Методи пошуку нових технічних рішень принципи подолання технічних протиріч — №1

Лекція 3 (2 години)

Тема: “ Методи пошуку нових технічних рішень. Принципи подолання технічних протиріч.”

План лекції

1. Методи пошуку нових рішень. Алгоритм розв’язання винахідницьких задач.

2. Процес наукового дослідження та його характеристика

3. Наукова проблема та обгрунтування теми дослідження. Гіпотези у наукових дослідженнях

4. Критерії вибору теми наукового дослідження, порядок її конкретизації і затвердження

5. Бібліотека — інтелектуальний центр наукових досліджень. Структура і організація бібліографії

6. Дослідна і завершальна стадії науково-дослідного процесу

1. Методи пошуку нових рішень. Алгоритм розв’язання винахідницьких задач (АРВЗ)

Використовуючи поняття про ідеальну машину і технічні протиріччя, можна істотно впорядкувати процес рішення винахідницьких задач. Ідеальна машина допомагає визначити напрямок пошуків, а технічне протиріччя, яке властиве даному завданню, указує на перешкоду, яка має бути усунена. Однак протиріччя часом буває досить хитро заховано в умовах завдання. До того ж виявлене протиріччя не зникає саме по собі, доводиться вишукувати способи його усунення. Далеко не завжди вдається відразу знайти шлях від постановки завдання до її рішення. Потрібна раціональна тактика, що дозволяє крок за кроком просуватися до вирішення поставленого завдання. Таку тактику дає алгоритм рішення винахідницьких задач (АРВЗ).

Термін «алгоритм», має досить розпливчасті границі. В математиці під алгоритмом мається на увазі строго регламентована сукупність і порядок операцій, необхідних для рішення того або іншого завдання. Математичним алгоритмом є, наприклад, дії, які треба послідовно зробити, щоб знайти квадратний корінь із цілого позитивного числа. Такі алгоритми характеризуються чіткою послідовністю: кожна операція визначена зовсім точно й не залежить ні від зміни умов завдання, ні від особистості людини, що вирішує завдання.

У широкому змісті слова алгоритмом називають будь яку програму планомірно спрямованих дій. Програма рішення винахідницьких завдань названа алгоритмом саме в цьому розумінні.

АРВЗ має гнучкість: та сама задача може бути вирішена різними шляхами в залежності від того, хто і як її вирішує. АРВЗ не ігнорує особистість людини, що ним користується. Навпроти, АРВЗ стимулює максимальне використання особливо сильних якостей даного винахідника. Тому шлях від завдання до рішення може бути пройдений по-різному, винахідник робить дії залежно від знань, досвіду, вміння. Алгоритм лише унеможливлює використання свідомо невірних кроків.

Більш того, використовуючи АРВЗ, різні винахідники можуть прийти до різних рішень однієї й тієїзадачи. АРВЗ побудований так, щоб виводити даного винахідника на найбільш сильні для нього рішення даного завдання.

Як і всякий інструмент, АРВЗ дає результати, багато в чому залежні від уміння користуватися ім. Не слід думати, що, прочитавши текст алгоритму, можна відразу вирішувати будь-які завдання. Прочитавши опис прийомів самбо, не варто відразу виходити на змагання. Так і з АРВЗ: єдиноборство із завданням вимагає практичних навичок. Ми будемо напрацьовувати ці навички на навчальних завданнях.

Якщо схематично представити двадцятип’ятилітню роботу зі створення й удосконалювання АРВЗ, вийде досить довгий ланцюжок: перший варіант — перевірка на практиці — коректування — другий варіант — перевірка на практиці — коректування — третій варіант — …і т. д.

АРВЗ ділить творчий процес на три стадії:

Аналітична;

Оперативна (усунення технічного протиріччя);

Синтетична (внесення додаткових змін).

Кожна стадія підрозділяється на ряд послідовно здійснюваних кроків. Таким чином, одну складну (і тому дуже важку) дію алгоритма розбиваємо на ряд часткових, більше легких дій. Виглядає це так.

АРВЗ

1. Аналітична стадія

Перший крок. Поставити завдання.

Другий крок. Уявити собі ідеальний кінцевий результат.

Третій крок. Визначити, що заважає досягненню цього результату (тобто знайти протиріччя).

Четвертий крок. Визначити, чому заважає (знайти причину протиріччя).

П’ятий крок. Визначити, при яких умовах нічого не заважало б для досягнення результату (тобто знайти умови, при яких протиріччя знімається).

2. Оперативна стадія

Перший крок. Перевірка можливості змін у самому об’єкті (тобто в даній машині, даному технологічному процесі).

1. Зміна розмірів.

2. Зміна форми.

3. Зміна матеріалу.

4. Зміна температури.

5. Зміна тиску.

6. Зміна швидкості.

7. Зміна фарбування.

8. Зміна взаємного розташування частин.

9. Зміна режиму роботи частин з метою максимального їхнього навантаження.

Другий крок. Перевірка можливості поділу об’єкта на незалежні частини.

1. Виділення «слабкої» частини.

2. Виділення «необхідної й достатньої» частини.

3. Поділ об’єкта на однакові частини.

Третій крок. Перевірка можливості змін в зовнішньому (для даного об’єкта) середовищі.

1. Зміна параметрів середовища.

2. Заміна середовища.

3. Поділ середовища на кілька часткових середовищ.

4. Використання властивостей зовнішнього середовища для виконання корисних функцій.

Четвертий крок. Перевірка можливості змін у сусідніх (тобто працюючих разом з даним) об’єктах.

1. Встановлення взаємозв’язку між незалежними об’єктами, що беруть участь у виконанні однієї роботи.

2. Усунення одного об’єкта за рахунок передачі його функцій іншому об’єкту.

3. Збільшення числа об’єктів, що одночасно діють на обмеженій площі, за рахунок використання вільної зворотної сторони цієї площі.

П’ятий ш аг. Дослідження прообразів з інших галузей техніки (порушити питання: як дане протиріччя усувається в інших галузях техніки?).

Шостий крок. Повернення (у випадку непридатності всіх розглянутих прийомів) до вихідного завдання й розширення її умов, тобто перехід до іншого, більш спрощеного завдання.

3. Синтетична стадія

Перший крок. Внесення змін у форму даного об’єкта (новій сутності машини повинна відповідати нова форма).

Другий крок. Внесення змін в інші об’єкти, які пов’язані з даним.

Третій крок. Внесення змін у методи використання об’єкта.

Четвертий крок. Перевірка застосовності знайденого принципу винаходу до рішення інших технічних завдань.

Приклад використання АРВЗ

В 1949 році Міністерство вугільної промисловості оголосило всесоюзний відкритий конкурс на створення холодильного костюму для гірнорятівників, що займаються порятунком людей, які залишилися в шахтах при підземних пожежах. Завдання було винятково важке, на перший погляд взагалі нерозв’язне.

Простежимо хід рішення цього завдання за допомогою АРВЗ.

Підземні пожежі супроводжуються виділенням отрутного газу — окису вуглецю, тому гірнорятівники змушені застосовувати кисневі апарати. Працюють ці апарати по так званій замкнутій схемі: кисень, що зберігається під тиском, поступово подається в дихальний мішок, а звідти — у маску; видихувані гази (вони містять багато невикористаного кисню) очищаються в спеціальному патроні й знову йдуть у дихальний мішок.

Така система значно економніше відкритої (прийнятої, наприклад, в аквалангах), в якій видих робиться назовні. І все-таки ця система далеко недосконала. Кисневий апарат досить важкий — він важить понад 12 кг, а головне — він не захищає від високої температури. Тим часом повітря в палаючих гірських виробленнях швидко нагрівається до 100° С і вище.

