Обобщённый эвристический метод.

Информационная база. Недостаток многих весьма интересных и оригинальных эвристических методов поиска но­вых ТР заключается в отсутствии или слабой подготовке специальных информационных массивов. Поэтому в обобщенном эвристическом методе используется следующая информационная база.

М1 —фонд физико-технических эффектов.

М2 — информационный фонд ТР. Для рассматриваемого класса ТО должен содержать по возможности все наиболее интересные, пер­спективные и существенно различающиеся ТР в рассматриваемой об­ласти техники. Этот фонд должен включать следующие группы ТР: современные, широко применяемые ТР; современные ТР, прошедшие экспериментальную и опытную проверку; отечественные и зарубежные патентные решения последних лет (включая ТР, опубликованные в ли­тературе); старые ТР. Кроме того, целесообразно провести системати­зацию и классификацию фонда ТР по предметному, функциональному или другому более удобному принципу. Одним из наиболее рациональ­ных способов представления и описания информации о классе ТР являются морфологические таблицы с постоянными столбцами, число которых может увеличиваться.

М2А — фонд ТР на уровне лучших мировых образцов. Представ­ляет собой часть фонда М2, которая выделена в связи с особой важ­ностью информации. В дополнение к методическим рекомендациям по фонду М2 выделяется список наиболее важных технико-экономиче­ских показателей, которыми характеризуется каждое ТР. М2А фор­мируется с помощью торговых бюллетеней, рекламных материалов, проспектов выставок, последних публикаций в литературе, статисти­ческих отчетов по реализации продукции и т. п.

МЗ — список требований, предъявляемых ТР. Включает требования ко всему классу ТО и используется для составления технических за­даний на разработку изделий в целом и их элементов. Все множество требований целесообразно классифицировать по группам: эксплуа­тационные, конструктивные, технологические, эргономические, эко­номические, ремонтно-профилактические и т. д. При составлении списка требований и выбора их типа рекомендуется использовать ГОСТы и технические условия на рассматриваемый класс ТО, а также на ТО, близкие по функциям, условиям работы и т. п. Желательно также ис­пользовать технические задания и акты испытаний на уже разработан­ные ТО. Существенное дополнение и уточнение списка дает анализ функций изделия и его элементов.

М4 — информационный фонд материалов и конструктивных эле­ментов, перспективных для создания новых ТР. Формируется путем изучения литературы по материаловедению и интересующим конструк­тивным элементам, новых стандартов в близких отраслях техники, новых патентов и авторских свидетельств, рекламных материалов, про­спектов выставок и т. п.

М5 — информационный фонд технологических процессов. Содер­жит наборы технологического оборудования и технологических про­цессов, которые можно в принципе использовать для изготовления

разрабатываемого класса ТО. Фонд ,М5 целесообразно классифициро­вать по группам технологического оборудования, имеющегося на пред­приятии-изготовителе, в отрасли, стране, за рубежом.

М6 — фонд эвристических приемов .

М7 — информационный фонд ТР ведущего класса ТО. Определение ведущего класса ТО приведено ниже в процедуре 2.5. Для формирова­ния фонда М7 можно использовать рекомендации по формированию фондов М2, М2А, М4.

М8 — методы оценки и выбора вариантов ТР. Предназначены для сравнительной оценки множества ТР или ТО с целью выбрать наилуч­шие варианты, чаще всего по векторному критерию. К таким методам относятся: экспертные оценки и квалиметрический анализ, метод Делфи, метод ПАТТЕРН, комплексные технико-экономические оценки, различные методы математического моделирования, методики лабора­торных и натурных испытаний и др.

Структура и процедуры метода. Поиск новых, более эффектив­ных ТР — это, прежде всего, процесс подготовки и обработки инфор­мации, с помощью которой синтезируют новую информацию в виде конструктивных решений изделий или технологических процессов. В связи с этим обобщенный эвристический метод представляет собой описание такого процесса, условно разделенного на семь этапов. Каж­дый этап состоит из нескольких процедур подготовки и обработки ин­формации, которые отличаются однородностью выполняемой работы.

