- •Часть I
- •1. Техника и инженер
- •1.1. Необходимость обучения методам нтт
- •1.2. Этапы инженерной деятельности
- •1.3. Роль инженера на современном производстве
- •1.4. Внутренняя структура инженерной деятельности
- •1.4. Разделение функций инженерного труда
- •1.5. Изобретательская деятельность
- •1.6. Понятие об открытии, изобретении и рационализаторском предложении
- •2. Психология творчества
- •3. Эвристические методы
- •3.1. Из истории эвристических методов
- •3.2. Граница между эвристическими методами, логикой и интуицией
- •4. Методы мозговой атаки
- •4.1. Использование возможностей подсознания
- •4.2. Метод прямой мозговой атаки
- •4.3. Метод обратной мозговой атаки
- •Пример анализа недостатков прототипа
- •4.4. Комбинированное использование методов мозговой атаки
- •Форма положительно-отрицательной оценки идей
- •5. Синектика
- •6. Эвристические методы конструирования
- •7. Морфологический анализ и синтез технических решений
- •7.1. Морфологическая комбинаторика
- •7.2. Постановка задачи и построение конструктивной функциональной структуры
- •7.3. Составление морфологических таблиц
- •7.4. Выбор наиболее эффективных технических решений
- •Условная морфологическая таблица
- •8. Методы проектирования
- •8.1. Проектирование как трехступенчатый процесс
- •8.1.1. Дивергенция
- •8.1.2. Конвергенция
- •8.2. Методы исследования структуры проблемы (трансформация)
- •8.2.1. Матрица взаимодействий
- •План действий:
- •8.2.2. Сеть взаимодействий
- •8.2.3. Анализ взаимосвязанных областей решения (aida)
- •8.2.4. Трансформация системы
- •8.2.5. Проектирование нововведений путем смещения границ
- •8.2.6. Проектирование новых функций
- •8.2.7. Определение компонентов по Александеру
- •8.2.8. Классификация проектной информации
- •8.3. Методы оценки (конвергенция)
- •8.3.1. Контрольные перечни
- •8.3.2. Выбор критериев
- •8.3.3. Ранжирование и взвешивание
- •8.3.4. Составление технического задания
- •8.3.5. Индекс надежности по Квирку
- •Часть I
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3. Эвристические методы
3.1. Из истории эвристических методов
Выдающиеся ученые много раз задумывались над тем, какие методы особенно пригодны для решения определенных инженерных задач. Правда, многие идеи, размышления не были зафиксированы, многие познания потерялись, так как потомки удивительным образом еще незадолго до этого интересовались только тем, какие результаты были достигнуты, но, к сожалению, мало интересовались тем, какие методы привели к цели. В связи с этим стоит сделать экскурс в историю. Тогда лучше можно будет понять, что мы имеем в настоящее время.
Первое учение об эвристических методах было разработано и введено в практику Сократом (469—399 годы до н. э.). Как философ он ставил себе цель преподавать не готовую систему, а метод, с применением которого можно разрабатывать системы. Его интересовала не структура (строение) системы, а рекомендация о том, как действовать при ее построении. При этом он предпочитал беседу, дискуссию, в ходе которой содействовал своим собеседникам в размышлениях. Тем самым они распознавали (синтезировали) свои идеи, а также их противоречия, что в целом способствовало развитию идей.
Первое подробное учение о методах рассмотрения и решения новых задач было написано Архимедом (287—212 годы до н. э.), одним из величайших математиков и инженеров античности. В его «Учении о методах механики» говорится о том, как специфически он действовал при решении задач. С помощью механических представлений - сейчас мы говорим в таких случаях о моделях - находились предположения, гипотезы, которые затем можно было точно доказать математически.
Искусство решения трудных проблем, для которых не существует простых и легко выбираемых способов, получило свое название «Эвристика» от широко известного ликующего возгласа Архимеда («эврика»—«нашел») в момент, когда он понял, как можно точно определить объем короны царя (тела неправильной формы).
