниками.

Дельфийский метод, основан на принципе опроса экспертов, в качестве которых используются разные специалисты. Эксперты представляют свои решения в письменном виде.

Метод осуществляется в течение следующих этапов:

1. формулирование проблемы, выбор экспертов, раздача вопросов (Какие решения проблемы вы предлагаете? При каких условиях решения возможны? Какое воздействие может оказать решенная проблема на другие области? Сколько времени и затрат потребует решение проблемы?)

2. Сведение результатов первого круга вопросов в один документ и передача экспертам для выполнения.

3. Систематизация высказанных идей в один перечень и передача его экспертам для дополнения.

4. Оценка разработчиков системы.

Дельфийский метод, используется для определения направления развития и подготовки долгосрочной программы и требует много времени.

Синептика – метод замены и объединения различных кажущихся незначительными понятиями. Решение находят при помощи аналогий из области, лежащей за пределами данной проблемы. Сравнения и ассоциация в начале работы должны уводить от проблемы. При анализе и уточнении относительно новой проблемы могут возникнуть новые решения. Основной задачей является поиск аналогии, который дает творческий импульс решения проблемы.

Описанные методы используются, когда решение вопроса известными путями зашло в тупик и отсутствует видимый путь реального решения поставленной задачи.

Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ - 77)

АРИЗ представляет собой системный вопросник, который обеспечивает возможность применения стандартных схем, разрешения противоречий физических моделей и задач при помощи выполненных преобразований.

АРИЗ состоит из следующих основных блоков:

I. Выбор задачи:

1.1. определить конечную цель решения задачи

1.2. проверить наличие обходных путей. Если задача принципиально решаема, то какую задачу надо решить, чтобы получить требуемый конечный результат;

1.3. определить, решение какой задачи на сегодняшний момент целесообразней: первоначальных или обходных. Произвести выбор;

1.4. определить требуемые количественные показатели к разработке;

1.5. улучшить требуемые количественные показатели, учитывая время, необходимое на реализацию изделия;

1.6. уточнить требования, вызванные конкретными условиями, в которых предлагается реализация изобретения;

1.7. проверить, решается ли проблема прямым применением стандартных процедур, если ответ положительный, то перейти к пункту – 5, если отрицательный, то к пункту 1.8;

1.8. уточнить задачу, используя патентную информацию;

1.9. применить оператор РВС (размер, время, стоимость):

- мысленно изменить размеры объекта от заданной величины до нуля и представить, как теперь будет решаться задача;

- то же до бесконечности;

- меняем время процесса от заданного до нуля;

- то же до бесконечности;

- меняем допустимые затраты на разработку, от заданных до нуля;

- то же до бесконечности.

II. Построение модели задачи:

2.1 записать условие задачи, не используя специальные термины;

2.2 выделить и записать конфликтную пару элементов, если по условию задачи присутствует только один элемент, перейти к 4.2.

Примечание: при этом необходимо соблюдать следующие правила

правило 1: в конфликтную пару обязательно должен входить объект воздействия;

правило 2: вторым элементом должен быть элемент, с которым объект непосредственно контактирует;

правило 3: если один элемент по условию задачи может иметь несколько состояний, то необходимо выбрать то состояние, которое обеспечивает наилучшее выполнение поставленной задачи;

правило 4: если в задаче есть однородная пара элементов, то достаточно выбрать одну пару.

2.3 записать два взаимодействия элементов конфликтной пары - имеющееся и то, которое надо ввести, полезное и вредное;

2.4 записать формулировку модели задачи, указав конфликтную пару и имеющиеся противоречия.

III. Анализ модели задачи:

3.1 выбрать из элементов, входящих в модель тот, который можно изменять;

правило 1: легче менять технические объекты, чем природные;

правило 2: инструмент (рабочий орган) легче менять, чем объект воздействия;

правило 3: если в системе нет легкозаменяемых элементов, то следует изменить внешнюю среду.

3.2. записать стандартную формулировку идеального конечного результата: элемент, выбранный в пункте 3.1, сам устраняет вредное взаимодействие, сохраняя возможность выполнять полезные действия;

3.3. выделить ту зону элемента, которая не справляется с пунктом 3.2, определить, что в этой зоне - вещество или поле;

3.4.сформулировать противоречивые физические требования, которые предъявляются к состоянию выделенной зоны элемента;

3.5. записать стандартные формулировки физических противоречий:

- полная формулировка: выделенная зона элемента в состоянии, определенном в пункте 3.2, должна выполнять полезные действия и должна находиться в состоянии пункта 3.4, предотвращающем вредное действие;

- краткая формулировка: выделенная зона элемента должна быть………… и не должна быть…………

IV. Устранение физических противоречий:

4.1.необходимо рассматривать простейшие преобразования выделенной зоны объекта, чтобы разделить противоречивые свойства:

- в пространстве;

- во времени;

- путём использования исходного состояния;

- путём перестройки структуры.

Если выявлено необходимое реальное действие, нужно перейти к 4.5, если физического ответа нет, то перейти к 4.2;

4.2. необходимо использовать таблицы типовых моделей задач и преобразований «вещество-поле»; Если получен физический ответ, то следует перейти к 4.4, если физического ответа нет, то перейти к 4.3;

4.3. использовать таблицу применения физических эффектов и явлений (табл. 1).

Если физический ответ получен, то перейти к 4.5, если нет, то к 4.4.

4.4. использовать таблицу основных приёмов устранения технических противоречий. Если до этого получен физический ответ, то используют таблицу для его проверки;

4.5. перейти от физического ответа к техническому, то есть сформулировать способ воздействия и определить схему устройства, осуществляющий этот способ;

V. Предварительная оценка полученного решения:

5.1. необходимо ответить на следующие вопросы:

- обеспечит ли найденное решение выполнение главного требования «объект сам может…»?

- какое физическое противоречие устраняет найденное физическое решение?

- содержит ли разработанная техническая система хотя бы один управляемый элемент и как осуществить это управление?

- годится ли найденное решение для использования в реальных условиях?

Если найденное решение не удовлетворяет хотя бы одному из этих вопросов, то нужно перейти к 2.1;

5.3. какие подзадачи могут возникнуть при дальнейшей разработке полученного решения.

VI. Развитие полученного технического решения:

6.1. определить, как должна быть изменена система высшего уровня, в которую входит рассматриваемый объект;

Таблица 1 - Применение некоторых физических эффектов и явлений при решении изобретательских задач

6.2. проверить может ли изменённая система применяться по новому;

6.3. использовать полученный ответ при решении других технических задач:

- рассмотреть возможность использования идеи, обратной полученной;

- построить таблицу «расположение частей – агрегатное состояние изделия» или таблицу «использованные поля – агрегатное состояние изделия». Рассмотреть возможные перестройки ответов по позициям этих таблиц.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: