Основы инженерного творчества(Суздальцев А.И

- составление отредактированного списка выдвинутых идей 10 –

20минут;

-проведение сеанса критики группой критиков – 20 – 30 минут. Таким образом, общая продолжительность сеанса мозговой атаки

не должна превышать двух часов.

Сам сеанс мозговой атаки группой генераторов проводится по определѐнным правилам:

-каждый участник должен стремиться высказать максимальное число идей, не заботясь об их реализуемости, главное требование – их разнообразие;

-формулировать идеи следует как можно лаконичнее и яснее, не заботясь о деталях и способах реализации;

-абсолютно запрещается любая критика высказанных другими участниками идей, даже самых фантастических и сумасбродных, за то приветствуется их развитие, модификация и комбинирование с другими высказанными идеями;

-каждый должен настроить себя на доверительные свободные отношения со всеми участниками группы, поддерживать юмор, шутки, но ни в коем случае не допускать высмеивания высказанных идей

итем более их авторов.

Эффективность мозговой атаки в большой степени зависит от ведущего и состава постоянного ядра группы.

Ведущий с помощью постоянного ядра группы должен создать во время мозговой атаки атмосферу доброжелательных дружеских отношений между участниками. Очень желателен юмор, шутки, но это не должно становиться самоцелью и уводить от предмета обсуждения. Роль ведущего схожа с ролью тамады за праздничным столом.

Во-первых, он должен чѐтко, ясно и лаконично, не прибегая к специальной терминологии, изложить задачу, чтобы она была понятна и дилетанту.

Во-вторых, он должен, не жалея эмоций и не боясь преувеличений, убедить участников группы в важности еѐ решения.

В-третьих, он должен неукоснительно следить за соблюдением всеми участниками «правил игры» и жѐстко пресекать все критические высказывания по предлагаемым участниками сеанса идеям, какими бы абсурдными они не казались, но при этом воздерживаться от приказного тона, сохраняя атмосферу дружеской непринужденности.

В-четвѐртых, он должен умело заполнять паузы, возникающие в ходе сеанса, либо сам высказывая какие-либо идеи, либо побуждая к этому других членов группы. Если же группа «зациклилась» на ка-

50

ком-то одном направлении решения задачи, он должен увести от него, предложив какую-то новую, пусть даже абсурдную или фантастическую идею.

В-пятых, он должен решительно, но не нарушая общей доброжелательной атмосферы, пресекать длинные выступления, отводя для высказывания идеи не более минуты. И, наконец, он должен следить за общим регламентом сеанса.

Сеанс мозговой атаки группой критиков проводится в той же последовательности, но с высказыванием каждым участником группы критических замечаний по каждой выдвинутой идее из группы генераторов, причѐм критика осуществляется по факторам, устанавливаемым руководителем. Фиксировать высказываемые в ходе сеанса идеи и критические замечания лучше всего с помощью диктофона. В крайнем случае допускается, чтобы каждый из участников сам записывал свои идеи, хотя при этом несколько теряется динамизм сеанса, а некоторые из них, особенно высказываемые в ходе развития идеи, выдвинутой другим участником, могут потеряться.

Важным этапом мозговой атаки является составление отредактированного списка высказанных идей. Редактирование выдвинутых в ходе мозговой атаки идей должно производиться в присутствии обоих групп, чтобы каждый автор мог лично принять участие окончательном редактировании выдвинутых идей. При этом отнюдь не запрещается вводить любые поправки в формулировки, зафиксированные в ходе сеанса. Более того, можно выдвигать и новые идеи, возникшие в ходе обсуждения уже зафиксированных идей. Одновременно с редактированием формулировок идей производится их классификация.

При проведении учебных занятий по этому методу автор данного учебного пособия использует для записи и редактирования идей двух протоколистов из числа студентов.

