4.3.10. Эвристические методы и приемы решения творческих задач

С тех пор как человек стал осознанно совершенствовать существующие и изобретать новые, неизвестные ему технические объекты, он одновременно стал создавать и совершенствовать методы нахождения наиболее рациональных и эффективных технических, технологических и предпринимательских решений. Одними из первых, кто внес свою историческую лепту в рационализацию операций творческого мышления, в разработку методов и приемов решения творческих задач, были мыслители античной Греции [7]. Древнегреческий математик Папп Александрийский в трактате "Искусство решать задачи" дал описание ряда рациональных операций и приемов (эвристик) творческого мышления. Великий ученый и изобретатель Архимед, живший в третьем веке до нашей эры, в своих знаменитых трактатах "Эфодикон" и "Стомахион" изложил несколько фундаментальных методов создания технических объектов.

Естественно, что за два прошедших тысячелетия арсенал методов и приемов творчества неуклонно пополнялся и совершенствовался. Особый интерес к использованию этой интеллектуальной сокровищницы человечества стал проявляться в последние три-четыре десятилетия из-за воздействия целого ряда побуждающих факторов, в том числе из-за небывало быстрого и прогрессивного развития техники, появления компьютеров и компьютерных технологий творчества, все возрастающей конкуренции товаров и интеллектуальных услуг, признания и возрастания ценности интеллектуальной собственности.

Без преувеличения можно сказать, что повышение продуктивности мышления в области технического творчества становится одной из главных проблем современной науки, основным направлением и источником повышения результативности и качества предпринимательской и изобретательской деятельности.

Разработки более эффективных методов поиска идей и новых технических решений интенсивно ведутся в настоящее время во многих странах мира. При этом уделяется внимание не только разработке принципиально новых методов, но и увеличению эффективности уже известных методов, разработке оригинальных методов на основе комбинаций из числа существующих.

Все существующие методы, способы и приемы творческой деятельности человека по природе мыслительных операций условно подразделяются на три вида: интуитивные, эвристические, алгоритмические (компьютерные) [18]. Каждый из названных видов деятельности не является автономным, а тесно взаимосвязан с другими.

Интуиция — непосредственное постижение истины (без всякого логического обоснования в условиях неполноты исходной информации об объекте), основанное на проницательности, интеллектуальном чутье и образованности человека. Именно в силу этого свойства интеллекта некоторым людям в процессе разработки нового технического объекта или предпринимательского проекта удается найти наиболее рациональное и наилучшее решение за счет собственной интуиции.

Как правило, интуитивный метод приносит хорошие результаты лишь небольшому числу счастливчиков — опытным профессионалам или особо одаренным людям. Феномен этого явления объясняется тем, что "источник интуитивного познания выступает в форме скрытого от самого субъекта, но уже имеющегося у него знания" [8]. Следовательно, для подавляющего большинства людей вероятность нахождения наилучших решений за счет интуиции крайне мала.

К счастью, человеческий опыт не уповает только на интуицию. Ученые и инженеры — конструкторы, предприниматели и изобретатели при поиске и выборе оптимальных решений пользуются, в основном, эвристическими и компьютерными (алгоритмическими) технологиями творчества, которые являются наиболее производительными и обеспечивают высокую вероятность получения наилучших результатов.

Под термином «эвристика» (от греческого слова heurisko — нахожу) понимается определенная совокупность логических приемов и методических правил теоретического исследования и поиска истины, которые используются в условиях неполноты исходной информации и не требуют четкой программы управления процессом решения задачи.

Заметим, что термин «эвристика» встречается часто, но трактуется по-разному в различных литературных источниках. В Древней Греции под этим термином понимали метод обучения, способствующий развитию находчивости и творческой активности человека. В наше время в некоторых научно-популярных и научных изданиях [26] термин «эвристика» трактуется как наука о творческой деятельности человека. Очевидно, что такая трактовка не совсем правомерна, поскольку эвристика отражает лишь один, хотя и самый большой, раздел науки о творчестве. Более точное определение науки о творческой деятельности человека дает профессор Субетто А. И., называя ее креатологней [28].

