4.3. Процесс проектирования. Поиск возможных решений
Цель этого этапа - найти возможные решения. На этом этапе инженеру придется хорошенько покопаться в литературе, поразмыслить самому, ознакомиться с существующей практикой и многими другими потенциальными источниками решений. Этот этап редко завершается нахождением полных, взаимно исключающих решений. Чаще результаты будут главным образом частичные решения, касающиеся одного или нескольких шагов на пути к общему решению. Например, поиски инженера, занимающегося разработкой стиральной машины, привели к тому, что он нашел несколько методов стирки (вода и моющее средство, очищающая жидкость, вращательное стиральное движение, низкочастотная вибрация, ультразвук), а также различные механизмы выдержки времени, различные способы получения механического движения при питании агрегата от сети переменного тока, различные способы загрузки и разгрузки, формы, размеры, материалы и пр. Все это - частичные решения. Одни из них можно объединить, другие - нет. На этом этапе инженер должен оценить каждое решение, отбросить негодные, и в конечном счете синтезировать полное решение, представляющее комбинацию частичных решений.
Что представляет собой изобретательность. Обычно главным средством нахождения решения являются собственные идеи инженера, поэтому основной составляющей частью его успеха является изобретательность, т.е. количество, ценность и разнообразие идей. Это качество можно назвать творческим подходом, остротой ума, находчивостью.
Основные составляющие изобретательности.
Знания - та информация, благодаря которой инженер может порождать идеи. Поэтому чем больше запас знаний, тем больше «сырья» для создания решения.
Усилия, которые он применяет: как активно он ищет идеи, степень отдачи в работе.
Способности - природные качества, играющие важную роль в изобретательности.
Метод, которым он пользуется: та манера, которой он следует при порождении идей, например применяемый метод поиска, процедура прохождения решения, которой он следует и т.д.
Изобретательность инженера в значительной степени зависит от используемого им метода и затрачиваемых усилий. Инженер, обладающими низкими способностями к изобретательству (ими он управлять не может ), может компенсировать этой «дефект», приложив больше усилий и применив эффективный метод (их он может контролировать). Для улучшения метода поиска идей, инженер должен натренировать свой мозг на выполнение определенных операций, о которых разговор ниже.
Модель процесса порождения идей. Чтобы описать умственный процесс поисков решений задачи и осветить все ловушки и трудность на этом пути, применим физическую аналогию.
Представим себе, что все кресты на рисунке ниже - это точки в пространстве решений, каждая из которых возможное решение задачи. Чем больше расстояние между точками, тем больше отличаются решения одного от другого.
Соседние точки соответствуют подобным решениям. Желательно, начав поиск в какой-нибудь точке пространства решений, инженер равномерно бы двигался от одного решения к другому, еще лучшему, до тех пор пока не будет найдено безупречное решение. Однако ограниченность ума обычно не позволяет инженеру следовать такому эффективному методу. Вместо этого он часто возвращается, повторяется. Часто принятое решение бывает случайным. Очень часто поиск начинается с существующего решения (точка В на рисунке), шаги в продвижении поиска невелики и мысли теснятся в основном вокруг уже известных решений.
В пространстве решений существуют три типа границ:
1. Граница, соответствующая действительным ограничениям. Некоторые решения находятся вне ограниченной области.
2. Граница, возникшая из-за ограниченных знаний инженера.
3. Граница, возникшая из-за ложных ограничений: некоторое количество решений, достойных внимания, неоправданно и неумышленно исключено самим инженером.
Получается так, что в большинстве случаев область реальных ограничений наибольшая, а область фиктивных - наименьшая.
Существует несколько объяснений тесноты мыслей:
1. Не прилагает достаточных умственных усилий;
2. Ищет модификацию имеющегося решения, а не продумывает все разнообразие принципиально различных решений.
3. Хорошо оценив задачу, старается во всю, но так "сжился" с существующим решением, что трудно отказаться от него и предложить нечто совершенно другое.
4. Естественная тенденция быть консервативным (подсознательное предположение, что крупное изменение в решении нежелательно или запрещено).
Максимизация ценности и разнообразия возможных решений. Какие меры должен принять инженер для повышения собственной изобретательности при решении специальной задачи?