Рекомендуется разделять все высказанные идеи на четыре класса:

-наиболее приемлемые и легко реализуемые идеи;

-наиболее эффективные и перспективные идеи, выполнимые в принципе, но требующие для реализации существенных материальных затрат и времени;

-явно невыполнимые, фантастические и абсурдные идеи;

-прочие идеи (промежуточные между вторым и третьим класссами).

Для дальнейшей разработки и развития используют идеи первых двух классов. Выбор между ними определяется допустимыми затратами материальных ресурсов и времени на реализацию решения

51

данной задачи. Но нельзя отбрасывать и идеи третьего и четвѐртого классов. Они должны остаться в общем списке отредактированных идей, поскольку именно они являются наиболее неожиданными и нетрадиционными и могут вызвать ассоциации, приводящие к вполне реализуемым, но столь же нетрадиционным идеям. Особенно это касается идей четвѐртого класса, которые только на первый взгляд могут показаться невыполнимыми, поскольку членам группы могут оказаться неизвестными те или иные физико-технические эффекты, с помощью которых эти идеи можно реализовать (ведь общее число уже известных физико-технических эффектов достигает нескольких тысяч и ни один человек не может держать их в памяти).

К настоящему времени разработан целый ряд модификаций метода мозговой атаки. Описанный выше вариант получил название прямой мозговой атаки, поскольку направлен на решение прямой задачи – создание нового технического объекта. В отличие от него вариант обратной мозговой атаки имеет целью выявление недостатков какого-либо реального технического объекта или полученного ранее технического решения.

Основная концепция мозгового штурма – дать новым идеям выход из подсознания. Она базируется на популярной у многих психо-

логов теории Фрейда, которая состоит в том, что управляемое сознание человека является лишь тонким наслоением над подсознанием, которое неподконтрольно сознанию, но обладает огромным могуществом. Именно оно определяет психологический тип человека, его неосознанные желания и стремления. Именно в нѐм скрыта интуиция и источник неожиданных «озарений», на которые так часто любят ссылаться большие учѐные и изобретатели. А значит, именно там надо искать самые нетривиальные и эффективные решения. Весь вопрос в том, как сделать их доступными для сознания, т. е. извлечь из подсознательного уровня на сознательный. На его решение и направлены данные методы.

Однако методы мозгового штурма никак не систематизируют процесс поиска. Напротив, фактически делается всѐ возможное, чтобы увеличить его хаотичность. Поэтому нет никакой гарантии того, что среди выдвинутых в процессе мозгового штурма решений окажется и самое эффективное решение.

2.2.3. Метод фокальных объектов

52

Этот метод состоит в том, что признаки нескольких случайных объектов переносят на совершенствуемый объект. В результате получаются необычные сочетания, позволяющие преодолеть психологическую инерцию. Пусть мы совершенствуем объект «карандаш», а случайный объект «тигр». Получаются сочетания: полосатый карандаш, хищный карандаш, клыкастый карандаш и т.д. Развивая эти идеи, иногда приходят к оригинальным решениям.

2.2.4. Метод морфологического анализа и синтез технических решений

Этот метод был впервые предложен швейцарским астрофизиком Ф. Цвики в 1942 г., когда он, эмигрировав в США, был привлечѐн к работе над реактивным двигателем. В то время мощными баллистическими ракетами ФАУ-1 располагала только фашистская Германия, которая надеялась с их помощью победить Великобританию. Реактивных самолетов не было ни у кого, но было известно, что в Германии ведутся работы по их созданию. США, готовясь вступить в войну с Германией, не могли допустить столь явного преимущества Германии в вооружении. Поэтому параллельно с широко известной программой по созданию атомного оружия, к которой помимо американских учѐных были привлечены ведущие европейские физики, эмигрировавшие в США в начале Второй мировой войны, была развѐрнута и программа по разработке реактивных двигателей для самолетов и баллистических ракет дальнего действия. К ней также были привлечены и ведущие европейские ученые, находящиеся в Соединенных Штатах и знакомые с этой проблемой. В их числе был и Ф. Цвики.

