Методы генерирования идей в процессе создания инноваций

Анализ состояния проблемы по ряду критериев при формировании идей

Практика, используемая передовыми фирмами в области изобретательской работы, основывает­ся на создании отдельных групп сотрудников с высокой степенью автономности и разнообразным профессиональным составом. Это дает исследованиям известный уровень независимости. Внутри таких групп создается творческая атмосфера, которая чаще и быстрее приводит к положительным результатам.

Для отыскания действительно творческого решения необходимо рассматривать большое число альтернативных решений, множество пригодных для данного случая идей.

При этом процессе, который называется формированием идей, нужно анализировать состояние проблемы по ряду критериев:

1)  что здесь не так (в чем недостатки);

2)  как можно улучшить положение (все возможные, хоть и нереальные пути);

3)  какие модификации изделия возможны с учетом изменения требований заказчика, связанных
с модой (в том числе на старинные изделия);

4)  нельзя ли улучшить удобство обращения, управления изделием и его безопасность;

5)  что даст изменение внешнего вида, цвета, упаковки;

6)  что даст изменение конфигурации;

7)  что даст уменьшение или увеличение изделия или отдельных его частей;

8)  нельзя ли использовать новые материалы;

9)  какие иные функции способно выполнить изделие (в крайнем случае, при дополнительных приспособлениях);

10) что даст перестановка элементов конструкции;

11)          что даст применение комбинации элементов для повышения эксплуатационных качеств из­делия;

12) нельзя ли подойти с противоположных позиций (инверсия) для упрощения конструкции.
Для скорейшего получения положительного решения проблемы важно устранить все возможные препятствия творчеству, как личного, так и организационного характера.

В числе помех личного характера [1; 143] можно назвать недостаточные квалификацию и эруди­цию, узкую специализацию, подверженность авторитетам, боязнь критики, догматизм в представле­ниях, узкий практицизм, отсутствие личной заинтересованности; в числе препятствий организацион­ного порядка — чрезмерно сжатые сроки работ, нежелание руководителей фирмы рисковать и удов­летворенность существующим положением, стремление руководства указать научным работникам и конструкторам путь решения, первые неудачи, недоверие к оригинальным решениям со стороны ру­ководства фирмы, неумение руководства выявлять и поощрять творческие решения и т.д.

Часто исследователям и разработчикам мешает психологическая инерция, т.е. игнорирование всех возможностей, кроме единственной, которая уже встретилась в самом начале НИР, традиционная и привычная в жизни. Некоторые исследователи и конструкторы чаще всего хотят узнать те факты, которые подтверждают их мнение, а не те, которые противоречат их убеждениям и точке зрения.

Творческие идеи редко возникают вдруг. Они, как правило, появляются в результате осознания необходимости решения той или иной задачи, беспокойного и целенаправленного поиска. Лишь по­следовательно упорядоченный процесс обеспечивает появление новых идей, решение инженерной задачи и создание новой машины.

Одним из способов упорядочения процесса поиска решения научной или инженерной задачи яв­ляется способ, основанный на использовании альтернативных сетей, описывающих поведение иссле­дователя и разработчика в ходе НИР. Для отражения хода исследований могут быть использованы любые из предложенных выше структур творческого процесса, любая укрупненная или дифференцированная технология НИР и ОКР. Процесс принятия решений и их оценки может быть представлен приведенной схемой (см. рис. 1).

Процесс решения проблем тесно связан с направлением мышления вообще. Изобретательность — необходимое условие возникновения новых идей — базируется на различных подходах, среди ко­торых можно выделить [2-4]:

—морфологический анализ и синтез;

—метод контрольных вопросов;

—матричное структурирование;

—синектический метод;

—метод фокальных объектов;

—метод инверсии;

—метод «мозгового штурма»;

—метод свободных ассоциаций;

—алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ);

—использование информационных технологий и баз данных.