Огромная ценность эвристических методов творчества состоит в том, что они позволяют решать задачи в условиях, когда те или иные исследуемые процессы или явления нельзя полностью, четко и замкнуто описать логически. Можно лишь сформулировать некоторое множество нечетких и незамкнутых рекомендаций, правил, методологических принципов или типовых приемов избирательного поиска.

Банк эвристических методов, способов и методических приемов или, другими словами, эвристических технологий творческой деятельности человека, весьма богат. Наиболее распространенные эвристические технологии творчества рассматриваются в данной книге: один из древнейших и, видимо, обреченный на вечность, метод проб и ошибок; метод "мозговой атаки" коллективного поиска новых идей; оригинальный способ решения творческих задач в ролевых группах; получивший широкое мировое признание метод си-нектики; повсеместно используемый ныне метод морфологического анализа; функционально-стоимостной анализ. Другие многочисленные, но не рассмотренные в книге, эвристические методы и приемы активизации творческой деятельности заинтересованный читатель сумеет самостоятельно найти в литературе [6, 23].

При умелом владении эвристическими методами генерирования и поиска новых идей, нахождения оптимальных предпринимательских и технических решений вероятность получения наилучших вариантов весьма велика.

Эвристические методы не исключают, а скорее, предполагают возможность эвристического планирования, использования информационно-поисковых систем, персональных компьютеров при решении вариационных задач принятия решений. Однако для реализации эвристического поиска необходима предварительная работа по составлению эвристических программ и созданию банков (фондов, картотек) данных.

В последние годы получают развитие и становление алгоритмические (компьютерные) методы поиска новых идей и технических решений. В разных литературных источниках эти методы иногда называют "интеллектуальными", "логическими", "машинными". Это вид наиболее сильных и высокоэффективных методов, обеспечивающих поиск лучших из лучших, глобально оптимальных технических и предпринимательских решений, обеспечивающих наиболее высокую (близкую к единице) вероятность получения и надежность предсказания результатов поиска в соответствии с поставленной целью. Они базируются на использовании современных компьютеров, работающих по заранее разработанным "жестким" алгоритмам (программам) [23]. При этом программирование машинных процедур поиска и расчетов основывается на наличии полной информации, на обработке однозначных логических операций, на использовании заранее сформированных банков физико-технических эффектов, патентов, типовых приемов устранения технических противоречий и других данных.

Метод проб и ошибок. Один из распространенных и древнейших методов изобретательства и поиска новых технических решений — метод проб и ошибок. Этот метод случайного поиска вариантов не содержит никаких правил генерирования и оценки идей. Ключом к решению задачи может быть любая идея, пришедшая в голову разработчика по счастливой случайности или интуитивно. Если в результате оценки этой идеи она признается неудачной, то взамен ее выдвигается очередная новая идея, и все многократно повторяется, пока не будет найдено какое-то приемлемое решение. Очевидно, что путь к идеальному техническому решению данным методом — тернист и долог, или, как сейчас говорят, трудоемок и малопроизводителен.

Не отвергая исторической значимости метода проб и ошибок, его работоспособности и возможности использования в определенных условиях, укажем на его существенные недостатки.

Из-за низкой эффективности метода генерирование новых идей во времени протекает крайне медленно. Методом проб и ошибок создавались уникальные и изумительные по красоте технические объекты: корабли, здания, самолеты, кареты, автомобили и т.д. Но на их разработку и совершенствование уходили годы, десятилетия, столетия. В наше время — время научно-технического прогресса и жесткой конкуренции на рынке технических изделий такие темпы конструктивной эволюции неприемлемы. Эту мысль хорошо иллюстрирует расхожий афоризм "Время — деньги".

Психологи, говоря о недостатках метода проб и ошибок, отмечают, что он мобилизует творческие возможности человека, но не защищает от психологической инерции интеллекта; не гарантирует появление "искры" творческого озарения и счастливого случая обнаружения "иголки в стоге сена". Мала вероятность того, что тривиальный отбор идей принесет нетривиальные результаты.

Метод проб и ошибок целесообразно применять при решении задач с небольшим (не более 20) количеством вариантов (переборов), однако, при решении задач большой сложности он становится неэффективен.

