От идеи к изделию. Руководителю проектно-конструкторских работ

Методы технического творчества

Компьютеризация инженерного и технического творчества и др. Теория проектирования новой техники является составной частью обобщающей науки о технике, называемой технознанием или техноведением.

Инженерное творчество и поиск инженерных решений

В настоящее время современное общество весьма сильно зависит от своих инженеров и техников. За истекшие годы инженеры решили большое число проблем, связанных с индустриализацией, и эти достижения получили широкое распространение. Но, что еще более важно, стало обычным, что экономика передовых стран получает от инженеров все больше и больше новых решений. Общество полагается не только на прежние решения, осуществление которых продолжается, но и постоянно требует от своих инженеров новых творческих идей. Экономическое благосостояние окажется под угрозой, если инженеры прекратят поиски новых, лучших способов изготовления вещей.

Создание новой техники - путь долгий, трудоемкий, затратный и рискованный - поэтому в особенности частный исполнитель старается сократить его, и говорит, что их «компания - заточена на результат, поэтому мы чаще всего работаем с конкретными исполнителями, а не с государственными предприятиями, и никаких технических трудностей при прототипировании и отработке нового или модернизированного наукоемкого изделия не будет». «Деньги инвесторов мы не дадим транжирить - надо ускорять проектные работы» - и их ускоряют с печальными последствиями при выявлении неявных ошибок и явных мелочей, по доводке и модернизации наукоемких изделий. Есть частные исполнители, которые не занимаются поиском научно технических решений, не особенно продумывают их, и даже не составляют технического задания.

Отказ от производства товаров с коротким сроком эксплуатации является ключом к сокращению объемов мусора на свалках и снижению затрат граждан на покупку товаров. Обеспечение качества продукции должно стать комплексной государственной политикой, предусматривающей не только кнут, но и пряник; не только обязательства, но и внедрение качества как базовой ценности для всего общества.

Проблема научно-технического поиска технических и технологических решений становится решающей в рыночных условиях, когда жизнеспособность предприятий в основном зависит только от них самих.

В практики инженерной деятельности, на начальных этапах разработки, для обеспечения требуемого качества и новизны изделий, важно проводить сравнение альтернативных вариантов технических решений и осуществлять обоснованный выбор наиболее предпочтительного (рационального) из них.

Определение требований к устройству нового изделия: на этом этапе необходимо определить основные функциональные требования к нему, а также определить критерии на его проектирование.

Определение доступных технологий: необходимо изучить доступные технологии и материалы, которые могут быть использованы на различных этапах создания нового изделия.

Ключевое значение в вопросах обеспечения качества нового изделия играют ранние этапы проектирования, так как в них определяется схема построения изделия и основные характеристики, в том числе и технологические.

Проектирование является важнейшим этапом жизненного цикла изделия, в процессе которого закладывается основные качественные показатели создаваемого продукта. На практике, на этапах разработки изделий, разработчик, в подавляющем большинстве случаев опирается на личный опыт и интуицию (учитывая данные по изделиям-прототипам).

Однако, такое положение дел ведет к ошибкам прогноза получаемого результата и к ограничению итогового качества изделий, так как при низком уровне подготовки специалиста разработчика в конкретной области науки и техники, прямое копирование (реверс-инжиниринг), без понимания особенностей построения конструкции прототипа, его физических, технологических и других тонкостей “НОУ-ХАУ”, приводит к отрицательному интегральному результату (копия как правило хуже оригинала). А в случаях, когда разработчик, исходя из неких нетехнических соображений, пытается "доработать" или "видоизменить" прототип, не имея фундаментального понимания особенностей работы и построения конструкции прототипа, приводит к удорожанию разрабатываемого изделия и/или снижению итогового качества (следствие низкой квалификации).

Технический уровень и качество новых изделий все¬цело зависят от профессионального уровня и качества работы конструктора, результат труда, которого определяет, в какой мере он воплотил в реальном изделии соответствующие техническому заданию (ТЗ) требования и предложения. Решение вопросов конструирования на высоком уровне зависит от профессиональной компетентности конструктора.

Сейчас остро встает вопрос внедрения научных основ поиска инженерных решений. При прежнем механизме хозяйствования в СССР (социализме) повышенные затраты, связанные с первым периодом производства, подлежали возмещению из средств единого фонда науки и техники. В условиях нового рыночного механизма (“блатного феодализма”^*) хозяйствования дополнительные затраты, вызванные просчетами или недоработкой на стадиях разработки и технической подготовки производства, должны компенсироваться из прибыли предприятия, что отрицательно сказывается на результатах его деятельности. Это вызывает необходимость использования в деятельности исследователей, конструкторов, технологов, метрологов, экономи¬стов, менеджеров и специалистов по маркетингу новых методов поиска конструктивных и технологических решений на всех стадиях разработки и по¬становки продукции на производство. Достичь мастерства инженерного поиска новых технических решений должна большая часть трудоспособного населения, но практически только малая обученная часть населения может овладеть этим мастерством.