Рис. 1 Схема обобщённого эвристического метода

Обобщённый эвристический метод.

На Рис. 1 приведена схема обобщенного эвристического метода где указаны названия этапов, число процедур в каждом этапе и исполь­зуемые информационные фонды.

Ниже дано описание процедур на каждом этапе. После названия процедуры в скобках указаны номера предыдущих процедур, результаты работы по которым используются в данной процедуре, а также номера информационных фондов. Процедуры, отмеченные звездочкой, являются инвариантными, их рекомендуется применять при решении любой задачи. Остальные процедуры используются в зависимости от наличия времени, специфики задачи и требуемой глубины ее прора­ботки.

1-й этап. Предварительная постановка задачи.

1.1. Сформулируем функцию  на  качественном уровне.

Всем привычная перьевая ручка заправляющаяся чернилами перестала удовлетворять всем запросам пользователей, постоянная потребность в чернилах, кляксы создавали массу неудобств при использовании перьевой ручки.

1.2*. Сформулируем функцию на количественном уровне (1.1, МЗ).

1.3*. Выберем существующие ТО, в наибольшей мере удовлетво­ряющие сформулированной функции (1.2, М2, М2А, М7). Если при этом будет найден ТО с необходимой функцией, то решение задачи можно прекратить или перейти к процедуре 6.1.

1.6. Сформулируем задачу без специальных терминов.

Следует усовершенствовать пишущую ручку отвечающую всем требованиям потребителей.

2-й этап. Изучение и анализ задачи.

2.1. Составим дерево конструктивной эволюции рассматриваемого класса ТО (1.3, М2, М2А).

2.4*. Определим основные факторы, решающим образом влияю­щие на развитие рассматриваемого класса ТО (1.1, 1.2, 1.4, 2.1—2.3, М2, М2А). Установим, какие причины заставляли каждый раз созда­вать новую модификацию ТО.

I.Примерно в IV тыс. до н.э. человек начал изображать разные знаки на смоченных глиняных дощечках, используя деревянную или бронзовую палочку либо кость.

  II. В V тыс. до н.э. человек начал изображать изобрел форму письма в виде иероглифов. Для их изображения на папирусе писцы использовали тонкие кисти из тростника или тростниковые ручки.

 III. Примерно в 1300 году до н.э. люди придумали письмо по воску, который заливался в деревянные таблеты. В качестве пишущего инструмента использовали металлический стилус (stylus), один конец которого делали плоским для того, чтобы стирать ненужные записи.

 IV. Письмо по воску просуществовало около 18 веков, пока англосаксы не изобрели пергамент. Письмо по пергаменту требовало наличие красящейся жидкости.

V. Период с 600-го до 1800 г. н.э. по праву можно назвать эрой гусиных перьев.

VI. Маленькая выгнутая стальная пластинка с расщеплённым концом для писания чернилами, пришла на смену гусиным перьям.

2.6*. Определим возможности усиления отдельных характери­стик функции (1.2—1.4, 2.1—2.5, М., М2А, МЗ, М4, М7).

1.         - увеличить время работы от заправки, до перезаправки

2.         - обеспечить непрерывную подачу жидкости для письма,

3. - обеспечить получение на бумаге непрерывного видимого следа произвольной формы без засоров, клякс,

2.7*. Проведём ранжирование недостатков (1.4, 2.6) с точки зре­ния степени важности их устранения. Выделим самые важные недо­статки, устранение которых можно считать главными целями решения задачи.

Требуется изменить пишущий узел, а в частности;

2. - обеспечить получение на бумаге непрерывного видимого следа произвольной формы без засоров, клякс,

3. - обеспечить непрерывную подачу жидкости для письма,

4. - увеличить время работы от заправки, до перезаправки.

2.10*. Изучим возможности комбинирования целей решения задачи (1.4, 1.5, 2.6—2.8), что позволит выделить взаимоусиливающие, взаимопротиворечивые и взаимонезависимые цели. Выделим наиболее перспективные комбинации целей.

Обеспечение получения на бумаге непрерывного видимого следа произвольной формы без засоров, клякс, и увеличение времени работы от заправки, до перезаправки – возможно путём комбинирования целей решения задачи— взаимоусиливающие цели.