За последние сто пятьдесят лет ученые, изобретатели и творческие специалисты нашли пути и разработали способы существенного повышения эффективности метода проб и ошибок. Они основаны, с одной стороны, на использовании специальных приемов и методик активизации творческой деятельности человека, а с другой — на применении таких продуктивных способов и средств целенаправленного перебора и оценки вариантов, которые позволяют существенно увеличить их число, исключить возвраты к одним и тем же идеям.

Метод мозговой атаки. Метод мозговой атаки (его иногда называют мозговым штурмом, брейнстормингом) — один из наиболее распространенных методов психологической активизации творческой деятельности, генерирования новых идей путем творческого сотрудничества группы заинтересованных участников [6]. В его основу положен следующий психологический эффект. Предположим, что творческая группа разработчиков какого-то технического объекта состоит из 5-8 человек. Если каждому человеку из этой группы предложить индивидуально и независимо друг от друга высказать идеи и предложения по решению какой-то задачи создания нового технического объекта, то в сумме можно собрать NK идей. Если же эта группа людей, число которых обозначим буквой К, будет высказывать идеи решения по той же задаче коллективно, сообща, то в результате будет собрано N идей, причем число Nk всегда оказывается намного большим (Nk » N). Обычно опытные специалисты за 15-30 минут при индивидуальной (изолированной от других) работе генерируют и высказывают не более 10-20 идей, а при коллективной работе (при соблюдении определенных правил) группа за то же время генерирует 50-150 разных идей. Психологи считают, что во время сеанса мозговой атаки происходит как бы цепная реакция возникновения идей, приводящая к интеллектуальному взрыву.

Основателем современных методов мозговой атаки считается американский морской офицер Алекс Осборн, который во время второй мировой войны был капитаном небольшого транспортного судна. Однажды его судно шло в Европу с ценным грузом, но оказалось без надежной охраны и боевого прикрытия. В это время на судно поступила радиограмма о готовящемся нападении немецких подводных лодок. Тогда капитан по тревоге собрал всех на палубе, сообщил о возможном нападении и попросил каждого подумать и высказать свои соображения о том, как предотвратить гибель беззащитного судна. Среди многих высказанных идей была идея одного матроса, показавшаяся вначале абсурдной и смешной: в случае торпедного нападения нужно всей команде встать вдоль борта и при приближении торпеды дружно дуть на нее и "отдуть ее в сторону" от борта. В тот раз встреча с подводными лодками не стала роковой, а высказанная матросом "бредовая" идея оказалась весьма плодотворной. Когда судно вернулось на свою базу, талантливый изобретатель А. Осборн по разработанным в пути эскизам изготовил специальный вентилятор, создающий мощный направленный поток воды, и этим "водометом" в одном из рейсов действительно "отдул" вражескую торпеду от борта судна.

Таким образом, у Алекса Осборна родилась мысль о создании метода коллективного поиска идеи для выхода из экстремальных ситуаций и поиска новых технических решений. После войны он создал школу подготовки изобретателей и разработал метод мозговой атаки — эффективный способ решения творческих задач. Этот метод оказался универсальным и применимым не только в технике, но во всех других сферах человеческой деятельности — в экономике, бизнесе, социологии, военном деле, уголовном розыске, сфере обслуживания и т.д.

Мозговую атаку целесообразно использовать при решении любых творческих задач во многих областях техники, при самых различных постановках задач и на любых этапах их решения, разных стадиях разработки и проектирования технических объектов. Важно, что этот метод можно использовать в сочетании с другими эвристическими методами творческой деятельности.

А. Осборн считал, что творческие способности есть у всех людей, но они дремлют под гнетом установки о "невозможности творить", неспособности правильно сформулировать и оформить идею решения. Он предложил разделить каждую из этих проблем таким образом, чтобы одна часть опытных экспертов сосредоточилась на изыскании фактов и их анализе, в то время как другая часть творческого коллектива -консультанты и "генераторы" — сосредоточилась на выдвижении одной идеи за другой. Было установлено, что критика и даже боязнь критики являются существенными препятствиями в процессе творческого мышления. Если автор идеи боится критики, он не будет высказывать непроверенную мысль. При этом многие потенциальные хорошие идеи оказываются потерянными. Чтобы устранить препятствие, вызванное боязнью критики, А. Осборн предложил разделить во времени процессы генерации идей и их критической оценки и анализа. Более того, он считал более желательным, чтобы эти процессы осуществляли разные люди.