Существуют два основных пути:
1. Получение максимального числа разнообразных решений, из которых можно выбрать, наметив себе границы, подобные показанным на рисунке.
Для того, чтобы сделать это необходимо:
добросовестно попытаться оценить ложные ограничения;
тщательно отобрать действительные ограничения;
расширить свои знания (приобрести дополнительные, касающиеся конкретной задачи, просмотрев литературные и др. источники).
2. Создавая максимально большой район поисков решения необходимо полностью воспользоваться тем, что доступно, чтобы наиболее эффективно определить эту область. То есть, нужно брать образцы решений во всех областях, где есть хоть какая-то возможность найти оптимальное решение.
Для избежания элемента случайности, существуют три метода:
руководствоваться объемом продукции, ее использованием и критериями;
ввести определенную систему поисков;
использовать математические и графические способы, облегчающие нахождение оптимального решения.
Объем продукции, ее использование и критерии как бы очерчивают для инженера некоторую область, в которой нахождение оптимального решения наиболее вероятно.
Сократить элемент случайности - применить определенную систему поисков, то есть так организовать мышление инженера, информационную службу и исследования, чтобы охватить как можно более широкий круг принципиально различных решений. Так, к примеру, инженер может систематизировать свои исследования (переход от рассмотрения одной переменной решения к другой), а также процесс замены, пересмотра и объединения идей.
Дополнительно к трем перечисленным способам существует ряд других вспомогательных средств, которые улучшают способность инженера породить лучшие идеи. Некоторые из них:
1. Приложить необходимые усилия. Творить нельзя без умственных усилий.
2. Не увязайте слишком глубоко в трясине подробностей. Старайтесь вначале мыслить широко, концентрируя свое внимание на решении в целом и откладывая рассмотрение деталей на более поздний срок.
3. Чаще спрашивайте себя: почему? Выясняйте, основные цели поставленной задачи, ограничения, характеристики существующих и предполагаемых решений.
4. Отыскивайте много возможных решений, ценность и разнообразие их, вероятно, будут достигнуты автоматически.
5. Избегайте консерватизма, не смущайтесь радикально отличающихся одна от другой идеи.
6. Избегайте поспешных решений. Некоторые идеи при первом рассмотрении могут показаться плохими или даже бесполезными. Более того, через некоторое время эти идеи могут быть применены после небольшой их модификации. Одним из качеств квалифицированного инженера являются его настойчивость в применении новых идей, радикально отличающихся от всех предыдущих.
7. Избегайте преждевременного удовлетворения. Очень легко оказаться ослепленным блеском первой попавшейся идеи и отказаться от дальнейших активных поисков. Есть отличный способ избежать этого - нужно всегда считать, что имеется лучшее решение, чем то, которое Вам известно.
8. Обращайтесь за идеями к аналогичным задачам.
9. Консультируйтесь с другими, собирая информацию от инженеров, продавцов, заказчиков и др. Такие беседы не только расширяют знания инженера, но и могут натолкнуть его на правильную мысль.
10. Попытайтесь отвлечься от существующих решений, хотя это и не так легко. Существующие решения «давит» своим авторитетом на инженера, однако при определенной дисциплине ума отвлечься от них можно.
11. Попробуйте групповой подход. Этот метод предполагает участие четырех и более человек в нахождении или решения задачи (мозговая атака). Все идеи вносят вклад в нахождение решения, какими смехотворными они не казались вначале. Этот метод довольно эффективен, частично из-за взаимодействия между различными областями знания, а отчасти потому, что поток идей направляет мысль каждого человека по различным каналам.
12. Всегда помните об ограниченности ума в процессе создания идей. Если инженер постоянно отдает себе отчет в том, что могут возникнуть ложные ограничения, старается не быть черезмерно консервативным, не делать поспешных выводов и пр., значит он сделал важный шаг в преодолении тенденций, которые буквально «душат» изобретательность.
Выводы. Поиски возможных решений - творческий этап в процессе проектирования. Запас специальных технических и научных знаний инженера является источником многих возможных решений, но он должен также полагаться на изобретательность для решения многих уникальных задач, для которых общие принципы еще не определены.