Работая над проектом, он столкнулся с огромным числом возможных вариантов реализации реактивного двигателя. Это касалось и выбора вида топлива, и способов создания необходимого давления в камере сгорания, и выбора принципиальной конструктивной схемы, и многих других аспектов. Все известные варианты конструкции также были мало исследованы и допускали бесчисленное число возможных усовершенствований и изменений. Возникли вопросы: сколько же всего возможно принципиально различных вариантов, и не находятся ли наилучшие решения среди множества ещѐ неизвестных вариантов? Именно для ответа на эти вопросы Цвики и разработал метод

53

морфологического анализа и синтеза технических решений, позволяющий упорядочить поиск новых вариантов решений.

Метод состоит в том, что строится многомерная таблица (которую Цвики назвал «морфологическим ящиком»), в первом столбце указываются все существенные признаки объекта, влияющие на его конструкцию (в морфологической таблице, построенной Цвики для реактивного признака, он выделил 11 таких существенных признаков, куда входили и перечисленные выше). А в остальных столбцах против соответствующих признаков располагались возможные варианты их реализации. Для разных признаков число возможных реализаций может быть разным. При этом отличия различных вариантов реализации должны быть достаточно существенными, а сами варианты как можно более разнообразными. При составлении этих вариантов рекомендуется не заботиться об их практической осуществимости уже имеющимися техническими средствами, важно, чтобы они были принципиально осуществимы (если не сейчас, то в будущем). Общее число возможных вариантов технических решений, согласно этой таблице, определяется числом возможных сочетаний различных вариантов признаков между собой, которое равно произведению числа вариантов по каждому признаку. В частности, для реактивного двигателя Цвики получил 36 864 варианта.

Конечно, не все комбинации различных вариантов признаков совместимы между собой, и далеко не все реализуемы. Но если при составлении таблицы есть уверенность, что не пропущен ни один существенный признак, а по каждому признаку в таблицу включены все наиболее интересные варианты реализации (пусть даже и экзотические), то среди всех вариантов, полученных по данной таблице, обязательно будут находиться и совершенно неизвестные ещѐ варианты, в том числе и наиболее эффективно решающие поставленную задачу.

Когда в конце войны американцы захватили техническую документацию на ракеты ФАУ-1 и ФАУ-2 (производство последней началось уже в конце войны), а также первые немецкие реактивные самолеты, то оказалось, что среди вариантов, предсказанных морфологической таблицей Цвики, были реактивные двигатели и ФАУ-1, и ФАУ-2, и реактивные самолеты, конструкции которых немцы тща-

54

тельно засекречивали. Этот факт стал весьма солидным аргументом в пользу широкого признания метода морфологического анализа и синтеза как весьма эффективного метода инженерного творчества, позволяющего упорядочить синтез разнообразных вариантов технических решений и компактно отобразить (фактически на одном листе) огромное число возможных вариантов.

Рассмотрим в качестве примера построение морфологической таблицы для достаточно простого и всем известного объекта. Пусть это будет нож [9]. Это ручной инструмент, основное назначение которого – резать различные материалы. Основные элементы, из которых он состоит: лезвие и рукоятка. Поэтому в качестве основных существенных признаков следует выбрать:

-материал лезвия;

-материал рукоятки;

-форма лезвия;

-способы безопасного ношения и хранения;

-выполняемые дополнительные функции.

Можно ограничиться этими признаками, хотя для выполнения функции резания известно и множество других инструментов (пилы, резцы, стамески, долота, быстро движущаяся замкнутая гибкая металлическая лента, заострѐнная с одного ребра и натянутая между двумя быстро вращающимися барабанами, а также такие экзотические способы резания, как резание лазерным лучом, остронаправленным пучком плазмы, тонкой струѐй воды под высоким давлением, электроискровой способ резания электропроводящих материалов и т. п.). В итоге получается морфологическая таблица (табл. 2.1). В этой таблице явно не исчерпаны все возможные альтернативные варианты по некоторым признакам (особенно по дополнительным функциям). Можно ввести и дополнительные признаки (например, способы крепления для ношения). Однако даже в таком виде данная таблица позволяет получить N=5*5*4*4*5=2000 различных комбинаций, т. е. возможных вариантов технических решений. Конечно, далеко не все из них будут практически целесообразны и смогут найти применение (например, вряд ли смогут найти практическое применение ножи с металлическими рукоятками и деревянными, костяными или каменными лезвиями, но изготовить их можно).