Правила для участников мозговой атаки таковы:

надо стремиться высказать максимальное количество идей, отдавая предпочтение их количеству, а не качеству. При этом можно выдвигать любые идеи, в том числе фантастические и нереальные, шуточные. Чем фантастичнее идеи, тем сильнее сказывается их действие на процесс генерации последующих идей. "Безумные" идеи — это катализаторы, без которых не возникнут "цепные" ре акции творчества, без которых будет труден путь к "хорошим" идеям;

во время сеанса абсолютно запрещена критика высказанных идей. Недопустимы неодобрительные замечания, иронические реп лики, ядовитые шутки (вроде: "Это чепуха", "Это не годится! ", и т.д.);

способствуют продуктивному мышлению шутки, каламбуры, юмор и смех;

надо стремиться развивать, комбинировать и улучшать высказанные ранее идеи, получать от них новые ассоциативные идеи;

между участниками сеанса должны быть свободные, демократические, дружественные и доверительные отношения.

Успех поиска во многом предопределяется тем, как организуется мозговая атака.

Сеанс мозговой атаки — это особое психологическое состояние людей, когда каждый член группы думает легко, свободно, без всяких усилий воли и высказывает все, что ему придет в голову. Такое состояние людей позволяет в наибольшей мере использовать подсознание каждого человека — самый мощный аппарат творческого мышления.

После завершения сеанса и небольшого перерыва производится быстрое коллективное редактирование полученного списка идей (записанных в виде стенограммы; с помощью магнитофона; в виде записок, сделанных каждым из участников). Эксперты очень тщательно анализируют и оценивают представленные идеи, подразделяют их на подгруппы: наиболее приемлемых и легко реализуемых, наиболее эффективных и перспективных и малозначимых. И, наконец, они дают рекомендации об использовании самых лучших идей в проектно-конструкторских разработках, а также по их патентной проработке на предмет закрепления приоритета и защиты интеллектуальной собственности.

Рассмотренный выше метод случайного поиска новых технических решений называется методом прямой мозговой атаки.

В творческой деятельности широко используется и метод обратной мозговой атаки. В его основе лежит закономерность прогрессивной конструктивной эволюции технических объектов, согласно которой переход к новым образцам и поколениям техники происходит путем выявления и устранения недостатков (дефектов) в уже существующих. В отличие от метода прямой мозговой атаки целью этого метода является составление наиболее полного списка недостатков рассматриваемого объекта путем всесторонней, ничем не ограниченной критики. На сеансе обратного мозгового штурма ведется анализ слабых мест и дефектов объекта (технологического процесса, машины или ее узла и т.д.), которые необходимо усовершенствовать или заменить полностью. После рекомендаций экспертов проводится прямой мозговой штурм по ликвидации и устранению вскрытых недостатков.

Двойная прямая мозговая атака. Ее смысл состоит в том, что после проведения прямой мозговой атаки делается перерыв от двух часов до двух-трех дней, и прямая мозговая атака повторяется. При этом по одной и той же задаче выявляются наиболее ценные, практические, полезные идеи, а также получают дальнейшее развитие идеи первого совещания.

В специализированных проектно-конструкторских организациях с большим числом сотрудников-профессионалов используют комбинированные методы мозговой атаки: мозговая атака с оценкой идей, обратная — прямая мозговая атака (по прогнозированию и развитию техники), прямая — обратная мозговая атака (по прогнозированию недостатков технического объекта).

Синектика. Автором синектики — метода поиска новых решений — считается американский исследователь У.Д. Гордон. В основу синектики, разработанной им в средине 50-х годов текущего века, был положен метод мозговой атаки. Благодаря своей высокой продуктивности, этот метод получил очень быстрое и широкомасштабное применение, что позволило У. Гордону уже в 1960 году создать специальную фирму по обучению творческому мышлению. О практической ценности метода косвенно можно судить по тому, что услугами "Синектик инкорпорейтед" постоянно пользуются многие известные американские фирмы, а обучение одной синектической группы здесь обходится недешево — от 20 до 200 тысяч долларов [22].

