Эвристические методы творчества

Общие положения, методики, способы обучения, негативные последствия

Эвристические методы – это система принципов и правил, которые задают наиболее вероятностные стратегии и тактики деятельности решающего, стимулирующие его интуитивное мышление в процессе решения, генерирование новых идей и на этой основе существенно повышающие эффективность решения определенного класса творческих задач.

Чтобы раскрыть существо этого понятия, необходимо иметь в виду, что сам термин «эвристический» применим к явлениям двоякого рода. Во-первых, можно рассмотреть как эвристическую деятельность человека, которая приводит к решению сложной, нестандартной задачи, во-вторых, эвристическими можно считать и специфические приемы, которые человек сформировал у себя в ходе решения одних задач и более или менее сознательно переносит на решение других задач.

К эвристическим следует причислить методы, не имеющие предписывающего значения, как в случае с использованием алгоритмических методов. Характерным свойством эвристических методов является их ориентация на объяснение и понимание происходящих событий. В силу этого обстоятельства необходимость в применении эвристических методов приходится на ранние этапы в динамике научно-исследовательского цикла, тогда как сфера действия алгоритмических методов охватывает его заключительные этапы. Эвристический метод позволяет предоставить больше самостоятельности и творческого поиска.

Характеристика эвристического метода

Впервые учение об эвристических методах разработано и введено в практику Сократом. Известно, что межотраслевой фонд эвристических приемов насчитывает около 200 проверенных мировым опытом рекомендаций по совершенствованию известных или синтезу новых проектных решений. Использование этих методов и приемов помогают решать самые различные проблемные задачи, возникающие в человеческой деятельности.

Эвристические методы обеспечивают выявление, обработку и упорядочение системы закономерностей, механизмов и методологических средств конструирования нового задания и целеустремленных способов деятельности на основе обобщения прежнего опыта и опережающего отражения моделей будущего с целью решения поставленной задачи наиболее эффективно.

Система эвристических методов решения задач, как и знаний, вообще, является системой открытого типа, т.е. с развитием науки и техники будут появляться все новые и новые эвристические методы.

Процесс решения задач с помощью метода эвристических приемов состоит из 5 последовательных этапов:

1. Постановка задачи технического творчества.

2. Выбор подходящих приемов на основе анализа недостатков и дефектов прототипа (прототип – наиболее близкий по технической сущности (по смыслу) и по достигаемому эффекту аналог (устройство, способ, вещество, штамм) предполагаемого изобретения) и противоречий его развития.

3. Преобразование прототипа с помощью выбранных приемов и формирование нескольких новых технических решений.

4. Анализ новых технических решений относительно осуществимости и степени эффективности использования.

5. Работу этапов 2 – 4 выполняют, выбирая другие прототипы.

Наибольший эффект при эвристическом обучении дают задачи предполагающие открытие новых причинно-следственных связей, закономерностей, общих признаков решения целого класса задач, в основе которых лежат еще не известные субъекту отношения между определенными компонентами исследуемых конкретных ситуаций. Наиболее выразительной формой эвристического метода является эвристическая беседа, состоящая из серии взаимосвязанных вопросов, каждый из которых служит шагом на пути решения проблемы, и которые требуют осуществления небольшого поиска.

Эвристические приемы, несмотря на свою популярность и широкую область применения, обладают помимо достоинств, рядом общих, принципиально непреодолимых недостатков. Это:

а) отсутствие механизма для составления списка всех возможных вариантов (а значит, нет гарантии выхода на самые выгодные, экономичные решения);

б) отсутствие объективных критериев отбора лучших вариантов: предложения оцениваются специалистами, и выбирают они, естественно, то, что подсказывает им здравый смысл (т.е. психологическая инерция): генерирование нетривиальных идей сводится на нет тривиальным отбором.

Самый распространенный метод коллективного генерирования идей – метод мозгового штурма или метод мозговой атаки (Brainstorming) позволяет в рамках делового совещания использовать по максимуму творческий потенциал каждого его участника и добиться необходимого эффекта при решении нестандартных ситуаций и проблем силами коллектива.

Актуальность рассматриваемого вопроса объясняется тем, что мозговой штурм, как креативный метод решения задач, стимулирует активность и интуитивное мышление людей в процессе поиска идей, предложений; способствует интегрированию накопленной информации и на этой основе значительно повышают эффективность принимаемых решений, что особенно важно в условиях жесткой конкуренции, когда необходимы инновационные стратегии, неординарные идеи и действия, новые способы поведения.

2.2 Метод «мозгового штурма»

Метод и термин «мозговой штурм», или «мозговая атака» предложены американским ученым А.Ф. Осборном. Эвристический диалог «мозговой атаки» базируется на ряде психологических и педагогических закономерностей. Основные принципы и правила этого метода – абсолютный запрет критики предложенных участниками идей, а также поощрение всевозможных реплик, шуток.

Специфика метода «мозговой атаки»

Brainstorming (брейнсторминг, «мозговой штурм», «мозговая атака») – способ решения задач посредством процедуры группового креативного мышления, при котором сначала за короткий промежуток времени придумывается много вариантов решения поставленной задачи (как логичных, так и абсурдных) без каких-либо ограничений, и лишь затем из большого числа идей отбираются наиболее удачные – всего лишь 10–15%, которые могут быть использованы на практике. Метод разработан и описан американским психологом Алексом Ф. Осборном, который обратил внимание на то, что одни люди хорошо «генерируют» новые идеи, но плохо справляются с их анализом, и наоборот: некоторые люди больше склонны к критическому анализу идей, чем к их «генерации». При обычных обсуждениях эти две категории людей, оказавшись вместе, как правило, мешают друг другу. В связи с этим Осборн предложил разделить этапы генерирования идей и их анализа. Одна группа, получив задачу, должна только выдвигать идеи, хотя бы и самые фантастические. Другая группа – только анализировать выдвинутые идеи. Свой метод групповой интеллектуальной работы Осборн назвал «брейнсторминг» или «мозговой штурм» («мозговая атака»).

Туристичні наметиЗнижка 35% на нову колекцію сезону 2018!Узнать большеdrive-sport.com.uaЯндекс.Директ

Итак, основная идея Осборна проста: отделить процесс генерации идей от их критики.

Алгоритм вкратце таков:

1) Отбор участников

2) Сообщение проблемы, которую предстоит решить.

3) Собственно штурм. Задача: получить как можно больше идей. Тут и вводится основное правило: приветствуются любые, самые безумные, явно ошибочные идеи, критика категорически запрещена (даже в виде скептических улыбок). Наоборот, любую высказанную мысль нужно поощрять. Такая поддержка должна стимулировать творческий процесс.

Ведущий (модератор) руководит процедурой, подбадривает, эмоционально заводит участников.

4) Этап анализа. N-ное количество идей получено. Что дальше?

Теперь предстоит выбрать самые «многообещающие», перспективные идеи, и развить их.

Вот и вся неоднократно описанная в литературе, «простая и доступная процедура» (приложение 1).

Но не все так просто. Именно благодаря своей, казалось бы, простоте и доступности, мозговой штурм и был в свое время очень популярен. Но существует обратная сторона медали: в литературе отсутствует полноценное методическое описание мозгового штурма, позволяющее обычному человеку использовать его для решения творческих задач. Помимо призывов «мыслить оригинально» и «отказаться от стереотипов» в литературных источниках не дается рекомендаций касательно того, как избавиться от этих самых стереотипов, вбитых в подсознание еще в далеком детстве.

Метод мозгового штурма подразумевает получение решения как продукта коллективного творчества специалистов в ходе заседания, проводимого по определенным правилам, так и последующего развернутого анализа его результатов. Его сущность состоит в том, что при принятии коллективного решения решаются две основные задачи:

1. Генерирование новых идей в отношении возможных вариантов развития процесса;
2. Анализ и оценка выдвинутых идей.

Метод мозгового штурма базируется на психологических и педагогических закономерностях коллективной деятельности. В традиционных условиях профессиональной деятельности, на деловых совещаниях творческая активность руководителей и специалистов зачастую сдерживается по тем или иным причинам, среди которых существенное место занимают разнообразные барьеры: психологические, коммуникативные, социальные, педагогические и т.д.

В условиях мозгового штурма средством, позволяющим убрать так называемые барьеры, выступает дискуссия, которая помогает высвободить творческую энергию и, включив людей в интерактивную коммуникацию, приобщить их к активному поиску решений поставленной проблемы.