А обеспечение непрерывной подачи жидкости для письма, и увеличение времени работы, от заправки, до перезаправки — взаимонезависимые цели…

2.11*. Проверим реальность постановки задачи (1.5, 2.6, 2.9, М1, М2, М4, М5, М7) на современном уровне развития науки, тех­ники и производства. Предварительная оценка физической, техниче­ской и технологической осуществимости предупреждает ненужную трату ресурсов на безуспешные попытки решения задачи.

Решение задачи на современном уровне развития науки, тех­ники и производства, реальна для данного ТО.

2.13*. Построим иерархическую систему (1.1, 1.2, 1.4, 2.6), в ко­торой выделите в качестве отдельных элементов рассматриваемый ТО (задачу) и другие смежные с ним объекты, включая другие ТО. Уста­новим связи рассматриваемого ТО со смежными объектами и проверьте соответствие этих связей по основным направлениям.

 SHAPE  * MERGEFORMAT

2.14*. Проверим возможность удовлетворения потребности путем внесения изменений в смежные объекты (1.2, 1.4, 2.6, 2.13). Проведём технико-экономическое сравнение первоначальной постановки задачи (1.4, 2.6) с задачами внесения изменений в смежные объекты. Если задача изменения смежных объектов более эффективна, то проработайте ее по пп. 1.1—1.5, 2.1—2.11.

Чернила должны быть как можно более густыми, но чтобы они не забили систему капилляров. Придется придумать какой-то другой пишущий узел, по которому чернила заключаются в специальную трубочку, откуда им не дает возможности вытечь специальный шарик. Но если шариком провести по бумаге, то остается ясно различимый след — собственно, это и требуется от ручки.

2.16*. Составим представление об идеальном техническом решении рассматриваемого класса ТО (1.1, 1.2, 1.4, 2.1—2.6, 2.13, 2.14, М2, М2А, М7).

Специальная формула чернил должна обеспечивать необыкновенно мягкое письмо, и при этом ручка должна писать намного дольше, чем обычная перьевая ручка

3-й этап. Уточнение и детализация постановки задачи.

3.1*. Составим список требований к существующим ТО, наиболее удовлетворяющим сформулированной функции (1.2, 1.3, МЗ).

3.2*. Составим список требований к разрабатываемому ТО (1,2, 1.4, 2.6, 2.9, 2.15, МЗ).

1. Письмо ручкой новой конструкции должно обеспечивать чистописание на должном уровне, без клякс и пропусков.

2. Конструкция корпуса ручки должна свободно помещаться в руке человека.

3. Толщина линий должна быть ≈ 1мм.

4. Новый пишущий узел должен свободно скользить по бумаге, не царапая её.

5.  Время от заправки до перезаправки должно быть максимальным.

3.6*. Выделим главные требования к разрабатываемому ТО (1.2, 2.2—2.6, 2.15, 3.2, 3.3), которые обычно соответствуют его ос­новной функции, и внесите поправку в эти требования и связанные с ними показатели с учетом времени освоения ТО и его морального ста­рения.

3.11*. Выявим противоречия развития (улучшении) ТО (1.2, 1.4, 2.6—2.14, 3.2—3.5). Эти противоречия возникают, когда улучше­ние одних показателей (требований) ТО приводит к нежелательному изменению других ее показателей или окружающей среды, включая другие ТО и человека. Для выявления противоречий улучшения ТО рекомендуется построить прямоугольную матрицу, в которой по вер­тикали перечисляется список требований, а по горизонтали — тот же список требований и список факторов окружающей среды. Далее для каждого улучшаемого требования в матрице отмечаются ухудшаемые другие требования и факторы среды.

4-й этап. Поиск, технических идей, решений и физических принци­пов действия.

4.1*. Преобразуем в искомое ТР наиболее близкие решения су­ществующих ТО (1.3, 2.2, 1.4, М2, М4).

4.2*. Попытаемся преобразовать в искомое ТР лучшие мировые образцы (М2А, М4).