Слово «синектика» в переводе с греческого языка означает "совмещение разнородных элементов". В полном современном словаре английского языка дается следующее определение: "Синектические группы — группы людей различных специальностей, которые встречаются в целях попытки творческих решений проблем путем неограниченной тренировки воображения и объединения несовместимых элементов".

Рассмотрим, чем отличается синектика от метода мозговой атаки. Обычный мозговой штурм проводят люди, не обученные специальным творческим приемам. Синектика же предусматривает со здание постоянных групп "профессиональных генераторов" новых идей, обладающих высоким уровнем специализации синекторов. Очевидно, что такие группы, накапливая опыт и осваивая высокоэффективные творческие приемы, работают намного продуктивнее, чем необученные "генераторы" в случайно сформированных коллективах.,

Синектические сеансы проводятся специально сформированными группами из 5-7 человек, прошедших предварительное обучение. В число синекторов принимают людей, имеющих широкий кругозор и обладающих, как правило, двумя специальностями (например, химик-музыкант, врач — механик, электрик — художник).

Ранее говорилось о значимости и пользе аналогий. Но если инженеры и изобретатели используют аналогии на любительском уровне, то синекторов обучают профессиональному владению процессами аналогизирования. В связи с этим мозговую атаку можно рассматривать всего лишь как коллективную научно-техническую самодеятельность, в то время как работу группы синекторов — как выступления академического поискового ансамбля. Синекто-ры обучаются поиску новых идей путем применения четырех видов аналогий — прямой, личностной, фантастической и символической.

Прямая аналогия широко используется в изобретательской и инженерной практике. Не менее часто применяют ее и синекторы, однако, их заблаговременная дидактическая и психологическая подготовка позволяет расширить и углубить область существующих аналогий. Определенное отличие в использовании прямой аналогии этих двух групп специалистов рассмотрим на конкретном примере. На обогатительных фабриках раздробленная железная руда смешивается с водой, образовавшаяся при этом дисперсная смесь — пульпа по трубопроводам передается на гравитационные установки обогащения. Для регулирования объемов и скорости перемещения пульпы на трубопроводе устанавливают механические заслонки. Частицы руды, ударяясь о заслонку, быстро изнашивают ее, что приводит к частым остановкам технологического процесса для замены вышедшей из строя детали. Перед разработчиками поставлена задача: обеспечить защиту заслонки от быстрого износа и, следовательно, долговечность ее эксплуатации.

Инженеры, как правило, при решении такой задачи ищут аналогичные элементы конструкций в других областях техники: заслонки в водопроводных сетях, в трубопроводах жидких металлов в металлургии, в трубопроводах земснарядов по намывке речного песка, в рукавах дробеструйных аппаратов и т.п. Синекторы идут дальше: в цепочку аналогий они включают защиту от повреждений пищеводов животных и рыб, питающихся "колючей" пищей, предлагают обволакивание поверхности заслонки слоем той же ферромагнитной пульпы за счет ее намагничивания, выдвигают идею непрерывного намораживания на заслонку тонкого слоя льда и другие нетривиальные решения. Чрезвычайно интересен и продуктивен другой вид аналогии — личностная аналогия (называемая эмпатией). Эмпатия — постижение эмоционального состояния другого человека в форме сопереживания. Синектор тоже отождествляет себя с объектом, который он пытается усовершенствовать или создать заново, и представляет себе, чтобы он делал сам, если бы оказался на месте этого объекта.

К сожалению, у большинства взрослых людей к двадцати пяти годам жизни (из-за приобретенного ими рационального мышления) от умения представлять себя каким-нибудь объектом не остается и следа. Эмпатия может быть весьма полезной при решении самых разнообразных творческих задач. О высокой эффективности этого метода аналогии люди знали еще в глубокой древности.

Задача любого изобретателя, а тем более профессионального синектора, заключается в том, чтобы войти в образ и стать, например, деталью машины и "посмотреть" с ее позиции, с ее точки зрения, что можно сделать для ее совершенствования. Изобретатель может отождествить себя с лопастью винта вертолета, чтобы ощутить, какие силы воздействуют на нее со стороны воздушного потока и со стороны втулки; с ядром грецкого ореха, который не удается расколоть обычным способом и попытаться найти способ расколоть его изнутри.