Для обобщения эвристических методов много сделал еще Папп, который работал в начале IV века н. э. в музее Александрии. Он изложил основные результаты античных математиков, а также рассказал о том, как работал Евклид при поиске математического доказательства. Такие методы, в отличие от логических, он объединил под условным названием «Эвристика». Таким образом, уже в древности с развитием науки возникли методические сборники о том, как нужно действовать, если задачу заранее нельзя решить с помощью известных математических или логических методов. Последующий упадок античных наук привел к забвению и методического искусства в решении проблем,
Только Галилей (1564—1642 гг.) и Фрэнсис Бэкон (1561— 1626 гг.), родоначальники материализма нового времени, в своих трудах познакомили вновь расцветающую науку с прежними эвристическими подходами. Методические предложения Бэкона были еще очень спекулятивны и незначительно повлияли на развитие науки. Галилей, напротив, разработал экспериментальные методы и тем самым стал основателем науки о физике.
В 1250 г. испанский философ Раймунд Луллий спроектировал систему, с помощью которой можно было комбинировать некоторые принципы и основные понятия и тем самым получить все познания, к которым вообще способен человеческий разум. Чтобы облегчить комбинирование и сделать его более удобным в обращении, Луллий обозначил понятия буквами, цифрами или рисунками, нанесенными на вращающиеся четырехугольники и окружности, что позволило механически или автоматически получить различные комплексии (комбинации). Конечно, этот метод был чисто спекулятивным, принципы и понятия не были научно обоснованы, а вся методика была поставлена на службу религии.
Вторую систему создал французский философ и математик Рене Декарт (1596—1650 гг.). В своем известном труде «Правила для руководства ума» он предложил метод, с помощью которого все проблемы путем разложения на простые составные части можно свести к математическим, а все математические — к алгебраическим задачам. Для алгебраических задач Декарт хотел разработать универсальный метод решения. Труд остался незаконченным. Такая судьба постигла бы его и в настоящее время.
Луллий и Декарт оказали влияние на Готфрида Вильгельма Лейбница (1646—1716 гг.), выдающегося мыслителя и основателя Академии наук в Германии. Он поставил себе цель: создать логику изобретения. Под этим он понимал искусство пользоваться разумом так, чтобы «оценивать не только явное, но также и изобретать, открывать скрытое». Это должна была позволить комбинаторика, свободная от спекуляции: «путем комбинирования немногого можно составить бесконечное». В своей диссертации «О науке комбинаторики» он обосновал запланированное искусство изобретения, над усовершенствованием которого работал всю свою жизнь. Подчеркнем чрезвычайную важность идеи Лейбница об общем для всех специальностей научном языке.
Нельзя найти универсального метода для творческой работы. Это было бы больше, чем найти «философский камень». Однако идеи Луллия, Декарта и Лейбница оказались весьма перспективными. Комбинаторика как метод мышления и в нашем столетии нашла широкое применение. Уже в 1932 г. Вильгельм Оствальд показал, как полезны могут быть комбинации для получения изобретений. Фриц Цвикки, американский астроном, родившийся в Швейцарии, назвал этот метод «морфологическим анализом» и применил его сначала для поиска всех возможных классов звезд. Позднее с помощью этого метода он разработал несколько новых астрономических приборов для наблюдения и затем комбинаторно установил (классифицировал) все мыслимые в настоящее время принципы построения движителей и двигателей летательных аппаратов.
Наш обзор предыстории позволяет сделать выводы.
1. Не все задачи, которые ставят наука и техника, можно решить с помощью имеющихся в настоящее время средств и методов логики и математики, так как эти задачи требуют открытий и изобретений нового.
2. Для решения многих проблем, которые нельзя решить логически, можно предложить методические правила и рекомендации, которые не с гарантией ведут к цели, но значительно повышают вероятность успеха, целеустремленность и эффективность работы. Они называются «эвристическими методами».
3. Не может быть всеобщего и универсального, применяемого в неизменяемом виде во всех случаях метода.
4. Рекомендуется пользоваться набором эвристических методов, особенно оправдавших себя при решении творческих проблем. Представляется также целесообразной теоретическая разработка новых, до сих пор неизвестных методов.
В последнее время, и прежде всего за последние 40 лет, чрезвычайно возрос интерес к наборам эвристических методов. Работы велись в трех основных направлениях, которые, можно предположить, будут иметь место в обозримом будущем.
1. Сбор и систематизация эвристических методов, приведение их к виду удобному для широкого использования инженерами и научными работниками.
2. Разработка действующих программ, реализующих пока простые эвристические методы в автоматическом режиме.
3. Создание диалоговых систем, с помощью которых исследователь и инженер эвристическими методами решают свои проблемы в непосредственном взаимодействии с ЭВМ.
.