Мозговой штурм является, по сути, наиболее свободной формой дискуссии. Главная функция этой технологии – обеспечение процесса генерирования идей, без их критического анализа и обсуждения участниками.

Успех проведения мозгового штурма зависит от соблюдения двух главных принципов. Один из них лежит в области теории синергетики. Он заключается в следующем: при совместном обсуждении появляются идеи более высокого качества, чем при индивидуальной работе тех же людей. Это происходит за счет того, что идея, которая сама по себе может быть отвергнута в силу недостаточной обоснованности или непрактичности, дорабатывается совместными усилиями, додумывается другими и тем самым улучшается, становится все более конструктивной и пригодной к осуществлению.

Второй принцип состоит в том, что если участники совещания находятся в состоянии генерирования людей, то процесс творческого мышления, господствующего в этот момент, нельзя тормозить преждевременной субъективной оценкой этих идей. В этом принципиальное отличие мозгового штурма от любой другой технологии.

Достоинства и недостатки метода «Мозговой штурм»

Мозговому штурму также как и многим другим коллективным методам принятия решений свойственны определенные достоинства и недостатки.

Одно из наиболее важных преимуществ мозгового штурма заключается в том, что во время мозгового штурма поощряется творческое мышление, причем генерирование идей происходит в условиях комфортной творческой атмосферы. Идет активизация всех участников процесса. Они глубоко вовлечены в ход генерирования идей и их обсуждение, более гибко осваивают новые идеи, чувствуют себя равноправными.

Лень, рутинное мышление, рационализм, отсутствие эмоционального «огонька» в условиях применения этой технологии снимаются практически автоматически. Раскованность активизирует интуицию и воображение.

Происходит выход за пределы стандартного мышления. Интерактивное взаимодействие порождает синергический эффект. Чужие идеи дорабатываются, развиваются и дополняются, уменьшается шанс упустить конструктивную идею.

Привлекается большое количество идей, предложений, что позволяет избежать стереотипа мышления и отобрать продуктивную идею.

Мозговой штурм – это простой метод, который легко понять и легко применять на деловом совещании. Для его проведения не требуется сложное оборудование, техника, много времени и специально организованная пространственная среда.

Необходимо выделить также недостатки мозгового штурма, что поможет избежать появления проблем при решении задач методом мозгового штурма.

В связи с тем, при мозговой атаке поощряется генерирование любых идей, даже фантастических, зачастую его участники уходят от реальной проблемы. В потоке разнообразных предложений бывает порой довольно трудно найти рациональные и продуктивные идеи. Кроме того, метод не гарантирует тщательную разработку предлагаемой идеи.

Из-за высокой степени вовлеченности участников совещания ответственность за конечный результат несут все, и если идеи есть у всех, затраты времени на их обсуждение возрастают.

При слабой обученности персонала сотрудничеству и командной работе, участники совещания могут быть не удовлетворены эффективностью своей деятельности. Кроме того, многие участники могут настаивать на своем авторстве обсуждаемых идей и предпочитают быть лидерами творческого процесса за счет тех, кто менее развит и подготовлен.

Недостаточно развитая способность осуществлять дистилляцию вызывает трудности по выбору из большого числа наработанных идей только тех, которые будут реально способствовать решению проблемы или задачи и, следовательно, их можно перевести в конкретные действия.

Итак, рассмотрев методологию мозгового штурма, можно сделать вывод о том, что основой методологии является преодоление стереотипов мышления и коммуникативных барьеров, т.е. обеспечение процесса генерации идей, без их критического анализа и обсуждения; успех проведения мозгового штурма основывается на принципе синергии и запрета остановки генерации идей субъективной оценкой.

2.3 Метод инверсии

Метод инверсии представляет собой один из эвристических методов творческой деятельности, ориентированный на поиск идей решения творческой задачи в новых, неожиданных направлениях, чаще всего противоположных традиционным взглядам и убеждениям, которые диктуются формальной логикой и здравым смыслом.

Метод инверсии базируется на закономерности и соответственно принципе дуализма, диалектического единства и оптимального использования противоположных (прямых и обратных) процедур творческого мышления: анализ и синтез, логическое и интуитивное, статические и динамические характеристики объекта исследования, внешние и внутренние стороны объекта. Если не удается решить задачу с начала до конца, то попытайтесь решить ее от конца к началу и т.д.

Несомненным достоинством метода инверсии является то, что он позволяет развивать диалектику мышления, отыскивать выход из, казалось бы, безвыходной ситуации, находить оригинальные, порой весьма неожиданные решения различного уровня трудности и проблемности творческих задач.

Поможем написать курсовую работуКороткие сроки. Низкие цены. Сопровождение до защиты. Доработки 0 руб. Обращайтесь!Узнать большеnapishem.com.uaЯндекс.Директ

Его недостатком и ограничением является то, что он требует достаточно высокого уровня творческих способностей, базисных знаний, умений и опыта.

В первоначальной схеме автомата аналога рабочий орган 1 представленный на рисунке 8.а, перемещался с помощью поршня 2, помещенного в не­подвижный пневмоцилиндр 3. Если поступить наоборот — сделать поршень неподвижным, а цилиндр подвижным, то как видно из рисунке 8.б, продольный габарит привода значительно уменьшится.

Рисунок 8- Пример применения принципа инверсии

2.4 Метод эмпатии (метод личной аналогии)

Чаще всего эмпатия означает отождествление личности одного человека с личностью другого, когда пытаются мысленно поставить себя в положение другого. Не случайно эмпатия, или личная аналогия, в решении творческой задачи понимается как отождествление человека с техническим объектом, процессом. Когда применяется метод эмпатии, то объекту приписывают чувства, эмоции самого человека: человек идентифицирует цели, функции, возможности, плюсы и минусы, например машины, со своими собственными. Человек как бы сливается с объектом.

Таким образом, в основе метода эмпатии (личной аналогии) лежит принцип замещения исследуемого объекта, процесса другим. С учетом сказанного метод эмпатии – это один из эвристических методов решения творческих задач, в основе которого лежит процесс эмпатии, то есть отождествление себя с объектом и предметом творческой деятельности, осмысление функций исследуемого предмета на основе «вживания» в образ изобретения, которому приписываются личные чувства, эмоции, способности видеть, слышать, рассуждать и т.д.

2.5 Фантазия

"Фантазия (воображение) - необходимый компонент творческой деятельности, психологическое содержание которого состоит в построении образа или психической модели конечного или промежуточного продуктов деятельности. По своему значению понятие фантазия совпадает с понятием воображения".

"Воображение (фантазия) - психическая деятельность, заключающаяся в создании представлений и мысленных ситуаций, никогда в целом непосредственно не воспринимавшихся человеком в действительности. Деятельность воображения основана на использовании имеющегося у человека чувственного опыта. Материалом В. служат образы памяти, а также образы наличных восприятий".В качестве исходных компонент для фантазии могут служить любые объективные данные человеческого опыта - виденные, услышанные, прочтенные. Формально, приведенные определения достаточно полны для ответа на вопрос "что такое фантазия". Поэтому следует ограничить их для области технического творчества. Отличительная особенность технического творчества состоит в том, что его результаты должны быть реализуемы. Можно вообразить квадратный круг, вечный двигатель - но в технике - их надо иметь возможность построить. Вторая особенность технического творчества или тенденция в развитии техники - это воспроизводимость результатов. Для правильного движения техники требуется управляемость фантазией, возможность уверенно получать результаты её применения.

От чего зависит реализуемость того, что найдено фантазией? Компоненты чувственного опыта фантазирующего могут быть как реальны, так и нереальны. Результаты фантазирования, в свою очередь, также. Следовательно, реализуемость результата прямо не следует из того или иного опыта, использованного при фантазировании. Следовательно, решающим является сам процесс, способ фантазирования.

Можно прийти к выводу, что как для решения вопроса об управляемости фантазией, так и для решения вопроса о применимости фантазирования в техническом творчестве, следует иметь модель процесса фантазирования. Эта модель должна быть проверяема, следствия из этой модели должны давать возможность усиливать либо ослаблять фантазию. Для того чтобы выводы модели могли быть оценены, следует уметь измерять силу фантазии. Мера должна быть встроена в модель.