Однако умением отождествлять себя с техническими объектами обладают немногие представители науки и техники. Этим приемом хорошо владеют артисты, поскольку их этому учат в театральных студиях.

Фантастическая аналогия связана с желанием, чтобы произошло то, чего хочется. Размышление над фантастическими, нереальными или сверхъестественными процессами стимулирует возникновение новых идей.

Образные характеристики полезно давать техническим объектам, например: пламя — видимая теплота, экология — чистый родник, мрамор радужное постоянство, муравьи — неутомимые труженики и т.п.

Синекторы работают по определенной программе, состоящей из следующих пяти последовательных этапов:

На первом этапе синекторы формируют и уточняют "проблему как она дана". Особенностью этапа является то, что никто из участников, кроме руководителя, не посвящен в конкретные условия за дачи, поскольку ее преждевременная конкретизация затрудняет абстрагирование, не дает уйти от привычного стиля мышления.

На этом этапе формулируют "проблему, как ее понимают». Рассматривают возможности превратить незнакомую и непривычную проблему в ряд более обычных задач. Каждый участник находит и формулирует одну из целей поставленной проблемы.

Здесь начинается генерирование идеи. Начинается "экскурсия" по различным областям техники, живой природы, психологии для выявления того, как аналогичные проблемы решаются в этих (далеких от решаемой задачи) областях. В процессе нахождения таких примеров синекторы используют все виды аналогий, рассмотренных выше.

На четвертом этапе выявленные в процессе генерации идеи переносятся к "проблеме как она дана" или к "проблеме, как ее поняли".

Остальное время синекторы посвящают изучению и обсуждению полученных результатов, консультируются со специалиста ми, экспериментируют, ищут лучшие способы реализации принятого решения.

Синектика считается самым сильным методом решения творческих задач, сохраняющим принцип перебора вариантов. Однако она имеет серьезнейший недостаток — она не использует знание закономерностей развития техники, но иногда эти закономерности проявляются через опыт синекторов.

Морфологический анализ. Термин "морфология" (учение о форме) впервые использовал Иоганн Вольфганг Гёте — немецкий мыслитель, естествоиспытатель и всемирно известный писатель, поэт. Он был основоположником морфологии организмов — учения о форме и строении растений и животных.

Автором метода морфологического анализа является швейцарский астроном Ф. Цвикки, который не дал развернутого определения этому понятию, а лишь указал, что этот метод позволяет находить все варианты решения проблемы. Впервые морфологический анализ он применил в 1942 году при разработке ракетных двигателей в одной из авиационных фирм. Он рассчитал 576 всевозможных вариантов реактивных двигателей, в числе которых оказались двигатели немецких самолётов-снарядов ФАУ-1 и ракет ФАУ-2, бывших в то время строго засекреченными. Метод позволяет получить сотни и тысячи всевозможных вариантов (комбинаций, сочетаний) решения задач по созданию новых или усовершенствованию известных технических объектов исходя из закономерностей их строения (их морфологии), дает возможность окинуть их единым взглядом и систематически исследовать.

Велика и психологическая ценность метода: он уводит разработчика из зоны поиска решений, которые лежат на виду и очевидны. Рассмотрим, как и в какой последовательности осуществляется поиск новых технических решений по правилам, предложенным Ф.

Цвикки. При этом все этапы морфологического анализа будем иллюстрировать примерами поиска технических решений создания нового автомобиля-вездехода.

На 1-ом этапе дается точная и полная формулировка поставленной задачи. В частности, выдвигаются следующие требования потребителя к автомобилю-вездеходу:

он должен передвигаться по сложной пересеченной местности (по твердому и сыпучему грунту, по воде, льду) в любое время года и суток;

он должен перевозить грузы и людей в комфортных условиях, а значит, должен быть защищен от внешней среды и оборудован соответствующими средствами жизнеобеспечения;

он должен быть управляемым и обеспечить передвижение в любых направлениях со скоростями и ускорениями в заранее за данных диапазонах.