При важкій фізичній роботі організм людини виділяє тепла близько 400 ккал у годину. І відвести ці калорії нікуди — температура навколишнього середовища вище температури тіла. Не допомагає й інтенсивне виділення поту: при підземних пожежах вологість повітря така, що піт не випаровується, а стікає по тілу. А крім цього додатково ще ззовні йде потужний потік тепла — при температурі 100° С більше 300 ккал у годину. Таким чином, за дві години роботи потрібно відвести приблизно 1400 ккал.

Головні труднощі створення холодильного костюма полягають у тім, що він повинен мало важити-на гірнорятувальника можна навантажити не більше 28 кг, інакше він не зможе працювати. Із цих 28 кг на частку кисневого апарата доводиться 12 кг, на частку інструментів-7 кг. Залишається всього 9 кг. Якби навіть весь апарат складався з холодильної речовини (але ж і сама конструкція повинна щось важити!), то й у цьому випадку запас холодильної потужності був би недостатній для двогодинної роботи (цей строк вказувався в умовах конкурсу). Лід, сухий лід, фреон, зріджені гази… Жодне холодильна речовина не укладається у тверді вагові рамки.

Візьмемо, наприклад, лід. Це дуже потужна холодильна речовина. Щоб розплавити 1 кг льоду, потрібно затратити 80 ккал. А для нагрівання води, що утворилася, до35° С — ще 35 ккал. Таким чином, один кілограм льоду дає можливість відвести від людини 115 ккал. А в нас цих калорій 1400, виходить, буде потрібно 12 кг льоду. Якщо врахувати вагу костюма й холодильного пристрою (адже холод треба розподіляти й регулювати!), вийде, що потрібний запас ваги ніяк не менше 15-20 кг.

Рішення завдання

Логічні операції

Хід міркувань при рішенні завдання

Аналітична стадія

Перший крок

Поставити завдання в загальному виді.

Створити холодильний апарат

Другий крок

Уявити собі ідеальний кінцевий результат.

Максимальна холодильна потужність.

Третій крок

Що цьому заважає?

Велика вага необхідної холодильної речовини.

Tagged with: , , , , ,
Posted in Основи наукових досліджень та технічноі творчості
фоторюкзак
Перелік предметів:
  1. Інформаційні технологіі в галузі
  2. Інформаційні технологіі в системах якості стандартизаціісертифікаціі
  3. Історія української культури
  4. Бухоблік у ресторанному господарстві
  5. Діловодство
  6. Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами
  7. Науково-практичні основи технологіі молока і молочних продуктів
  8. Науково-практичні основи технологіі м’яса і м’ясних продуктів
  9. Організація обслуговування у підприємствах ресторанного господарства
  10. Основи наукових досліджень та технічноі творчості
  11. Основи охорони праці
  12. Основи підприємницькоі діяльності та агробізнесу
  13. Політологія
  14. Технологічне обладнання для молочноі промисловості
  15. Технологічне обладнання для м’ясноі промисловості
  16. Технологічний семінар
  17. Технологія зберігання консервування та переробки молока
  18. Технологія зберігання консервування та переробки м’яса
  19. Технологія продукціі підприємств ресторанного господарства
  20. Технохімічний контроль
  21. Технохімічний контроль
  22. Управління якістю продукціі ресторанного господарства
  23. Вища математика 3к.1с
  24. Вступ до фаху 4к.2с.
  25. Загальні технології харчових виробництв
  26. Загальна технологія харчових виробництв 4к.2с.
  27. Мікробіологія молока і молочних продуктів 3к.1с
  28. Математичні моделі в розрахунках на еом
  29. Методи контролю харчових виробництв
  30. Основи фізіології та гігієни харчування 3к.1с
  31. Отримання доброякісного молока 3к.1с
  32. Прикладна механіка
  33. Прикладна механіка 4к.2с.
  34. Теоретичні основи технології харчових виробництв
  35. Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса
  36. Фізика
  37. Харчові та дієтичні добавки
  38. Фізичне виховання 3к.1с

На русском

  1. Методы контроля пищевых производств
  2. Общая технология пищевых производств
  3. Теоретические основы технологий пищевых производств
  4. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
LiveInternet

Интернет реклама УБС