Некоторые факты об измерении и оценке силы фантазии

В психологии - тесты Роршаха. Минус тестов - их интерпретация субъективна.

Содержательная донаучная оценка. Лишен фантазии тот, кто "видит только то, что видит", - это нулевая фантазия. Максимум фантазии - известный из китайской мифологии белый дракон, который изображается чистым белым листом бумаги. Этот образ, пожалуй, сильней, чем образ Протея. Оба образа фактически - попытка изобразить всякий возможный образ, и, следует сказать, - попытка удачная. Суть её в том, что там, где даны все возможности, может быть реализована каждая. От этой идеи отталкивается представление о фантазии как о дополнении к отбору (характеризующему интеллект).

Вероятностная модель интеллекта по Эшби

Эшби исходит из того, что интеллект - это способность решать задачи, а все ответы, как отмечается, содержатся в случайной последовательности, если она достаточно длинна. Интеллект определяется как выбор, селекция из такой последовательности. По существу, отмечает Эшби, наше восхищение продуктивностью гения направлено неверно. Ничего легче нет, чем создание новых идей: при соответствующем истолковании калейдоскоп, внутренности овцы или шумовая лампа будут создавать их изобилии. В гении замечательно умение отсеивать возможности.

Воспроизводимость фантазирования

На основе модели Эшби, используя методы психологического снятия границ допустимого, можно увеличить (статистически) продуктивность фантазирования, однако, получение сильных результатов не гарантируется. Очевидно, для получения гарантированных результатов, требуются целенаправленные методики нахождения новых комбинаций известных образов. Сформулируем в явном виде предположение, которое как будто подтверждается некоторыми психологами, и имеет правдоподобность:

а) Существуют минимальные операции по комбинированию образов (непосредственно выполняемые в одном акте фантазирования).

б) Всякий результат фантазии может быть представлен как последовательность минимальных преобразований, указанных в пункте а).

Если бы операции п. а) были бы операциями над знаками, предположение пунктов а), б) вело бы к тому, что фантазии являются выводами в некотором исчислении и, может быть, результатами работы алгоритмов.

Действительно, исчисление и алгоритм, будучи примененными к некоторым актам научного характера, способны дать неожиданные, и даже невероятные, с точки зрения здравого смысла, образы. Однако, как уже отмечено, область действия этих механизмов ограничена. Другая особенность этих механизмов, в особенности алгоритмов, - их объективированность, отчуждение от личности. Метод может быть применен полностью формально, при этом работающий может заведомо не фантазировать. Отсюда следует обычный вывод - отчуждение, объективирование любой способности человека может вести к обеднению его внутреннего мира и арсенала трудовых навыков.

Условиями воспроизводимости результатов исчисление и алгоритм отвечают. Именно этим объясняется популярность науки и надежды, возлагаемые на нее техникой. Молчаливо предполагается, что недалек день, когда алгоритмизировать станут (смогут) всё. Результатом этой популярности является появление массы работ по моделированию на ЭВМ. Однако, результаты использования моделирования, как оказалось, решающим образом зависят от удачности выбора исходных посылок. Кроме того, моделирование на ЭВМ требует, чтобы исходная и результирующая ситуации были формально - знаковыми.

Выводы: Для систематического использования фантазии в техническом творчестве требуется методика, обладающая известной регулярностью, подобно алгоритму или исчислению, однако, способной манипулировать не только со знаками, но и с содержательными понятиями и образами.

АРИЗ - ТРИЗ.

Вышеуказанным требованиям отвечает АРИЗ. Элементарные операции АРИЗ являются операциями над образами, представлениями, понятиями, причем результат каждой из таких операций удовлетворяет условию, указанному в определении результата фантазии. Множество операций АРИЗ конечно и частично упорядочено. Частичный порядок не является жестким, как в алгоритме, и не носит столь слабого характера, как в исчислении. АРИЗ может быть охарактеризован как "способ". Существенным также является то, что результаты АРИЗ удовлетворяют принципу реализуемости.

Собственно АРИЗ, также как алгоритм и исчисление идет от извне данных исходных ситуаций. Начинающая появляться теоретическая модель АРИЗа - ТРИЗ подсказывает, когда результаты фантазирования будут наиболее сильными, однако, в настоящее время системы подбора сильных исходных ситуаций пока нет. Здесь пока действует механизм отбора, критериями которого являются положения ТРИЗ, научная проверяемость (соотнесение с реальностью) и интуиция.

Так что такое фантазия в техническом творчестве? Это некая способность человека, которая может быть в настоящее время воспроизведена внешними средствами. Средства воспроизведения таковы, что они могут быть, в свою очередь, освоены человеком, и тогда можно будет сказать, что фантазия в техническом творчестве - это профессиональное мастерство, которому можно обучиться изучив АРИЗ, основы логики и алгоритмизации.

2.6 Метод синектики

Суть метода синектики заключается в следующем. На первых этапах его применения идет процесс обучения «механизмам творчества». Часть этих механизмов авторы методики предлагают развивать обучением, развитие других не гарантируется. Первые называют «операционными механизмами». К ним причисляют прямую, личную и символическую аналогии. В условиях применения метода синектики следует избегать преждевременной четкой формулировки проблемы (творческой задачи), так как это нейтрализует дальнейший поиск решения. Обсуждение целесообразно начинать не с самой задачи (проблемы), а с анализа некоторых общих признаков, которые как бы вводят в ситуацию постановки проблемы, неоднократно уточняя ее смысл.

К достоинствам метода синектики относятся практически все, присущие эвристическим методам, на базе которых он разработан. К его недостаткам и ограничениям можно отнести следующее:

– он не позволяет решать слишком специальные творческие задачи, а дает возможность отыскать преимущественно наиболее оригинальные идеи решения;

– после применения метода более 30–40 минут продуктивность генерирования новых идей постепенно падает.

2.7 Роль подсознания. Психологические аспекты творчества

Творческие способности - функция правого полушария мозга, управляемая подсознанием. Чем больше вы непосредственно обращаетесь к вашему подсознанию, тем больше вероятность повышения уровня творческого потенциала.

Подсознание (англ. subconsciousness) — термин для обозначения психических процессов, протекающих без отображения их в сознании и помимо сознательного управления.

Вместо того чтобы направить ваш защитный механизм (или рациональное сознание) на попытку решить творческие проблемы, переложите эту обязанность на подсознание! Многие успешные творческие личности (Эдисон, Эйнштейн и другие) делали именно это.

Творческие способности не ограничены, как нет и границ для самогипноза. Правое полушарие мозга можно использовать для решения проблем интуиции, писательства, изобретений, сочинения музыки и т. д.

Повышение творческих способностей

Творческий процесс состоит из следующих этапов:

Мотивация - должно быть желание создать что-либо оригинальное. Для этого не нужно причин. У вас должно быть только сильное желание.

Подготовка - сбор информации, благодаря опыту, через исследовательские работы или эксперименты.

Манипуляция - метод "проб и ошибок", с помощью знаний вы разовьете материал в новом направлении.

Инкубация - нужно время на то, чтобы идея сформировалась в подсознании. Пока сознание занято другой деятельностью, подсознание стремится найти решение.

Признак (знак) - внезапное чувство того, что решение будет найдено в ближайшее время.

Просвещение - ответ внезапно приходит к вам в голову. Данное озарение сопровождается словами "Эврика" или "Да".

Проверка - решение проверяется в процессе применения.

Человек находится в постоянном взаимодействии с окружающим миром. Вступая во взаимодействие с объектами окружающего мира, человек тем самым познает не только их свойства, но и самого себя. Результаты этого познания фиксируются в его опыте. В случае возникновения необходимости удовлетворить какую-либо потребность человек, опираясь на свой опыт, направляет свою активность на поиск тех свойств, взаимодействие с которыми позволит ему добиться этого. Совокупность свойств объекта, на которые направлена активность человека с целью удовлетворения потребности, и будет предметом этой потребности.

Деятельность побуждается потребностью. Чем больше человек знает и умеет, тем больше он понимает, как он мало знает и умеет. Осознание этого несоответствия, отсутствие гармонии, равновесия есть главное условие самовоспитания, саморазвития, самосовершенствования. Результатом отражения в психике потребности является эмоция, проявление которой сигнализирует о наличии дискомфорта, рассогласования, о необходимости проявить активность. Опредмеченная (осознанная) потребность становится мотивом. Идеальное, мысленное представления о будущем результате, его предвосхищение будут целью.