На 2-ом этапе формулируются основные морфологические признаки технического объекта (функциональные узлы, параметры), исходя из закономерностей его строения.

В рассматриваемом примере за морфологические признаки автомобиля-вездехода могут быть приняты:

Способы перемещения вездехода по земной поверхности.

Принципы осуществления движения.

Виды преобразователей энергии в движение.

Типы источников энергии.

Виды систем управления вездеходом.

Типы систем жизнеобеспечения.

Варианты систем ориентации.

На 3-м этапе производится независимое рассмотрение всех морфологических признаков; для каждого из них намечаются все мыслимо возможные варианты решения проблемы. Причем, ко всем элементам морфологического исследования должен быть проявлен равный интерес. До тех пор пока не будет получена полная картина всех вариантов структуры исследуемого объекта, нельзя вводить никаких ограничений в решение.

Применительно к автомобилю-вездеходу возможными вариантами по каждому из семи признаков могут быть следующие:

По 1-му признаку: 11- на колесах; 12 — на гусеницах; 13 — с помощью шагающего устройства; 14-на воздушной подушке; 15 — с помощью реактивной струи; 16 — электромагнитным полем; 17 — силами гравитации.

По 2-му признаку: 21 — за счет механического отталкивания от поверхности земли через опоры; 22 — за счет реактивной силы; 23 — за счет взаимодействия с силовым полем; 24 — за счет отталкивания от воздуха.

По 3-му признаку: 31 — электрический двигатель; 32 — химический двигатель; 33 — ядерный двигатель; 34 — карбюраторный двигатель; 35 — дизельный двигатель.

По 4-му признаку: 41 — аккумуляторы; 42 — солнечные батареи; 43 — химическое топливо; 44 — органическое топливо.

По 5-му признаку: 51 — с ручным управлением; 52 — с автоматическим программным управлением; 53 — с дистанционным управлением; 54 — с комбинированным управлением.

По 6-му признаку: 61 — полностью автономная; 62 — неавтономная; 63 — комбинированная; 64 — с регенерацией продуктов жизнедеятельности; 65 — без активного воздействия на окружающую среду.

По 7-му признаку: 71 — ориентация на основе текущей информации; 72 — управление по карте; 73 — с использованием косвенной информации.

При составлении аналогичного списка вариантов рекомендуется максимально использовать нетрадиционные подходы (в нашем примере к ним можно отнести — 16, 23, 31, 42, 52, 65, 73), поскольку это способствует преодолению психологической инерции разработчиков и выходу на неожиданно новые и эффективные решения.

4-ый этап: составление многомерной матрицы, в которой каждому морфологическому признаку соответствует графа возможных вариантов решения задачи. Морфологическая матрица конструктивной компоновки автомобиля-вездехода представлена в табл. 4.1.

Матрица существенно облегчает систематизированный перебор различных вариантов решения задачи. При этом каждый вариант решения условно записывается в виде набора частных признаков, например, 14-22-31-53-42-65 или 16-24-32-42-54-63.

Простой перебор приводит к большому числу вариантов, равному произведению чисел частных признаков в каждой строке матрицы. В рассматриваемой морфологической матрице содержится 33600 вариантов.

5-ый этап: анализ и оценка всех без исключения вариантов решения задачи с позиций наилучшего выполнения техническим объектом сформулированных для него потребительских целей и технических функций. При этом большинство из обсуждаемых вариантов оказываются неперспективными и неприемлемыми по тем или иным причинам и исключаются из дальнейшего рассмотрения.

Таблица 4.1

Морфологическая матрица конструктивной компоновки автомобиля-вездехода

На последнем 6-ом этапе производится выбор одного или нескольких вариантов решения задачи, которые могут оказаться перспективными для практической реализации. С целью повышения точности и обоснованности выбора можно использовать метод экспертных оценок, то есть привлечь к анализу и оценке вариантов опытных специалистов-экспертов. Иногда на этом заключительном этапе используется методика многофакторной оптимизации с введением коэффициентов веса (значимости) по каждому признаку и варианту.

Метод морфологического анализа обладает высокой эффективностью и поэтому широко используется в изобретательской и инженерно-конструкторской практике при поиске новых конструктивных компоновок, при создании проектов машин, а также при составлении прогнозов развития технических систем.