4.3*. Попытаемся преобразовать в искомое ТР идеальное ТР (2.16, М1, М4), используя различные физические эффекты и допол­нение его крайне необходимыми элементами.

4.7*. Попытаемся изменить стоящую выше по иерархии систему (2.13, 2.14), чтобы не создавать искомый ТО или существенно его упро­стить.

4.9. Используем методы морфологического анализа и синтеза (1.4, 1.5, 2.6, 2.9, 2.10, 2.14, 3.1—3.3, 3.6, 3.11, 3.12, М2, М2А, М4, М6, М7) для проверки полноты найденных ТР.

М6.- Метод эвристических приемов устранения технических противоречий основывается на межотраслевом фонде ЭП. Этот фонд содержит описания 180 отдельных ЭП, ко­торые разделены на 12 групп .

Группы эвристических приемов

Исходя из этой информации просматриваем в таблице наименования групп ЭП и отбираем (в основном по интуи­тивным соображениям) наиболее подходящие группы. В каждой из этих групп просматриваем все ЭП и выби­раем также по интуиции те ЭП, которые представляют интерес для рассматриваемой задачи.

1.     Преобразование формы

2.     Преобразование движения и силы

3.     Преобразование материала и вещества

4. Повышение технологичности

 Преобразование прототипа начинаем с помощью выбранных приемов. При этом фиксируем идеи улучшен­ных технических решений в виде короткого описания или  упрощенной схемы.

1.     Преобразование формы

Нужно изменить форму пишущего узла, для поступления чернил с постоянной скоростью, чтобы он не царапал бумагу, при этом конструкция корпуса ручки должна свободно помещаться в руке человека.

2.     Преобразование движения и силы

Подача чернил должна осуществляться под действием силы тяжести, для чего колбочку с чернилами поместим выше пишущего узла.

Давление на бумагу должно оставаться одинаковым, или след должен оставаться неизменным, ясно различимым  и любой конфигурации при разном давлении на перо, при этом не должна пострадать бумага.

Надо самый кончик сделать сферическим, закрепив металлический шарик на конце ручки сохранив при этом подачу чернил.

При том чтобы пишущий узел мог писать под любым небольшим углом.

3.     Преобразование материала и вещества

Нужно будет пересмотреть формулу чернил, изготовив их более густыми и быстросохнущими.

4. Повышение технологичности

Необходимо шарик поместить в маленький металлический корпус, оставив зазор и давая возможность ему вращаться для катания по бумаге. Подача чернил при данной конструкции будет осуществляться при контакте с чернилами находящимися внутри колбочки (помещённой выше) и не скапливаться на конце нового пишущего узла, при этом получается, что шарик прокатывается, оставляя видимый след нужной конфигурации.

4.10*. Сформулируем новые физические принципы действия ТО и   его   основных   элементов   (1.4, 1.5, 2.6,   2.9, 2.10   2.14   31—33 3.6, 3.11,  3.12,  М1,   М2, М2А, М4, М7).

4.12*. Комбинируем идеи (4.1—4.11). Попробуем сначала по­парную комбинацию всех найденных ТР и физических принципов действия и выберем из них взаимоусиливающие и взаимоулучшающие. Затем к выбранным парам попытаемся при соединить третью (четвер­тую и т. д.) усиливающую идею. Попытаемся комбинировать сразу по несколько идей.

5-й этап.  Выбор наилучших ТР.

5.3*. Проверим оставшиеся ТР на их соответствие основным тре­бованиям (1.2, 2.7, 3.6, 5.1, 5.2, М4, М8); выделим ТР, удовлетво­ряющие этим требованиям.

5.5*. Выберем наиболее экономичные варианты (5.3, 5.4, М8), позволяющие решать задачу при минимальных затратах: материалов, энергии, трудовых ресурсов и т. п.

5.8*. Выберем ТР, наиболее полно реализующие сформулиро­ванную функцию, главные цели и требования (1.2, 2.6, 2.10, 3.6 5.3, 5.4, М8).

5.9*. Выберем ТР, наиболее полно устраняющие главные проти­воречия улучшения ТО (3.11—3.13, 5,3, 5.4).