Мотивы являются системообразующим фактором деятельности, это то, что побуждает деятельность человека, ради чего она совершается. Ведущие мотивы в основном и определяют направленность деятельности. Деятельность, в том числе и учебная, есть совокупность действий, каждое из которых имеет свою цель. Таким образом, цель также становится системообразующим фактором действия.

Действие включает в себя акт сознания – постановку и удержание цели, акт поведения, предполагает активное начало в субъекте, выводит человека в окружающий предметный мир. Действие при этом выступает как совокупность операций. Выбор операций, их совокупности опосредован условиями деятельности. Деятельность тогда выступает как системное качество совокупности действий. Операция в этом случае - совокупность психофизических функций (сенсорных, моторных и т. д.).

Ситуация, в этом случае, сочетание условий, обстоятельств и факторов, действующих на субъект и определяющих его деятельность наряду с субъективными, внутренними условиями и факторами.

Таким образом, объективный мир находится в постоянном развитии, изменении, а это значит, что ситуации взаимодействия человека с окружающим миром, как правило, не повторяются, всегда содержат в себе новизну. А каждый человек не только носитель потенциала активности, но и природой в нем заложено творческое начало, стремление к поиску новизны, креативности. То, что студенты получают в результате учебного труда, должно прежде существовать в их представлении. В представлении же «заложено» все, что имело место в действительности.

Структура внешней (материальной) и внутренней (идеальной, мыслительной, «теоретической») деятельности едина. При этом важно заметить, что познания не существуют вне процесса жизни (совокупности внутренней и внешней деятельности), которые по самой природе своей есть процесс материальный, практический.

Исходя из функциональной необходимости обеспечения деятельности человека выделяют познавательные (обеспечение предметности деятельности), эмоциональные (обеспечение субъективности деятельности) и волевые (обеспечение активности деятельности) процессы.

К познавательным процессам относят: ощущение, восприятие, представление, память, мышление, речь, воображение, внимание. Вступая во взаимодействие с предметами окружающего мира, человек ощущает его отдельные физические, химические и другие свойства. Для удовлетворения своих потребностей ему необходимо отражать мир предметно, т. е. как совокупность свойств. Это становится возможным благодаря процессу восприятия. Чтобы оптимизировать процесс поиска предмета потребности, необходимо его «второй» образ сохранить в сознании, в представлении — идеальном обобщенном образе действительности.

Мир развивается по объективным законам. Без их познания невозможна деятельность, совершенствование самого человека. Именно познание сущности делает возможным преобразующую деятельность. Способность отражать мир на уровне сущности делает возможным преобразующую деятельность. Такое отражение мира на уровне его сущности позволяет осуществить процесс мышления. Мышление в свою очередь невозможно без речи: человек мыслит не только образами, но и словами. Находясь в постоянно изменяющемся мире, человек должен предугадать по отдельным признакам будущее изменение и заблаговременно подготовить свое ответное поведение, действие. Это возможно благодаря процессу воображения. Внимание позволяет направлять «луч сознания» на те предметы и явления, которые в данное время предстают как самые значимые.

Таким образом, познавательные процессы обеспечивают деятельность, являются ее условием. В то же время они формируются и развиваются в процессе деятельности. А это означает, что любой процесс, например мышление и внимание, может быть рассмотрен и как деятельность.

Человек всегда пристрастен, он всегда как-то относится к предметам и явлениям окружающего мира, самому себе. Пристрастность отражается в эмоциях. Процессы познания мира и эмоциональные процессы взаимосвязаны. Постижение эмоционального состояния, проникновение в чувствование, в переживание другого человека получило название «эмпатия».

Человек не только познает окружающий мир, как-то относится к нему, но и активно действует, изменяет его. Это происходит благодаря воле. Под волей принято понимать способность человека самостоятельно управлять своей психикой и поступками, направлять свою деятельность. В одних случаях человек осуществляет волевую регуляцию поведения под влиянием контроля общества, коллективного мнения, а в других — под влиянием самоконтроля, саморегуляции. При саморегуляции решение об «использовании воли» исходит от самого человека, при этой применяются «личностные средства». Одним из таких важнейших средств является изменение смысла действий. В данном случае человек совершает действие не потому, что от него этого кто-то требует, а потому, что это соответствует его принципам и позволяет ему самоутвердиться как субъекту жизни, личности, индивидуальности, как в собственных глазах, так и в глазах друзей, родителей и преподавателей. Здесь кроется основа творческого отношения к своей деятельности.

Необходимость проявить волю человек осознает в трех случаях:

·         в ситуациях, требующих дополнительного побуждения к действиям, недостаточной мотивации («мне хочется...»);

·         в ситуации выбора мотивов, целей, видов действий при их конфликте (конфликт между «хочу» и «надо»);

·         при произвольной регуляции внешних и внутренних действий и психических процессов (управлять вниманием, стараться запомнить, довести начатое до конца).

Структура волевого действия включает в себя следующие элементы:

1. Мотив самоутверждения, социального признания (социальной компенсации за самопреодоление, победу над собой, своими слабостями).

2. Цель реализации своего личностного потенциала («реализация себя»).

3. Способ саморегуляции (совокупность «технологических» операций, обеспечивающих достижение социально значимого результата).

4. Результат самопознания, самопризнания, осознания своей социальной ценности, и т. д.

Таким образом, развитие воли, прежде всего, связано с развитием мотивационно-смысловой сферы личности, достижением «трудных целей», связанных с победой над собой.

Ничто в жизни человека не проходит бесследно. То состояние, которое имело место, сила его выраженности, содержание, динамика и т. д. фиксируется психикой в форме психических образований — знаний, умений, навыков, психологических качеств (в том числе ситуационных мотивов), жизненных (в том числе профессиональных педагогических позиций), акмеологических инвариантов (постоянная включенность в процесс самооценки и принятие решений, мотивация в достижении и другие внутренние детерминанты, обусловливающие продуктивную реализацию творческого потенциала). Это своеобразные продукты психической активности. Они взаимодействуют, интегрируются, и между ними устанавливаются относительно устойчивые связи и отношения, что отражается в психических свойствах человека.

Содержание психических свойств человека включает направленность («что хочет человек?»); способности («что может человек?»); характер и темперамент («как проявляется человек?»). Изучать человека — значит изучать его свойства: направленность, способности, характер и темперамент, а также условия и факторы, определяющие их особенности. Все эти свойства проявляются только в деятельности. Их познание возможно через изучение психологической структуры деятельности: мотивов, целей, способов и результатов действий при решении конкретных задач в определенных условиях. Приоритетное внимание, безусловно, следует уделять изучению субъекта деятельности.

Человек рождается с задатками — врожденными анатомо-физиологическими особенностями функционирования нервной системы. Они многозначны, неспецифичны по отношению к конкретной деятельности и лишь предопределяют во многом качественные и количественные характеристики в основном физического взаимодействия человека с окружающим миром на уровне его ощущений.

Вопрос о влиянии структуры мозговой ткани, морфологических различий на развитие психических свойств сегодня остается в науке открытым. Вместе с тем накопленный опыт позволяет с уверенностью утверждать, что все психически здоровые дети предрасположены к творчеству. Но при этом предрасположенность только потенциал. Станет ли творчество реальностью, в какой сфере деятельности проявит себя человек — это зависит от условий, содержания обучения и воспитания в той мере, в какой они создадут возможность проявить потенциал творчества.

Способности — это индивидуально-психологические особенности человека, выражающие его готовность к овладению определенными видами деятельности с наибольшей эффективностью. Способности обнаруживаются в быстроте, глубине и прочности овладения способами и приемами деятельности. Их основными показателями являются быстрота, прочность и легкость освоения деятельности при прочих равных условиях.

Темперамент является малоизменяемой в процессе жизни характеристикой нервной системы.

Выделяют (по И. П. Павлову) четыре типа высшей нервной деятельности: сильный, уравновешенный, подвижный (сангвиник); сильный, уравновешенный, инертный (флегматик); сильный, неуравновешенный (холерик); слабый (меланхолик).

Темперамент не оказывает существенного влияния на формирование мотивационно-ценностных ориентации личности. Каждый тип темперамента имеет свои плюсы и минусы. Более того, в «чистом» виде он практически не встречается у людей; темперамент конкретного человека — это совокупность «близких темпераментов» (холерика и сангвиника, сангвиника и флегматика, флегматика и меланхолика).