Из этих методов генерирования идей в процессе создания инноваций наибольший интерес пред­ставляют алгоритм решения изобретательских задач и использование информационных технологий и баз данных.

Алгоритм решения изобретательских задач

Сегодня в работе многих НИИ, КБ, предприятий и фирм широко используется АРИЗ, разрабо­танный Г.С. Альтшуллером [5; 296].

АРИЗ — это эвристическая программа, позволяющая путем последовательных операций, шаг за шагом, приходить к наиболее эффективному решению задачи без перебора всех возможных вариан­тов (табл.).

Таблица

Основные этапы АРИЗа

В процессе разработки новой техники конструкторам приходится иметь дело с «балансировкой» многих взаимосвязанных технических параметров, определяющих основные и вспомогательные характеристики изделий (грузоподъемность, собственная масса, скорость и т.д.). Попытки улучшить значения одних параметров часто приводят к ухудшению других.

АРИЗ базируется на системном подходе, основу которого составляет специальная программа (алгоритм). Цель — выявление в технической системе недостатка, порождающего противоречие, и поиск решения через устранение этого противоречия. При этом реализуется стратегия логического направленного поиска. Центральным ядром алгоритма является выявление технического противоре­чия (111) и его устранение. Большая эффективность АРИЗа обусловливается изучением и использо­ванием закономерностей развития технических систем, применением специального информационно­го обеспечения (приемы и альбомы устранения технических противоречий, стандарты на решения задач, указатель физических эффектов и явлений), созданного на основе анализа и обобщения боль­шого числа лучших отечественных и зарубежных изобретений. В АРИЗе также используются опре­деленные приемы, призванные устранять психологическую инерцию мышления.

При работе с АРИЗом от разработчика требуется сознательная целеустремленность, вызванная необходимостью улучшить производство; уверенность в правильности предложенного решения, обу­словленная знанием законов развития технических систем; умение регулярно пополнять информаци­онный фонд. При этом предлагается программа для управления мышлением при решении творческих задач в технике. Это управление обеспечивается правилами выполнения последовательных шагов (операторов) решения задач в направлении достижения «идеального конечного результата» (ИКР).

Решение начинается обычно с построения модели задачи, которая осуществляется путем форму­лирования ИКР. Построение модели задачи позволяет выявить конфликтную ситуацию и определить ТП, анализ которого позволяет, с одной стороны, резко уменьшить свободу выбора, а с другой — резко обострить ситуацию и выйти на уровень физического противоречия (ФП) системы. В дальней­шем применение предлагаемых правил построения и анализа моделей задач, системы различных опе­раторов («вещественно-полевой анализ», «размер, время, стоимость» — РВС, «моделирование ма­ленькими человечками» — ММЧ и пр.) специализированным информационным и традиционным ин­женерным обеспечением помогает достичь искомые результаты.

Наиболее динамичной, развивающейся частью АРИЗа является его аналитическая стадия, кото­рая занимает, в свою очередь, ключевую позицию алгоритма. Для представления процедуры работы в этой части алгоритма можно предложить так называемый эвристический алгоритм, объединяющий основные существенные признаки АРИЗ.

1. Описать задачу в следующей последовательности: перечислить элементы рассматриваемой технической системы и объект обработки; сформулировать главную полезную функцию (ГПФ); сформулировать нежелательный эффект (НЭ), возникающий в результате действия технической сис­темы.
2. Сформулировать ТП, возникающее в технической системе при попытках устранить НЭ из­вестными средствами. Техническое противоречие сформулировано по схеме: «При устранении НЭ ...(сформулировать качество системы) путем изменения узлового компонента ... (указать элемент, группу элементов или их взаимодействие, а также изменяемый параметр) ухудшается выполнение ГПФ ... (сформулировать качество системы).

Противоречие должно быть взаимообратимым — изменение параметра узлового компонента в обратную сторону приводит к ухудшению первого и улучшению второго качества системы.