55

								Таблица 2.1
			Морфологическая таблица объекта «нож»
	№ при-	Наимено-			Альтернативные варианты
	знака	вание		1	2	3	4	5
	1	Материал		Металл	Пластмасса	Кость	Камень	Дерево
	2	Материал		Металл	Пластмасса	Кость	Дерево	Комбинации
		рукоятки						материалов
				Прямоли-	Криволи-	Обоюдо-
				нейное с	нейное с
						острое с	Треуголь-
		Форма		односто-	односто-
	3					парал-	ное обою-
		лезвия		ронней ре-	ронней ре-
						лельными	доострое
				жущей	жущей
						кромками
				кромкой	кромкой
		Способ				Лезвие	Лезвие
							вдвигается
		безопас-		Открытое	Лезвие в	складыва-
	4	ного	но-	лезвие без		ется на	в рукоятку
					чехле		и выталки-
		шения	и	чехла		шарнире в
							вается пру-
		хранения				рукоятку
							жиной
		Выпол-			Открывает	Открывает
		нение до-		Вытаски-	металличе-	металличе-	Вскрывает	Отворачивает
	5	полни-		вает пробки	ские проб-	ские	жестяные	винты и шу-
						крышки на	консерв-
		тельных		из бутылок	ки на бу-	стеклян-	ные банки	рупы
		функций			тылках
						ных банках

Таким образом, даже для такого простого объекта, как нож, можно получить 2000 вариантов возможных технических решений, которые отображаются компактной таблицей из 5 столбцов и 5 строк. Для сложных же объектов число возможных вариантов может достигать миллионов. В этом одновременно заключается и достоинство, и главный недостаток метода. Достоинство состоит в уверенности, что в таблице отражены все возможные варианты, соответствующие выбранному множеству существенных признаков, и все они отображаются компактной таблицей. Недостатком является очень большое количество представленных в таблице вариантов и отсутствие какихлибо средств отбора из них практически применимых вариантов, не говоря уже о наиболее эффективных (кроме тривиального и неэффективного метода сплошного перебора).

56

Появление и широкое внедрение в инженерную деятельность мощных персональных ЭВМ, которые могут достаточно быстро осуществить перебор даже миллионов вариантов, возродило интерес к данному методу. Однако при этом возникает проблема разработки формальных критериев эффективности вариантов технических решений и оценки их количественных значений для предлагаемых морфологической таблицей вариантов.

2.2.5. Метод контрольных вопросов

В этом методе поиск направляется списком наводящих вопросов. Такие списки предлагались разными авторами и у каждого из них своя последовательность и свои вопросы. Их количество различно и колеблется в пределах 40 – 120. Типичные вопросы: а если сделать наоборот, а если изменить форму, а если взять другой материал и т. д.

2.2.6. Метод синектики

Этот метод предложил в 1960 году У. Гордон, создав в США фирму «СИНЕКТИС». В основу метода положен метод мозгового штурма, но этот метод ведѐт профессиональная группа, которая от штурма к штурму накапливает опыт решения задачи. Здесь допустимы элементы критики и,главное, предусмотрено обязательное использование 4-х специальных правил, основанных на аналогии :

-прямой (как решаются задачи, похожие на данную);

-личной (попробуйте войти в образ данного в задаче объекта и порассуждайте с этой точки зрения);

-символической (дайте в двух словах образное представление – определение сути задачи);

-фантастической (как эту задачу решили бы сказочные персона-

жи).