Уровень развития человека воплощается в характере, который формируется и проявляется в процессе деятельности.

Характер — это совокупность устойчивых индивидуальных особенностей личности, складывающаяся и проявляющаяся в деятельности и общении, обусловливающая типичные для нее способы поведения. Изучать характер — значит изучать типичные способы поведения человека в разных ситуациях. Дать характеристику человеку — значит проанализировать способы его поведения в основных сферах отношений, в том числе и учебных.

Субъективное отражение ситуации характеризуется совокупным влиянием психологических факторов: опасность, внезапность, новизна, дефицит времени, недостаток или избыток информации и т. д., а также деятельностными характеристиками (ситуационный мотив; содержание и степень осознания цели; ориентировочная основа деятельности; стандартность - нестандартность принятого решения, уровень его риска; переживаемые состояния, их динамика; итог выполнения задачи; типология ошибок; удовлетворенность своими действиями и действиями товарищей).

Формирование чувств – необходимое условие развития человека как личности. Оно предполагает уяснение понятий (честь, совесть, долг, ответственность и т. д.), а также переживание отношения к этим чувствам в процессе жизнедеятельности. Если студент не понимает, что такое «долг», не имеет опыта его выполнения, а значит, и положительного переживания по этому случаю, то одними призывами о необходимости проявить «чувство долга» оно не может быть сформировано.

Именно поэтому техническому творчеству успешнее обучаются студенты, имеющие опыт практической деятельности. Их жизненный и профессиональный опыт создает «зрелость» мотивационной сферы, а, следовательно, высокий КПД познавательных процессов во время обучения. Важной характеристикой психологического портрета является направленность личности на техническое творчество. Она есть совокупность устойчивых мотивов и целей, которые ориентируют деятельность человека.

Для успешного овладения навыками технического творчества необходимо: развивать профессиональную мотивацию; при организации деятельности создать условия для проявления у студентов творчества, инициативы; развивать интересы, стремление студентов совершенствовать навыки и умения в различных сферах; совершенствовать систему стимулирования честного, качественного учебного труда.

3 Алгоритмические методы творчества

3.1 Построение прогноза развития технического объекта (законы развития технических систем)

ТРИЗ — теория решения изобретательских задач, основанная Генрихом Сауловичем Альтшуллером и его коллегами в 1946 году, и впервые опубликованная в 1956 году — это технология творчества, основанная на идее о том, что «изобретательское творчество связано с изменением техники, развивающейся по определённым законам» и что «создание новых средств труда должно, независимо от субъективного к этому отношения, подчиняться объективным закономерностям». Появление ТРИЗ было вызвано потребностью ускорить изобретательский процесс, исключив из него элементы случайности: внезапное и непредсказуемое озарение, слепой перебор и отбрасывание вариантов, зависимость от настроения и т. п. Кроме того, целью ТРИЗ является улучшение качества и увеличение уровня изобретений за счёт снятия психологической инерции и усиления творческого воображения.

Основные функции и области применения ТРИЗ:

·         решение изобретательских задач любой сложности и направленности;

·         прогнозирование развития технических систем;

·         пробуждение, тренировка и грамотное использование природных способностей человека в изобретательской деятельности (прежде всего образного воображения и системного мышления);

·         совершенствование коллективов (в том числе творческих) по направлению к их идеалу (когда задачи выполняются, но на это не требуются никаких затрат).

ТРИЗ не является строгой научной теорией. ТРИЗ представляет собой обобщённый опыт изобретательства и изучения законов развития науки и техники.

Законы развития технических систем (ЗРТС), на которых базируются все основные механизмы решения изобретательских задач в ТРИЗ, впервые сформулированы Г. С. Альтшуллером в книге «Творчество как точная наука» (М.: «Советское радио», 1979, с.122-127), и в дальнейшем дополнялись последователями.

Изучая эволюцию технических систем во времени? Генрих Альтшуллер сформулировал законы развития технических систем, знание которых помогает инженерам предсказывать пути возможных дальнейших улучшений продуктов:

·         Закон увеличения степени идеальности системы;

·         Закон S-образного развития технических систем;

·         Закон динамизации;

·         Закон полноты частей системы;

·         Закон сквозного прохода энергии;

·         Закон опережающего развития рабочего органа;

·         Закон перехода «моно — би — поли»;

·         Закон перехода с макро- на микроуровень.

Самый важный закон рассматривает идеальность системы — одно из базовых понятий в ТРИЗ.

Описание законов

Закон увеличения степени идеальности системы

Техническая система в своём развитии приближается к идеальности. Достигнув идеала, система должна исчезнуть, а её функция продолжать выполняться.

Основные пути приближения к идеалу:

·         повышение количества выполняемых функций,

·         «свертывание» в рабочий орган,

·         переход в надсистему.

При приближении к идеалу техническая система вначале борется с силами природы, затем приспосабливается к ним и, наконец, использует их для своих целей.

Закон увеличения идеальности наиболее эффективно применяется к тому элементу, который непосредственно расположен в зоне возникновения конфликта или сам порождает нежелательные явления. При этом повышение степени идеальности, как правило, осуществляется применением незадействованных ранее ресурсов (веществ, полей), имеющихся в зоне возникновения задачи. Чем дальше от зоны возникновения конфликта будут взяты ресурсы, тем в меньшей степени удастся продвинуться к идеалу.

Закон S-образного развития технических систем

Эволюцию множества систем можно изобразить логистической кривой, показывающей, как меняются во времени темпы её развития. Выделяются три характерных этапа:

·         «детство». Идёт, как правило, достаточно долго. В этот момент идёт проектирование системы, её доработка, изготовление опытного образца, подготовка к серийному выпуску.

·         «расцвет». Она бурно совершенствуется, становится всё более мощной и производительной. Машина выпускается серийно, её качество улучшается, и спрос на неё растёт.

·         «старость». С какого-то момента улучшать систему становится всё труднее. Мало помогают даже крупные увеличения ассигнований. Несмотря на усилия конструкторов, развитие системы не поспевает за всё возрастающими потребностями человека. Она пробуксовывает, топчется на месте, меняет свои внешние очертания, но остаётся такой, какая есть, со всеми своими недостатками. Все ресурсы окончательно выбраны. Если попытаться в этот момент искусственно увеличивать количественные показатели системы или развивать её габариты, оставляя прежний принцип, то сама система вступает в конфликт с окружающей средой и человеком. Она начинает больше приносить вреда, чем пользы.

Пример: паровоз.

Вначале был достаточно долгий экспериментальный этап с единичными несовершенными экземплярами, внедрение которых вдобавок сопровождалось сопротивлением общества. Затем последовало бурное развитие термодинамики, совершенствование паровых машин, железных дорог, сервиса — и паровоз получает публичное признание и инвестиции в дальнейшее развитие. Затем, несмотря на активное финансирование, произошёл выход на природные ограничения: предельный тепловой КПД, конфликт с окружающей средой, неспособность увеличивать мощность без увеличения массы — и, как следствие, в области начался технологический застой. И, наконец, произошло вытеснение паровозов более экономичными и мощными тепловозами, и электровозами. Паровой двигатель достиг своего идеала — и исчез. Его функции взяли на себя ДВС и электромоторы — тоже вначале несовершенные, затем бурно развивающиеся и, наконец, упирающиеся в развитии в свои природные пределы. Затем появится другая новая система — и так бесконечно.

Закон динамизации

Надёжность, стабильность и постоянство системы в динамичном окружении зависят от её способности изменяться. Развитие, а значит и жизнеспособность системы, определяется главным показателем: степенью динамизации, то есть способностью быть подвижной, гибкой, приспосабливаемой к внешней среде, меняющей не только свою геометрическую форму, но и форму движения своих частей, в первую очередь рабочего органа. Чем выше степень динамизации, тем, в общем случае, шире диапазон условий, при которых система сохраняет свою функцию. Например, чтобы заставить крыло самолёта эффективно работать в существенно разных режимах полёта (взлёт, крейсерский полёт, полёт на предельной скорости, посадка), его динамизируют путём добавления закрылков, предкрылков, интерцепторов, системы изменения стреловидности и проч.

