- •Основы научных исследований
- •Рецензент в.В. Нестерович, канд. Техн. Наук, доцент
- •Содержание
- •Введение
- •Лекция 1. Вводная. Развитие науки и изобретательства
- •1.1 Основные положения
- •1.2 Подготовка и повышение квалификации научно-технических кадров
- •Лекция 2. Государственная система управления развитием науки и техники
- •2.1 Принципы программно-целевого управления развитием науки и техники
- •2.2 Организационные структуры для осуществления научных исследований и разработок
- •Лекция 3. Технические системы
- •3.1 Диалектика технических систем
- •3.1.1 Системный подход
- •3.1.2 Противоречия, выявляемые при решении технических задач
- •3.2 Жизнь технической системы
- •3.3 Законы развития технических систем
- •3.4 Уровни сложности технических задач
- •Лекция 4. Диалектика технического творчества. Этапы творческого процесса
- •4.1 Уровни творческой деятельности
- •4.2 Психологические особенности научно-технического творчества
- •4.3 Учет психологических факторов при решении творческих технических задач
- •4.4 Основные этапы рационального творческого процесса
- •4.4.1 Оценка целесообразности решения задачи
- •4.4.2 Анализ надсистемы, в которую входит рассматриваемая техническая система
- •4.4.3 Анализ технической системы и ее подсистем, выбор задачи
- •4.4.4Анализ технической задачи
- •4.4.5 Формулировка условий и анализ изобретательской задачи
- •4.4.6 Поиск идеи решения
- •4.4.7 Синтез нового технического решения
- •Лекция 5.Подготовка и проведение научно-технического исследования.
- •5.1 Основные понятия и классификация
- •5.2 Этапы научно-технического исследования
- •5.3 Информационный поиск и составление методики исследования
- •5.4 Научные документы и издания
- •5.4.1 Первичные документы и издания
- •5.4.2 Вторичные документы и издания
- •5.5 Документные классификации
- •5.6 Библиографическое описание источников, использованных в научном исследовании
- •5.7 Организация работы с научной литературой
- •Лекция 6. Предварительная разработка исследования
- •6.1 Общие сведения
- •6.2 Методы эмпирического уровня
- •6.3 Методы экспериментально-теоретического уровня
- •6.4 Методы теоретического уровня
- •6.5 Методы метатеоретического уровня
- •6.6 Гипотезы в научных исследованиях
- •6.7 Доказательства в научных исследованиях
- •6.8 Научная проблема и обоснование темы исследования
- •Лекция 7. Экспериментальые научные исследования
- •7.1 Классификация, типы и задачи эксперимента
- •7.2 Методика эксперимента
- •7.3 Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований
- •7.4 Рабочее место экспериментатора и его организация
- •7.5 Влияние психологических факторов на ход и качество эксперимента
- •7.6 Вычислительный эксперимент
- •7.7 Элементы теории планирования эксперимента
- •Лекция 8. Обработка данных эксперимента и обобщение результатов
- •8.1 Основы теории случайных ошибок и методов оценки случайных погрешностей в измерениях
- •8.1.1 Интервальная оценка с помощью доверительной вероятности
- •8.1.2 Определение минимального количества измерений
- •8.1.3 Проверка наличия грубых ошибок ряда
- •8.2 Методы графической обработки результатов измерений
- •8.3 Методы подбора эмпирических формул
- •8.4 Регрессионный анализ
- •Лекция 9. Оформление, защита и внедрение результатов науных исследований
- •9.1 Отчетные документы
- •9.2 Требования к представлению структурных элементов отчета
- •9.3 Представление результатов нти
- •9.4 Внедрение законченных разработок в промышленность
- •9.5 Эффективность научно-технических исследований
- •Лекция 10. Методы поиска новых технических решений
- •10.1 Основные определения и понятия технического творчества
- •10.2 Ассоциативные методы поиска технических решений
- •10.2.1 Метод фокальных объектов
- •10.2.2 Метод гирлянд случайностей и ассоциаций
- •10.3 Метод контрольных вопросов
- •Мозговой штурм
- •10.5 Синектика
- •Лекция 11. Систематические и другие методы поиска технических решений и активизации творчества
- •11.1 Систематические методы
- •11.1.1 Морфологический анализ
- •11.1.2 Алгоритм решения изобретательских задач
- •11.1.3 Стратегия решения изобретательской задачи по ариз
- •11.1.4 Обобщенный эвристический алгоритм
- •11.2 Другие методы
- •11.2.1Метод организующих понятий
- •11.2.2Метод «матриц открытия»
- •11.2.3Метод десятичных матриц поиска
- •11.2.4Метод оценки оптимальности
- •11.2.5Функционально-стоимостный анализ
- •Заключение
- •Список рекомендованных источников
3.1.2 Противоречия, выявляемые при решении технических задач
Усложнение методов познания и развитие системного подхода обусловлено сложностью самих материальных систем, отражаемых нашим сознанием. В основе всех эффективных подходов к поиску новых технических решений, решению изобретательских задач лежит диалектический метод. В понятиях диалектического материализма мир представляет собой совокупность движущихся, развивающихся систем.
