Методы научно-технической деятельности

Для достижения цели, сформулированной при постановке задачи научно-технического характера, применяют несколько методов, используя различные пути: методы мозговой атаки, эвристических приемов, морфологический анализ и синтез технических решений, автоматизированный синтез физических принципов действия и технических решений ТО, автоматизированный поиск оптимальных технических решений и функционально-стоимостный анализ ТО.

Методы мозгового штурма, или мозговой атаки (МА), основываются на следующем психологическом эффекте. Если взять группу в 5 – 8 чел. и предло­жить каждому независимо и индивидуально высказывать идеи и предложения по решению поставленной изобретательской или рационализаторской задачи, то в сумме можно получить N идей. Если предложить этой группе коллек­тивно высказывать идеи по этой же задаче, то получится N_K идей. При этом оказывается, что N_K намного больше N; обычно за 15 – 20 мин коллективновысказывается (при соблюдении правил МА) от 50 до 150 разных идей, а при индивидуальной работе – только 10 – 20.

Во время сеанса МА происходит как бы цепная реакция идей, приводя­щая к интеллектуальному взрыву. В одном из американских руководств по методу МА говорится: «99 % ваших конструктивных идей возникает подобно электрической искре при контакте с мыслями других людей». Методы МА представляют собой эмпирически найденные эффективные способы решения творческих задач. С точки зрения психологии, кибернетики и других наук феномен МА остается белым пятном, которое требует серьезно­го и глубокого изучения.

Преимущества метода МА состоят в высокой эффективности, отсутствии требования предварительной подготовки участников (но необходимо наличие у каждого из них хотя бы минимального индивидуального «фонда», «опыта» и пр.), универсальности и широкой области применения.

Сформулируем главные правила для участников МА.

1. Надо стремиться высказать максимальное число идей, отдавая пред-­
почтение их количеству, а не качеству.

2. Не критиковать предложенных идей.

3. Внешне и внутренне одобрять и принимать все идеи, даже заведомо
непрактичные и, казалось бы, несостоятельные.

4. Стремиться по ходу осуществления МА развивать, комбинировать и улучшать высказан­ные идеи.

5. Содействовать созданию свободных, демократических, дружественных и доверительных отношений между участниками МА.

Ведет сеанс МА ведущий (руководитель, инициатор). Производится звукозапись мероприятия, его материалы систематизируются, анализируются, прорабатываются и т. д.

При этом различают следующие методы МА: прямой мозговой атаки, направленной на идею создания, синтеза более совершенного ТО или технологии, и обратной мозговой атаки, направленной на выявление полно­го списка имеющихся на настоящий момент и прогнозируемых в будущем недостатков существующего ТО, а также комбинированное использование методов МА.

Эвристические приемы появились в древности. С давних времен перед

человеком возникала следующая ситуация. Существующее орудие труда, ста­нок, машина или оружие переставали удовлетворять новым требованиям или имели нетерпимые недостатки, которые требовалось исключить. Человек (конструктор) пытался найти улучшенное техническое решение путем логи- ческого анализа недостатков и их устранения или поиска и приспособления ана­логичного решения в природе либо в другой области техники, или путем слу­чайных изменений прототипа.

Все эти не очень систематизированные попытки поиска улучшенного решения называют методом «проб и ошибок». На основании этого древнего способа в 40-е – 50-е гг. прошлого века возник метод эвристических приемов путем накопления и систематизации опыта решения возникавших творческих инже­нерных задач.

При успешном решении творческой инженерной задачи (ТИЗ) даже на­чинающий изобретатель всегда получает два результата: методический результат (изобретение способа решения интересующей его ТИЗ) и искомое техническое решение, полученное с помощью изобретенного способа.

Когда изобретатель встречается с новой ТИЗ, то в первую очередь он пытается решить ее с помощью изобретенного им способа. Если это не удается, то изобретатель опять вынужден искать решение путем метода «проб и ошибок». При успешном решении он открывает для себя второй способ решения изо­бретательских задач. Так постепенно у человека формируется свой набор способов, и он из начинающего превращается в опытного изобретателя.

Такие способы или правила решения ТИЗ называют эвристическими приемами (ЭП), в которых содержится краткое предписание или указание, «как преобразовать» прототип, в каком направлении нужно искать, чтобы получить искомое решение. ЭП обычно не содержит прямого однозначного указания, а содержит лишь подсказку, которая облегчает получение искомо­го решения, но не гарантирует его нахождения. Опытные изобретатели обычно имеют свой индивидуальный набор (фонд) ЭП.

Многочисленные способы решения творческих инженерных задач, открытые различными изобретателями, собирались, обобщались, и на этой основе создан межотраслевой фонд эвристических приемов, который содержит описание 180 ЭП, разделенных на 12 групп. Межотраслевой фонд ЭП имеет универсальный характер, т. е. ориентирован на самые различные области техники. Поэтому ЭП имеют обобщенное описание, в них под объектами под­разумеваются ручные орудия и инструменты, станки, приборы, машины, ап­параты, технологические процессы, комплексы станков, а также их детали, уз­лы, технологические операции и др.

Метод морфологического анализа и синтеза технических решений основан на комбинаторике. Суть его состоит в том, что в интересующем ТО выде­ляют группу основных конструктивных или других признаков. Для каждого признака выбирают альтернативные варианты его исполнения или реализации. Комбинируя эти варианты, можно получить множество различных решений, в том числе и представляющих практический интерес.

Автоматизированный синтез физических принципов действия ТО (ФПД) основан на использовании перечня известных физико-технических эффектов (ФТЭ).