5.11*. Выберите наилучшие ТР на основе анализа результатов по пп.5.5—5.10. Рекомендуется окончательно отобрать не более 10 ва­риантов.

Наиболее подходящее ТР это – ШАРИКОВАЯ  РУЧКА, в отличие от обычного "вечного пера", не течет, к тому же перьевые ручки текут, чернила расплескиваются. ШАРИКОВАЯ же пишет чисто и аккуратно, а чернила в них достаточно густые, чтобы оставлять кляксы. Если шариком провести по бумаге, остается ясно различимый след любой конфигурации.

6-й этап. Доработка выбранных технических решений.

6.1*. Проверим наилучшие ТР на их соответствие полному списку требований (3.2, 3.3, 3.5, 5.11). Выделим ТР, удовлетворяющие и не удовлетворяющие полному списку требований.

6.2*. Преобразуем недопустимые ТР в допустимые (6.1, М4). Для этого рекомендуется использовать процедуры 4-го и 5-го этапов, рассматривая недопустимые ТР и их узлы как прототипы.

6.3*. Попытаемся улучшить допустимые функциональные узлы (6.1, 6.2, М4) во всех наилучших допустимых ТР, используя также процедуры 4-го и 5-го этапов. Составим уточненный список наилучших ТР.

7-й этап. Анализ технико-экономических показателей найденных ТР и оценка перспектив их внедрения.

7.1*. Оценим ожидаемый эффект от использования полученных ТР (1.2, 1.5, 2.12, 2.14, 2.15, 3.1—3.3, 3.6, 3.13, 6.5—6.9, М2, М2А, М8, М7). Оценка производится по различным показателям в относи­тельных величинах по сравнению с существующими наилучшими прак­тически используемыми ТО.

7.3*. Определим область практического применения полученных ТР в рассматриваемой области техники (2.2—2.4, 2.12—2.15, 3.2, 3.7, 5.5—5.10, 6.5, 6.6, 7.1, 7.2) в настоящем и будущем. Оценим объемы реализации новых ТО.

7.5*. Оценим ожидаемый экономический эффект (7.1—7.4, М8) в зависимости от объемов реализации новых ТО.

Экономический эффект от объемов реализации данного ТО ожидается  ≈ 100%.

7.6. Составим заявки на изобретения для найденных ТР (2.9. 2.14, 2.16, 4.1—4.12, 5.5—5.10, 6.2—6.5, М2, М2А, МЗ, Л17).

Процедуры, отмеченные звездочкой, являются инвариантными, их рекомендуется применять при решении любой задачи. Остальные процедуры используются в зависимости от наличия времени, специфики задачи и требуемой глубины ее прора­ботки.

При решении задачи многие пункты обобщённого эвристического метода мною были пропущены из-за простоты рассматриваемого ТО.

Рис. Шариковый стержень ручки в сборе.

1-    Шарик; 2- Корпус; 3- Трубка; 4-Чернила.

Вывод:

Сейчас шариковыми ручками  пишут 92 процента тех, кто хоть что- нибудь вообще пишет. Так шариковая ручка, изобретение журналиста из Венгрии Лесло-Йожефа Биро, спустившись от военных летчиков из заоблачных далей, стала достоянием всего человечества. И несмотря на то, что писать от руки сегодня приходится все меньше и меньше, авторучки продолжают усовершенствовать. Компьютер компьютером, но иногда ручка пока еще незаменима. Например, когда необходимо подписать какую-либо важную бумагу — многомиллионный контракт или банковский чек. Но тогда, в конце 1930-х годов, изобретение Биро рассматривалось как никому не нужная блажь.

Список используемой литературы:

1. Малахов Ю.А. Ознакомление с источниками патентной информации и методикой проведения патентного поиска: Метод, указания. - Брянск, БИТМ, 1994.-16с.

2. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества: Учеб. пособие для студентов вузов. -М.: Машиностроение, 1980.-368 с.

3. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения.-2-е изд.-М.. Московский рабочий, 1973.-296 с.

4. О психологии изобретательского творчества

Г.С. Альтшуллер, Р.Б. Шапиро.-М.: Машиностроение, 1980.-368 с.