Однако для подсистем закон динамизации может нарушаться — иногда выгоднее искусственно уменьшить степень динамизации подсистемы, тем самым упростив её, а меньшую стойкость/приспособляемость компенсировать созданием стабильной искусственной среды вокруг неё, защищённой от внешних факторов. Но в итоге совокупная система (надсистема) всё же получает большую степень динамизации. Например, вместо того, чтобы приспосабливать трансмиссию к загрязнению путём её динамизации (самоочистка, самосмазка, перебалансировка), можно поместить её в герметичный кожух, внутри которого создана среда, наиболее благоприятная для движущихся частей (прецизионные подшипники, масляный туман, подогрев и проч.)

Другие примеры:

В 10—20 раз снижается сопротивление движению плуга, если его лемех вибрирует с определенной частотой в зависимости от свойств грунта.

Ковш экскаватора, превратившись в роторное колесо, породил новую высокоэффективную систему добычи полезных ископаемых.

Автомобильное колесо из жёсткого деревянного диска с металлическим ободом стало подвижным, мягким и эластичным.

Закон полноты частей системы

Любая техническая система, самостоятельно выполняющая какую-либо функцию, имеет четыре основные части — двигатель, трансмиссию, рабочий орган и средство управления. Если в системе отсутствует какая-либо из этих частей, то её функцию выполняет человек или окружающая среда.

Двигатель — элемент технической системы, являющийся преобразователем энергии, необходимой для выполнения требуемой функции. Источник энергии может находиться либо в системе (например, бензин в баке для двигателя внутреннего сгорания автомобиля), либо в надсистеме (электроэнергия из внешней сети для электродвигателя станка).

Трансмиссия — элемент, передающий энергию от двигателя к рабочему органу с преобразованием её качественных характеристик (параметров).

Рабочий орган — элемент, передающий энергию на обрабатываемый объект, и завершающий выполнение требуемой функции.

Средство управления — элемент, регулирующий поток энергии к частям технической системы и согласующий их работу во времени и пространстве.

Анализируя любую автономно работающую систему, будь то холодильник, часы, телевизор или авторучка, везде можно видеть эти четыре элемента.

Примеры:

Фрезерный станок. Рабочий орган: фреза. Двигатель: электродвигатель станка. Всё что находится между электродвигателем и фрезой можно считать трансмиссией. Средство управления — человек-оператор, рукоятки и кнопки, или программное управление (станок с программным управлением). В последнем случае программное управление «вытеснило» человека-оператора из системы.

Закон сквозного прохода энергии

Любая работающая система состоит из четырёх основных частей и любая из этих частей является потребителем и преобразователем энергии. Но мало преобразовать, надо ещё без потерь передать эту энергию от двигателя к рабочему органу, а от него — на обрабатываемый объект. Это и есть закон сквозного прохода энергии. Нарушение этого закона ведёт к возникновению противоречий внутри технической системы, что в свою очередь порождает изобретательские задачи.

Главным условием эффективности технической системы, с точки зрения энергопроводимости, является равенство способностей частей системы по принятию и передаче энергии.

Примеры:

Импедансы передатчика, фидера и антенны должны быть согласованы — в этом случае в системе устанавливается режим бегущей волны, наиболее эффективный для передачи энергии. Рассогласование ведёт к появлению стоячих волн и диссипации энергии.

Первое правило энергопроводимости системы

Если элементы при взаимодействии друг с другом образуют энергопроводящую систему с полезной функцией, то для повышения её работоспособности в местах контактирования должны быть вещества с близкими или одинаковыми уровнями развития.

Второе правило энергопроводимости системы

Если элементы системы при взаимодействии образуют энергопроводящую систему с вредной функцией, то для её разрушения в местах контактирования элементов должны быть вещества с различными или противоположными уровнями развития.

Пример:

При застывании бетон сцепляется с опалубкой, и её трудно потом отделить. Две части хорошо согласовались между собой по уровням развития вещества — оба твёрдые, шероховатые, неподвижные и т. д. Образовалась нормальная энергопроводящая система. Чтобы не допустить её образования, нужно максимальное рассогласование веществ. Например: твёрдое — жидкое, шероховатое — скользкое, неподвижное — подвижное. Здесь может быть несколько конструктивных решений: образование прослойки воды, нанесение специальных скользких покрытий, вибрация опалубки и др.

Третье правило энергопроводимости системы

Если элементы при взаимодействии друг с другом образуют энергопроводящую систему с вредной и полезной функцией, то в местах контактирования элементов должны быть вещества, уровень развития которых и физико-химические свойства изменяются под воздействием какого-либо управляемого вещества или поля.

Пример:

Согласно этому правилу выполнено большинство устройств в технике, где требуется соединять и разъединять энергопотоки в системе. Это различные муфты включения в механике, вентили в гидравлике, диоды в электронике и многое другое.

Закон опережающего развития рабочего органа

В технической системе основной элемент — рабочий орган. И чтобы его функция была выполнена нормально, его способности по усвоению и пропусканию энергии должны быть не меньше, чем двигатель и трансмиссия. Иначе он или сломается, или станет неэффективным, переводя значительную часть энергии в бесполезное тепло. Поэтому желательно, чтобы рабочий орган опережал в своём развитии остальные части системы, то есть обладал большей степенью динамизации по веществу, энергии или организации.

Часто изобретатели совершают ошибку, упорно развивая трансмиссию, управление, но не рабочий орган. Такая техника, как правило, не даёт значительного прироста экономического эффекта и существенного повышения КПД.

Пример:

Производительность токарного станка и его техническая характеристика оставались почти неизменными на протяжении многих лет, хотя интенсивно развивались привод, трансмиссия и средства управления, потому что сам резец как рабочий орган оставался прежним, то есть неподвижной моносистемой на макроуровне. С появлением вращающихся чашечных резцов производительность станка резко поднялась. Ещё больше она возросла, когда была задействована микроструктура вещества резца: под действием электрического тока режущая кромка резца стала колебаться до нескольких раз в секунду. Наконец, благодаря газовым и лазерным резцам, полностью изменившим облик станка, достигнута невиданная ранее скорость обработки металла.

Закон перехода «моно — би — поли»

Первый шаг — переход к бисистемам. Это повышает надежность системы. Кроме того, в бисистеме появляется новое качество, которое не было присуще моносистеме. Переход к полисистемам знаменует собой эволюционный этап развития, при котором приобретение новых качеств происходит только за счет количественных показателей. Расширенные организационные возможности расположения однотипных элементов в пространстве и времени позволяют полнее задействовать их возможности и ресурсы окружающей среды.

Примеры:

Двухмоторный самолет (бисистема) надёжней своего одномоторного собрата и обладает большей маневренностью (новое качество).

Конструкция комбинированного велосипедного ключа (полисистема) привела к заметному снижению расхода металла и уменьшению габаритов в сравнении с группой отдельных ключей.

Лучший изобретатель — природа — продублировала особо важные части организма человека: у человека два легких, две почки, два глаза и т. д.

Многослойная фанера намного прочнее доски тех же размеров.

Предел

Но на каком-то этапе развития в полисистеме начинают появляться сбои. Упряжка из более чем двенадцати лошадей становится неуправляемой, самолет с двадцатью моторами требует многогократного увеличения экипажа и трудноуправляем. Возможности системы исчерпались. Что дальше? А дальше полисистема снова становится моносистемой… Но на качественно новом уровне. При этом новый уровень возникает только при условии повышения динамизации частей системы, в первую очередь рабочего органа.

Примеры:

Вспомним тот же велосипедный ключ. Когда динамизировался его рабочий орган, т.е. губки стали подвижными, появился разводной ключ. Он стал моносистемой, но в то же время способным работать с многими типоразмерами болтов и гаек.

Многочисленные колёса вездеходов превратились в одну подвижную гусеницу.

Закон перехода с макро- на микроуровень

Переход с макро- на микроуровень — главная тенденция развития всех современных технических систем.

Для достижения высоких результатов задействуются возможности структуры вещества. Вначале используется кристаллическая решетка, затем ассоциации молекул, единичная молекула, часть молекулы, атом и, наконец, части атома.

Пример:

В погоне за грузоподъёмностью на закате поршневой эры самолёты снабжались шестью, двенадцатью и более моторами. Затем рабочий орган — винт — всё же перешел на микроуровень, став газовой струёй.