Поиск физических принципов действия ТО и технологий – один из самых высоких уровней научно-инженерного творчества, позволяющий получать принципиально новые решения, включая и пионерные. Однако разработка ФПД – это и наиболее сложная задача инженерного творчества, поскольку че­ловек вынужден варьировать и оценивать не только конструктивные призна­ки, обычно хорошо обозримые и логически увязанные друг с другом, здесь приходится абстрагироваться на уровне физико-технических эффектов ФТЭ, не всегда очевидных и доста­точно глубоко познанных. В отличие от новых комбинаций конструктивных признаков мысленно представить и оценить новые комбинации ФТЭ значи­тельно труднее. Трудность состоит и в том, что инженер обычно знает до 200, а достаточно свободно использует не более 100 ФПД, хотя в научно-техничес­кой литературе их описано более 3000. Кроме того, в связи с все возрастающими темпами НТП число ФТЭ постоянно увеличивается. Эти трудности можно преодолеть посредством применения автоматизированного синтеза ФПД с использовани­ем вычислительной техники и полного перечня ФТЭ.

Остальные из упомянутых методов решения инженерных и научных творческих задач являются развитием рассмотренных, дополненных вопроса­ми учета экономических показателей и оптимизации выбираемых техниче­ских решений, а иногда и физических принципов действия.

В заключение уместно привести слова известного английского физика и писателя Чарлза Сноу (1905 – 1980), который утверждал: «У тех, кто работает в чистой науке, сложилось совершенно превратное мнение об инженерах и техниках. Им кажется, что все связанное с практическим использованием науки абсолютно неинтересно. Они не в состоянии представить себе, что многие инженерные задачи по четкости и строгости не уступают тем, над которыми работают они сами, а решение этих задач часто настолько изящно, что может удовлетворить самого взыскательного ученого». Настоящему исследователю или изобретателю с этим мнением трудно не согласиться.

Библиографический список

1. Б е с с о н о в Б. Н. История и философия науки: Учебное пособие /

Б. Н. Б е с с о н о в. М.: Юрайт, 2011.

2. Введение в историю и философию науки: Учебное пособие / Под ред. С. А. Л е б е д е в а. М.: Академический проспект, 2008.

3. В е р е с к у н В. Д. История инженерного образования в России: Учебное пособие / В. Д. В е р е с к у н / УМЦ ЖДТ. М., 2012.

4. Г о л у б и н ц е в В. О. Философия для технических вузов: Учебник /

В. О. Г о л у б и н ц е в. Ростов-на-Дону: Феникс, 2012.

5. З а к р е в с к а я Г. П. История организации и управления железнодо-

рожным транспортом России / Г. П. З а к р е в с к а я / УМЦ ЖДТ. М., 2010.

6. История железнодорожного транспорта России: Учебное пособие / Под. ред. А. В. Г а й д а м а к и н а, В. А.Ч е т в е р г о в а / УМЦ ЖДТ. М., 2012.

7. К о с м и н В. В. Основы научных исследований / В. В. К о с м и н / УМЦ ЖДТ. М., 2007.

8. К у з н е ц о в И. Н. Научное исследование. Методика проведения

и оформление / И. Н. К у з н е ц о в. М.: Дашков и К^о, 2008.

9. К у н Т. Структура научных революций / Т. К у н. М.: АСТ, 2003.

10. Л е ш к е в и ч Т. Г. Философия науки: Учебник / Т. Г. Л е ш к е в и ч.

М.: Инфра-М, 2008.

11. М а р т и ш и н а Н. И. Вопросы истории и философии науки и техники: Учебное пособие / Н. И. М а р т и ш и н а, С. П. И с а ч к и н, О. В. Х л е б н и-

к о в а / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007.

12. Науковедение: фундаментальные и прикладные проблемы / Под. ред.

В. П. К а ш и р и н а / Сибирский ин-т науковедения. Красноярск, 2004. Вып. 3.

13. Н о с ы р е в Д. Я. Методология инженерной и научной работы: Учебное пособие / Д. Я. Н о с ы р е в, В. А. Ч е т в е р г о в, Е. А. С к а ч к о в а /

Самарская гос. акад. путей сообщения. Самара, 2005.

14. Р а з у м о в В. И. Категориально-системная методология в подго- готовке ученых / В. И. Р а з у м о в / Омский гос. ун-т. Омск, 2004.

15. Р у з а в и н Г. И. Методология научного познания: Учебное пособие / Г. И. Р у з а в и н. М.: Юнити-Дана, 2010.

16.С а ч к о в Ю. В. Научный метод. Вопросы и развитие / Ю. В. С а ч к о в. М.: Эдиториал, 2009.

17. С м о л е н с к и й Н. И. Теория и методология истории: Учебник /

Н. И. С м о л е н с к и й. М.: Академия, 2012.

18. Х л е б н и к о в а О. В. Логика и методология науки / О. В. Х л е б-

н и к о в а / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012.

19.Ч е р н я к В. З. История и философия техники: Учебное пособие /

В. З. Ч е р н я к. М.: КноРус, 2008.

20.Ч е т в е р г о в В. А. Основы методологии научно-технической деятель-

ности: Учебное пособие / В. А. Ч е т в е р г о в / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2008.

21.Ч е т в е р г о в В. А. Методологические аспекты научной и инженерной

деятельности: Конспект лекций / В. А. Ч е т в е р г о в, В. Г. Г р и г о р е н к о / Дальневосточный гос. у-т путей сообщения. Хабаровск, 2004.

22. Ш к л я р М. Ф. Основы научных исследований / М. Ф. Ш к л я р. М.: Дашков и К^о, 2010.