Для дальнейшего анализа необходимо выбрать такую формулировку, в которой достигается реа­лизация главной полезной функции (ГПФ).

3. Определить изменяемый элемент, которым следует считать узловой компонент (УК) системы. Если это возможно, указать степень допустимых изменений. Если изменение элемента запрещено (обосновать!), то в систему вводится новый — «х-элемент».

1. Сформулировать идеальный конечный результат по форме: узловой компонент сам устраняет НЭ, но продолжает выполнять полезное действие; «х-элемент» устраняет НЭ, не препятствуя выпол­нению ГПФ системы и не усложняя ее.
2. Изобразить достижение ИКР в графическом виде (эскиз, схема, рисунок). Выделить зону из­ меняемого элемента, не обеспечивающую достижения ИКР.
3. Сформулировать для выделенной зоны изменяемого элемента требования (на физическом уровне), необходимые для устранения НЭ при одновременном выполнении ГПФ. Для узлового ком­ понента требования должны быть взаимопротивоположны.
4. Рассмотреть возможность разрешения противоречивых свойств: в пространстве, во времени,в отношениях.

Связь УК, его изменяемых параметров, влияющих на изменение ГИФ и НЭ, видна из рисунка 2, отражающем структуру ТП.

В ряде случаев работа по АРИЗу может дать новое техническое решение с помощью таблиц пре­одоления ТП и списка типовых приемов разрешения противоречий в технических системах. Если найденное техническое решение удовлетворяет производство, проводится патентный поиск и опре­деляется уровень найденного нового технического решения: изобретения или рационализаторского предложения.

Если с помощью приемов разрешения ТП не удается добиться ожидаемого результата (решения инженерной, изобретательской задачи), то необходимо перейти к дальнейшему решению задачи по АРИЗу — выявлению ФП и способов его преодоления.

Следует отметить, что АРИЗ — это система, которая находится в состоянии постоянного совер­шенствования и развития. Продолжают уточняться и конкретизироваться шаги и этапы правил, овла­дение которыми требует настойчивости и специальной практической подготовки. Наряду с активиза­цией творческой работы специалистов, изобретателей и рационализаторов АРИЗ занимает основное место при поиске идей и технических решений на творческом этапе функционально-стоимостного анализа [6-8].

В настоящее время проводятся попытки использовать АРИЗ в автоматизированных системах поискового конструирования, направленных на резкое повышение производительности творческих работников. Вместе с тем большое число задач можно решить, не прибегая к полному аппарату АРИЗа, опираясь на его информационный фонд, используя типовые эвристические приемы для раз­решения ТП.

Использование информационных технологий и баз данных

Развитие вычислительной техники и информационных технологий создает новые возможности для генерирования идей. Колоссальное количество известных технических решений, предложений, гипотез и т.д., из которых нужно выбрать лучшее для данного случая, стимулирует творческий про­цесс исследователя и конструктора и способствует появлению новых идей, которые затем могут пре­вратиться в новые продукты.

В США предложен систематизированный автоматизированный метод генерации идей о произ­водстве новой продукции. В основу метода положены [2; 331,332]:

-   диалог с банками данных, содержащими более 160 млн ед. информации (И);

-   изучение всех публикаций и поиски И по ключевым словам «идея», «инновации», «новинки» и др. с их фильтрацией в ЭВМ по определенным правилам.

ЭВМ выдает заголовки этих материалов, а затем исследователь выбирает весь материал для де­тального ознакомления. Метод иллюстрируется на примере поиска новинок в области водоснабжения и порошковой металлургии. Метод позволяет быстро интегрировать много новых идей при умеренных затратах. Используется мультифайловый, мультидисциплинарный подход к поиску И по верти­кали (изучение И из одной области) или по горизонтали (изучение И из различных областей). Поиск может быть ограничен видом информации: патенты, научные конференции, реклама и торговые жур­налы и т. д.