Поиск оптимальных инженерных решений является крайне важной областью творческой деятельности, особенно в условиях, когда последствия выбора определенного курса могут привести к очень серьезным в экономическом, социальном и экологическом плане результатам.

Примерно каждая четвертая заявка, поданная в мире в 1980 году, приходилась на советского изобретателя. Такой невиданный подъем творческой активности не случаен. Это закономерное следствие социально-экономических условий, в которых творил изобретатель в нашей стране, получая денежные вознаграждения, льготы и т.п.

Незнание методов инженерного творчества, неумение их применять привело к тому, что в России из 150 000 научно-исследовательских разработок, приблизительно две трети прерываются на стадии проектирования или испытания опытного образца, огромные средства при этом затрачиваются впустую. Из 50 000 разработок, доходящих до стадии внедрения, лишь 1000 находили более или менее широкое применение. Таким образом, из 150 000 разработок жизненными оказываются менее 0,7%. Это все равно, что из 150 ежедневно вылетающих самолетов в аэропорту принимается один, а остальные разбиваются при взле¬те. Из приведенного примера можно судить об эффективности разработок, не подкрепленных знанием методов поиска инженерных решений.

Цель освоения дисциплины - методов поиска инженерных решений

При проведении научных исследований и технических изысканий инженеру приходится ежедневно принимать решения, генерировать идеи, оценивать и выбирать лучший вариант. При этом необходимо учесть большое число параметров, ограничения к объектам исследования и выбрать из многих вариантов наилучший по многим критериям.

• - Развитие абстрактного, ассоциативно-образного и систематического мышления при решении инженерных задач.
• - Развитие способности творческого мышления при синтезе новых технических систем.
• - Формирование способности целенаправленного поиска и выбора новых технических решений. Придумывают новое техническое решение своей идеи.
• - Приобретение знаний, умений и практических навыков в области анализа и синтеза новых технических решений на начальных стадиях проектирования технических систем.

Экспертные методы оценки новых технических решений: применяются в случаях, когда объект оценки достаточно прост или весьма сложен на столько, что аналитически учесть и описать влияние многих факторов с приемлемой точностью практически невозможно. Экспертные методы оценки являются наиболее распространенными методами, применяемым в научно-технических областях и достаточно широко применяется как инструмент прогнозирования.

Экспертные методы разделяют на две группы: индивидуальные и коллективные, при этом они имеют ряд важных различий.

При индивидуальной экспертной оценке в основном используют различные логико-эвристические методы: морфологический анализ, попарное сравнение вариантов, интервью, аналитические оценки и другие. Метод интервью, например, предполагает взаимодействие с экспертом, в ходе которого по заранее разработанному регламенту перед экспертом ставят вопросы относительно оцениваемого объекта. Эффективность такой оценки в определенной степени зависит от способности эксперта давать заключения по определяющим вопросам. При этом имеются существенные преимущества индивидуальной оценки, эксперт может дать углубленный и точный анализ проблемы конкретной области науки и техники. В индивидуальных экспертных оценках влияние фактора субъективности может быть преодолено за счет того, что эксперт обладает в достаточной степени информацией об опыте использования и влияние на различные взаимосвязанные характеристики оцениваемого объекта.

Наиболее комплексным из методов индивидуальных оценок является морфологический анализ, который позволяет разбить решение задачи на составляющие части и просмотреть возможные варианты решения составляющих частей, что позволяет получить множество комбинаций связанных решений. Цель морфологического анализа дать систематический обзор исследуемой области и, тем самым, содействовать более успешному вовлечению индивидуальной интуиции и опыта эксперта.

Коллективные экспертные оценки, отражающие, как правило, «усредненное» мнение группы экспертов, или оценку большинства экспертов, позволяют устранить или снизить элементы предубеждения, субъективность или недостаточную точность отдельных индивидуальных оценок. При этом отдельные индивидуальные мнения могут быть рассмотрены как случайные. Основными методами коллективной экспертной оценки являются метод комиссии и опрос (голосование). При определении экспертной группы важное знание имеет качественный и количественный состав. При этом в отношении организации, коллективные оценки значительно сложнее индивидуальных.

Экспертные методы прогнозирования (методы экспертных оценок), основаны на привлечении квалифицированных специалистов в исследуемой области (экспертов) в качестве основных источников информации для оценки технических решений. Поиск принципиально новых идей и технических решений это, как правило, достаточно сложная задача и во многом является творческим процессом, полностью описать и формализовать который на практике невозможно и, как правило, вредно.

Изучение методологии инженерного творчества

Творчество в виде разрешения конфликтных проблемных ситуаций, и привитие навыков самостоятельного экранного мышления, то есть своеобразный тренаж мозга, способствующий выявлению причинно-следственной связи в процессах и явлениях, развитию фантазии, догадки, открытию нового, умению изобретать - затрагивает вопросы становления и развития личности будущего специалиста как в области общенаучных и общеинженерных зна¬ний, так и в области специальных и гуманитарных знаний. В ней заложены предпосылки для осознанного, творческого подхода к изучению практически всех дисциплин.

Еще философ древности - Аристотель, констатировал: «Ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать знания на деле».