Фирма сотрудничает с промышленными предприятиями, корпорациями и высшими учебными заведениями, обучая синектическому штурму инженеров и студентов.

Обучение синектике длится несколько недель.

Рассмотренные шесть методов являются универсальными, их можно применять для решения любых задач: научных, технических, организационных и т. д. Их принципиальный недостаток – непригодность при решении достаточно трудных задач. Штурм даѐт на поря-

57

док больше идей, чем обычный метод проб и ошибок. Но этого мало, если цена задачи 10000 или 100000 проб. Попытки их комбинирования не дают существенного нового результата.

2.2.7. Метод направленного поиска

Этот метод создан в СССР и его родоначальником является Г.С. Альтшуллер. Начало относится к 1946 году, позднее метод получил название ТРИЗ (теория решения изобретательских задач). Он принципиально отличается от методов проб и ошибок и всех их модификаций. Основная идея ТРИЗ: технические системы возникают и развиваются не «как попало», а по определѐнным законам, которые можно познать и использовать для сознательного решения изобретательских задач без множества проб и ошибок. Основным рабочим механизмом ТРИЗ является АРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач) и система изобретательских стандартов [1, 2, 18].

Решение задачи по АРИЗ идѐт планомерно шаг за шагом по чѐтким правилам: строят модель задачи, определяют имеющиеся вещественно – полевые ресурсы, составляют идеальный конечный результат, выявляют и анализируют технические, а затем физические противоречия, прилагают к задаче операторы необычных, смелых, дерзких преобразований, специальными приѐмами гасят психологическую инерцию и формируют воображение. Этому методу посвящена третья глава данного пособия.

2.3. Талантливое мышление по Г.С. Альтшуллеру

Сильное воображение позволяет эффективнее применять оператор РВС (размер-время-стоимость) по АРИЗ (см. гл. 3). Но и применение его, в свою очередь, развивает воображение. Г.С. Альтшуллер не раз подчеркивал, что АРИЗ не просто организует мышление, он организует талантливое мышление [2].

Что же это такое – талантливое мышление?

Обратимся к следующей задаче.

Есть катер, на котором поставлен абсолютный рекорд скорости. Он имеет идеальную форму, лучшие двигатели. Как установить новый рекорд, намного (на 100 – 200 км/ч) превысив имеющиеся показатели?

58

Воображение обычного изобретателя послушно рисует существующий рекордный катер. Включается мысленный экран, на нем возникает четкое изображение. В этот исходный образ воображение начинает вносить различные изменения. Слабый изобретатель подолгу рассматривает каждый вариант, дело идет медленно. Варианты (даже десятый, пятнадцатый) лишь немногим отличаются от исходного образа. «Может быть, удлинить корпус? Придать корпусу более обтекаемую форму? Поставить более мощный двигатель?..». Сильный изобретатель смелее перебирает варианты: на мысленном экране быстро сменяются рисунки, появляются необычные картинки. Вариант шестьдесят седьмой: «А если покрыть корабль чем-то вроде гепардовой шкуры: ведь не случайно же гепард бегает быстрее других сухопутных животных. Может быть, мех помогает сохранять плавность обтекания, не дает образоваться вихрям?» (Кстати, советскому изобретателю Г.Н. Сутягину было выдано авторское свидетельство № 464 716 на «поверхность, обтекаемую жидкостью или газом». В

описании изобретения сказано: «...с целью снижения сопротивления трения... облицовка ее (поверхности) выполнена из искусственного меха, ворсистых тканей и т. п. материалов»).

Технические системы существуют не сами по себе. Каждая из них входит в надсистему, являясь одной из ее частей и взаимодействуя с другими ее частями; но и сами системы тоже состоят из взаимодействующих частей – подсистем. Первый признак талантливого мышления – умение переходить от системы к надсистеме и подсистемам. А для этого должны работать три мысленных экрана (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Мысленные экраны

59