Ядро материалистической диалектики – учение о единстве и борьбе противоположностей, раскрывающее источники и движущие силы всякого развития.
Рассмотрим некоторые понятия и термины, используемые в процессе анализа проблемной ситуации и выявления технических противоречий.
Техническая потребность общества – растущие противоречия между спросом общества на те или иные материалы, источники энергии, средства коммуникации, продукты питания и др. и невозможностью удовлетворить его имеющимися средствами. В ней выражается запрос общества на технические средства, способные разрешить возникшие противоречия.
Техническая необходимость выражает такую ступень познания объекта, когда открывается его сущность, законы действия и существования. Это то, что внутренне присуще самой природе технических систем, определяется их уровнем и характером развития на данном этапе.
Техническая возможность – комплекс материальных факторов, а также определенных знаний работников производства, обеспечивающих реализацию технической необходимости и удовлетворение технических потребностей общества.
Техническая проблема – это отражение ситуации, которая складывается при изучении соотношения между технической необходимостью и наличными техническими возможностями.
Техническая задача – это выражение определенной цели получить тот пли иной эффект от искомого технического решения (разрешения противоречия), воплощающего ту или иную идею (принцип, процесс).
Противоречий в любой технической системе много, все они чрезвычайно разнообразны по форме и проявлениям, имеют преходящий, исторический характер, взаимосвязаны и взаимообусловлены.
Они возникают: между техническими потребностями общества и возможностями данной технической системы (внешние противоречия), между параметрами и элементами технической системы, частями и свойствами элементов (внутренние противоречия). Выявляемые в процессе решения технических задач противоречия можно условно разделить на три типа: административные, технические и физические.
Административные – которые присутствуют первоначально в самом факте возникновения изобретательской задачи, когда нужно что-то сделать, по как это сделать – неизвестно. Их эвристическая (подсказывательная) сила равна пулю, но именно они побуждают к техническому творчеству.
Технические – возникающие между частями и параметрами системы при попытке их изменения: если известными способами улучшать одну часть (параметр), то недопустимо ухудшается другая часть (параметр).
Физическими называют противоречия, заключающиеся в предъявлении к одной и той же части системы взаимно противоположных требований. В такой ситуации возникает парадокс, присутствующий всегда в изобретательской задаче. Физические противоречия являются причиной технических.
Техническое противоречие это и всевозможные несоответствия и диспропорции между различными характеристиками взаимодействующих элементов в разнородных системах связей и отношений. Они возникают
в отдельных объектах и во взаимодействии между ними,
между техническими средствами и обрабатываемым предметом,
между характеристиками объекта и работающим с ним человеком,
между техническими потребностями, необходимостью и возможностями.
Внутренние технические противоречия –это диалектическое взаимодействие, борьба противоположных сторон данного технического объекта из-за несоответствия характеристик элемента функциям технического объекта, несоответствием системы связи элементов внутри технического объекта и т.д. Например, дальнейшее увеличение напряжения линий электропередачи постоянного тока (до 1500 кВ и выше) в целях уменьшения потерь электрической энергии приводит к большим техническим трудностям, связанным с созданием надежно работающих преобразователей в начале и конце линии, и к удорожанию всего технического объекта.
Внешние технические противоречия – это противоречивые отношения данного технического объекта
с другими техническими объектами, работающими в той же технологической цепи внутри отрасли или вне ее, и не имеющими между собой жесткой связи,
а также противоречивые отношения объекта с окружающей средой и живой природой.
При решении технических задач необходимо разделять технические противоречия на главные и второстепенные. Начинать решать задачу необходимо с разрешения главных технических противоречий. Разработчику новой техники необходимо постоянно помнить, что источниками развития технического объекта являются технические противоречия. Они непрерывно возникают и изменяются (в основном под действием новых требований главных источников развития). Правильное выявление технических противоречий, а также правильное разделение их на главные и второстепенные определяет успех решения любых технических задач.
Изучение проблемной ситуации – это, прежде всего, выявление технических противоречий. Только после этого возможна формулировка определенной задачи.
В структуру сознательно сформулированной технической задачи входят:
указания на искомый результат,
определение условий функционирования будущего объекта,
технические условия реализации,
указания на предполагаемые пути и способы решения задачи.
Результатом разрешения технического противоречия становится создание технического объекта (системы), представляющего органический синтез нового технического решения и элементов прежних решений в новом целом.