3.2 Разработка путей повышения идеальности объектов через анализ их функций (функционально-стоимостной анализ)

ФСА — метод системного исследования функций, работоспособности различных объектов и затрат на их реализацию. Наиболее широко ФСА в настоящее время применяется для технических объектов-изделий, их частей и деталей, оборудования, технологических процессов производства. Основная цель анализа при этом — выявление резервов снижения затрат на исследования и разработки, производство и эксплуатацию рассматриваемых объектов. Кроме конструирования и технологии технических объектов, а поле деятельности ФСА в настоящее время включаются организационные и управленческие процессы, производственные структуры предприятий, объединений и научно-исследовательских организаций. Если исходить из общей предпосылки системного анализа, то объектом ФСА может быть любой элемент сложной производственно-экономической системы народного хозяйства, отвечающий требованиям выделенных выше признаков.

Развитие теории ФСА, как уже указывалось, нашло широкое применение в отраслях машиностроения, электротехнической и электронной промышленности. Это связано с системностью метода, ставящего своей задачей в каждом конкретном случае выявить структуру рассматриваемого объекта, разложить его на простейшие элементы, дать им двойственную оценку (со стороны потребительной стоимости — интегрального качества и со стороны стоимости затрат на исследования, производство и эксплуатацию) . В силу своей системности ФСА позволяет выявить в каждом изучаемом объекте причинно-следственные связи между, качеством — эксплуатационно-техническими характеристиками и затратами. На основе этого создаются основания для исключения механических методов планирования затрат от достигнутого уровня, установления нормативов на основе сложившегося уровня трудоемкости себестоимости и расхода материалов.

Достоинством ФСА является наличие достаточно простых расчетных и графических методов, позволяющих дать двойственную количественную оценку выявленных причинно-следственных связей. Это достоинство ставит ФСА в ряд наиболее эффективных методов анализа не только технических, но и производственно-экономических систем, структур, методов организации и планирования, управления производством и научными исследованиями. Однако работы по ФСА проводятся в отрыве от экономических расчетов на предприятиях и в объединениях. Поэтому экономические нормативы действующего производства не охвачены функциональным подходом, базируются на предметном экономическом анализе, планировании от достигнутого уровня.

Основная суть ФСА заключается в следующем:

1.      применение системного подхода при выявлении по возможности всех излишних затрат (трудоемкость, расход материалов и энергии и т. д.) в существующих или проектируемых изделиях;

2.      систематическое применение методов инженерного творчества при поиске новых ТР с пониженными затратами;

3.      четкая организация работ, исходящая от руководства предприятием и направленная на проведение ФСА и реализацию его предложений.

При проведении ФСА выполняют следующую работу:

·         выявляют и определяют функции (назначение) элементов изделия;

·         оценивают стоимость выполнения каждой функции (в виде расхода материала, энергии, денежных затрат и т. д.);

·         выделяют «лишние» (ненужные) функции и функции с чрезмерными затратами на реализацию;

·         исключают элементы с ненужными функциями и выбирают наиболее рациональные ТР элементов с чрезмерными затратами;

·         реализуют на практике результаты ФСА. Причину возникновения ФСА можно пояснить следующим образом.

Решение задач, связанных со снижением себестоимости, предполагает возможность применения двух подходов- предметного и функционального. Традиционным, применяемым в течение многих десятилетий, является предметный подход. Специалист, занимающийся проблемой снижения себестоимости изделия, формулирует задачу примерно следующим образом: как снизить затраты на данное изделие?..

При функциональном подходе специалист, наоборот, полностью абстрагируется от реальной конструкции анализируемой системы и сосредоточивает внимание на ее функциях. При этом изменяется и направление поиска путей снижения себестоимости продукции. Четко определив функции анализируемого объекта, их количественные характеристики, специалист по-другому формулирует задачу: необходимы ли эти функции? Если да, то необходимы ли предусмотренные количественные характеристики? Каким наиболее экономичным путем можно достичь выполнения функций?

Важность и целесообразность функционального подхода обусловливается тем, что потребителя в конечном итоге интересуют не предметы и вещи как таковые, а те действия, которые он может производить с их помощью, т. е. их функции. Например, его интересует не электродвигатель, холодильник, трансформатор, лампочка и т. д., а соответствующие выполняемые ими функции: вращение вала, сохранение продуктов, изменение напряжения, излучение света и т. д.

Область применения ФСА весьма широка, поскольку этот подход имеет смысл использовать в любой сфере человеческой деятельности, в которой требуется снизить какие-либо затраты. ФСА является очень сильным средством интенсификации экономики. Учитывая опыт успешного применения ФСА, его в первую очередь рекомендуется использовать при решении следующих задач:

·         проектирование новых изделий и технологий;

·         модернизация освоенных в производстве изделий;

·         реконструкция предприятий;

·         снижение затрат основного и вспомогательного производства;

·         снижение затрат сырья, материалов, топлива и энергии;

·         снижение трудоемкости и экономия людских ресурсов.

При оценке значимости внутренних функций производственных, технических, транспортных и других систем, главной функцией которых является выполнение заданного объема работ, необходимо ориентироваться на аналогичные характеристики основных и вспомогательных функций (пропускную способность) .

Двойственный характер системной оценки элементов при ФСА кроме установления значимости функций требует определения их затратных характеристик. Затраты на функции могут быть рассчитаны только на основании данных по материальным носителям-блокам, узлам, деталям, операциям технологического процесса, производственным подразделениям. Для решения этой задачи и применяется структурная модель объекта. Расчет затрат на функции производится на основе совмещения структурной и функциональной моделей и построения обобщающей функционально-структурной модели (ФСМ) .

При совмещении функций и их материальных носителей возникают следующие три варианта: одна деталь (операция техпроцесса и т.д.) работает на одну функцию, одна деталь работает на несколько функций и несколько деталей реализуют одну функцию. В связи с этим появляется необходимость определения значимости уже деталей в реализации внутренних функций рассматриваемого объекта.

На основе разработки ФСМ каждая функция исследуемой системы получает стоимостную оценку. Сопоставление относительной важности функции и затрат на их реализацию позволяет выявить диспропорцию в структуре, найти функции, относительные затраты на которые существенно превышают их относительную важность. Эта, диспропорция служит основанием для поиска резервов совершенствования объектов, нахождение более экономичных конструктивно-технологических и организационных решений.

Анализ диспропорций в структуре затрат и относительной важности функций в целом по объекту производится с помощью построения графика — функционально-стоимостной диаграммы (ФСД).

На основе анализа идеальной (отработанная ФМ) и реальной (СМ) структур рассматриваемого объекта, выявления диспропорций в значимости и затратах на функции может быть поставлена задача совершенствования рассматриваемой системы. Для ее решения методология ФСА привлекает целый ряд самостоятельных методов активизации творческого мышления: морфологический анализ, теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ) , мозговой штурм, метод контрольных вопросов и др. Цель использования этих методов — нахождение эффективных конструктивно-технологических и организационных решений, которые позволят максимально приблизить реальную структуру исследуемого объекта к его идеальной структуре.

3.4 Стандартные алгоритмы сильного мышления. (Стандарты на решение изобретательских задач)

В новую модификацию АРИЗ впервые введены почти полностью алгоритмические правила решения некоторых классов изобретательских задач – стандарты на решение изобретательских задач.

Стандарт на решение изобретательских задач – это правило (или совокупность правил), позволяющее на высоком уровне однозначно решать достаточно широкий класс изобретательских задач.

Таким образом, стандарт должен удовлетворять трем условиям:

1) он должен относиться к широкому классу задач;

2) эти задачи должны решаться совершенно одинаково и

3.      решения должны быть обязательно высокого уровня.

Стандарты на решение изобретательских задач представляют собой комплекс приемов, использующих физические или другие эффекты для устранения противоречий. Это своего рода формулы, по которым решаются задачи. Для описания структуры этих приёмов Альтшуллером был создан вещественно-полевой (вепольный) анализ.

Система стандартов состоит из классов, подклассов и конкретных стандартов. Эта система включает 76 стандартов. С помощью этой системы можно не только решать, но выявлять новые задачи и прогнозировать развитие технических систем.

Технологические эффекты

Технологический эффект — это преобразование одних технологических воздействий в другие. Могут требовать привлечения других эффектов — физических, химических и т. п.