Использование морфологического анализа на уровне эвристических приемов связано с перебором огромного числа вариантов. В силу этого метод характеризуется большой трудоемкостью и невысокой вероятностью нахождения оптимального решения.

Заметим, что эти недостатки во многом устраняются при использовании компьютерной технологии решения творческих задач, которая позволяет алгоритмизировать процесс многокритериального выбора оптимального варианта; в считанные минуты выдать его на дисплей или в виде распечатки на принтере компьютера [23].

Список литературы

Аверина Б.. Мистер Компьютер-миллионер//Крестьянка.-1997, № 9.- С. 82-84.

Алыпшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. — М.: Московский рабочий, 1973.-296 с.

Арлазоров М. Винт и крыло. — М.: Знание, 1980.

Бойко А. Письма по телефону//Наука и жизнь.-1989, №5.- С.28-32.

Грачев С. Храповик в живом бедре//Изобретатель и рационализатор. - 1998, № 5.

Джонс Дж. К. Методы проектирования. — М.: Мир, 1986.-326 с.

Ильясов И. И. Система эвристических приемов решения задач. — М.гРОУ, 1992.-140 с.

Ирина В. Р., Новиков А. А. В мире научной интуиции. — М.: Наука, 1978.-191 с.

Камаев В. А., Колесников С. Г., Фоменков С. А. Физические эффекты (Из материалов заявок на открытия по физике): Учебное пособие. 4.1. — Волгоград: ВолгГТУ, 1994.-200 с.

10.Кедров Б. М. О научных революциях//Наука и жизнь. — 1976, № 10. И. Киношита Д. Наука в картинках. Нептун//В мире науки.-1990, № 1.-

С.46-55.

Клини С. К. Математическая логика / Пер. с англ. Ю. А. Гастева. — М.: Мир, 1973.

Кондаков Н. И. Логический словарь - справочник. -М.: Наука, 1975.-720 с.

Красиков В. Бах решил бы вашу задачу//Изобретатель и рационализатор.-1985, №3.

Лапиров-Скобло М. Я. Эдисон. — М.: Молодая гвардия, 1960, 264 с.

Лубяков М. Ф. Смоленск-М.: Планета, 1988.-239 с.

Маркетинг / Под ред. Академика А. Н. Романова//Банки и биржи.-1996.

Мюллер И. Эвристические методы в инженерных разработка. — М.: Ра дио и связь, 1984.

Одаренные дети / Пер. с англ.; Под. общ. ред. Г. В. Бурменской и В. М. Слуцкого. — М.: Прогресс, 1991. -376 с.

Половинкин А. И. Основы инженерного творчества: Учебное пособие.- М.: Машиностроение, 1988-368 с.

Поляков В. А. Технология карьеры.- М.: Дело, 1995.- 128 с.

Попов А. Б. Синектика/уИзобретатель и изобретатель.-1984, № 12.-С.32- 33.

Радомский В. М. Компьютерные технологии технического творчества: Учебное пособие. — М.: АСВ, 1995.-196 с.

Роджер Э. Физика для любознательных. Том 2, / М.: Мир, 1970.-652 с.

Советский энциклопедический словарь / Под ред. А. М. Прохорова. — М.: Сов. энциклопедия, 1987. —1600 с.

Современный словарь иностранных слов. — М.: Русский язык, 1993.- 740с.

Соломатов Ю. П. Система развития законов техники//Шанс на приключение/ Сост. А. Б. Селюцкий. — Петрозаводск, 1991.

Субетто А. И. Творчество, жизнь, здоровье и гармония. Этюды креативной онтологии. — М.: Лотос, 1994.-204 с.

Сычев А. Делать электричество из воздуха мы можем не хуже японцев// Известия.-1995, 10 янв.

Хаммер М., ЧамтиДж. Реинжиниринг корпорации. — С-Пб.: СПб. ун- т, 1997.

Хилл П. Наука и искусство проектирования. — М.: Мир, 1973.-263 с.

Штиль Г. Шлиман (Мечта о Трое). — М.: Мол. гвардия, 1965.-432 с.