Физические эффекты

Известно около пяти тысяч физических эффектов и явлений. В разных областях техники могут применяться различные группы физических эффектов, но есть и общеупотребительные. Их примерно 300—500.

Химические эффекты

Химические эффекты — это подкласс физических эффектов, при котором изменяется только молекулярная структура веществ, а набор полей ограничен в основном полями концентрации, скорости и тепла. Ограничившись лишь химическими эффектами, зачастую можно ускорить поиск приемлемого решения.

Биологические эффекты

Биологические эффекты — это эффекты, производимые биологическими объектами (животными, растениями, микробами и т. п.). Применение биологических эффектов в технике позволяет не только расширить возможности технических систем, но и получать результаты, не нанося вреда природе. С помощью биологических эффектов можно выполнять различные операции: обнаружение, преобразование, генерирование, поглощение вещества и поля и другие операции.

Математические эффекты

Среди математических эффектов наиболее разработанными являются геометрические. Геометрические эффекты — это использование геометрических форм для различных технологических преобразований. Широко известно применение треугольника, например, использование клина или скользящих друг по другу двух треугольников.

Вещественно-полевой (вепольный) анализ

Веполь (вещество + поле) — модель взаимодействия в минимальной системе, в которой используется характерная символика.

Г. С. Альтшуллер разработал методы для анализа ресурсов. Несколько из открытых им принципов рассматривают различные вещества и поля для разрешения противоречий и увеличения идеальности технических систем. Например, система «телетекст» использует телевизионный сигнал для передачи данных, заполняя небольшие промежутки времени между телевизионными кадрами в сигнале.

Ещё одна техника, которая широко используется изобретателями, заключается в анализе веществ, полей и других ресурсов, которые не используются, и которые находятся в системе или рядом с ней.

СТАНДАРТ № 1 «РЕШЕНИЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ НА ОБНАРУЖЕНИЕ»

Формула стандарта

1. Если объект трудно обнаружить в какой-то момент времени и если есть возможность заранее внести в объект добавки, то задача решается предварительным введением в объект добавок, которые создают легко обнаруживаемое, преимущественно электромагнитное поле или легко взаимодействуют с внешним полем, обнаруживая себя и, следовательно, объект.

2. Аналогично решаются задачи, в которых надо обнаружить часть объекта или систему, в которую входит объект, или другой объект, который может быть соединен с данным.

3. Аналогично решаются задачи на измерение, если их можно представить в виде последовательности одиночных задач на обнаружение.

Пример

А.с.222892: "Способ обнаружения герметизированных отверстий, например, в подводной части корпуса законсервированного корабля, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что, с целью повышения надежности и ускорения процесса поиска герметизирующего отверстия, в патрубок отверстия перед его герметизацией закладывают излучающий элемент, например, постоянный магнит с направлением поля по нормали к обшивке корпуса, и обнаруживают это отверстие при помощи индикатора, например, магнитометра, по наибольшей величине местной напряженности поля".

СТАНДАРТ № 2 «РЕШЕНИЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

НА СРАВНЕНИЕ»

Формула стандарта

1. Если нужно сравнить объект с эталоном с целью выявления отличий, то задача решается оптическим совмещением изображения объекта с эталоном или с изображением эталона, причем изображение объекта должно быть противоположно по окраске эталону или его изображению.

2. Аналогично решаются задачи на измерение, если есть возможность иметь эталон или его изображение.

Пример

Задача: "Плата (пластинка) просверлена множеством отверстий диаметром в доли миллиметра. Контроль ведется сравнением с эталоном – это медленно и ненадежно. Как быть?»

Условия задачи полностью соответствуют требованиям стандарта. Контрольный ответ – а.с.350219. Контролируемую плату освещают желтым светом, эталон – синим. Оба изображения проецируют на экран. Если на экране появился желтый цвет, значит, на контролируемой плате отсутствует отверстие. Если на экране появился синий цвет, значит, на контролируемой плате имеется лишнее отверстие.

СТАНДАРТ № 3 «РЕШЕНИЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ НА ЛИКВИДАЦИЮ ВРЕДНЫХ ЯВЛЕНИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ СОПРИКОСНОВЕНИИ ПОДВИЖНОГО И НЕПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТОВ»

Формула стандарта

Если два подвижных друг относительно друга объекта должны соприкасаться, и при этом возникает вредное явление, то задача решается введением третьего вещества, являющегося видоизменением одного из веществ, данных по условиям задачи.

Пример

Задача: "По стальной трубе движется уголь. Влажность угля высока, поэтому он прилипает к стенкам. Как быть?"

Попытки решения этой задачи обычным путем (сушка угля, устройство фторопластовой облицовки) не дали положительных результатов. В соответствии со стандартом надо ввести третье вещество, являющееся видоизменением имеющихся двух веществ – стали и угля мокрого. Контрольный ответ: мокрый уголь посыпают тонким слоем сухого угольного порошка.

СТАНДАРТ № 4 «РЕШЕНИЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ НА ПЕРЕМЕЩЕНИЕ, НАПРЯЖЕНИЕ И ОБРАБОТКУ НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ ОБЪЕКТОВ»

Формула стандарта

1. Если нужно привести в движение или затормозить объект, состоящий из неферромагнитного вещества, или включающий его, и если этот объект мал по размерам и неудобен для манипуляции или состоит из многих частей, или расположен в труднодоступном месте, задача решается применением управляемого магнитного поля или электрического, в введением второго, ферромагнитного, вещества, преимущественно в виде ферромагнитного порошка.

2. Аналогично решаются задачи, в которых дан ферромагнитный объект, не взаимодействующий с вводимым магнитным полем.

3. Аналогично решаются задачи, в которых надо привести в движение часть объекта.

4. Аналогично решаются задачи, в которых надо обеспечить напряженное состояние объекта или его части.

5. Аналогично решаются задачи, в которых нужно изменить состояние, например, обработать вещество объекта.

6. Аналогично решаются задачи, в которых перемещение объекта или изменение его состояния (пористости, вязкости и т.д.) нужны не сами по себе, а для управления состоянием или перемещением третьего объекта.

Пример

А.с.350758: "Способ очистки вод от масла и смол путем адсорбции их порошком, гидрофобизированным кремнийорганическими соединениями с последующим отделением порошка вместе с адсорбированными маслами и смолами, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что, с целью удешевления процесса, в качестве адсорбента используют магнитовосприимчивый порошок, например, магнетит, и отделение порошка ведут магнитным сепаратором".

СТАНДАРТ № 5 «РЕШЕНИЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧНА ИНТЕНСИФИКАЦИЮ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ»

Формула стандарта

1. Если нужно увеличить технические показатели системы (вес, размер, скорость и т.п.), и это наталкивается на принципиальные препятствия (запрет со стороны законов природы, отсутствие в современной технике необходимых материалов, веществ, мощностей и т. п.), система должна войти в качестве подсистемы в состав другой, более сложной системы. При этом развитие исходной системы приостанавливается, заменяясь более интенсивным развитием сложной системы.

2. Аналогично решаются задачи, в которых необходимость интенсифицировать процесс наталкивается на принципиальные трудности и ограничения.

Пример

Задача: нужно предложить холодильный костюм для горноспасателей. Костюм должен весить не более 8 кг, и защищать человека от воздействия внешней среды с температурой 150оС.

За 2 часа теплоприток составит примерно 1500 ккал (тепловыделение организма и внешний теплоприток). Если использовать в качестве холодильного вещества лед (плавление и нагревание до температуры 20оС), то вес его составит 15 кг. «Объект должен весить не более 8 кг и объект в тех же условиях должен весить не менее 15 кг» - это нарушает закон сохранения вещества.

Решение задачи состоит в объединении двух систем – холодильной и дыхательной – на основе единого вещества, жидкого кислорода (а.с. 111144). Дыхательный аппарат (респиратор) – весит 12 кг, поэтому система может весить 12 + 8 = 20 кг. Холодильным веществом должен быть жидкий кислород. Его испарение и нагрев обеспечат охлаждение, а нагретый кислород должен идти в дыхательный аппарат. Кислорода надо взять не менее 15 кг, но теперь это возможно, поскольку допустимые весовые пределы увеличены до 20 кг.

2.4. Объединение двух систем в надсистему происходит в две стадии: объединяемые системы (или одна из них) изменяются, а потом измененные системы объединяются в надсистему.

Скачано с www.znanio.ru