Введение
Тема контрольной работы«Понятия, связанные с творчеством и техникой. Технический объект и технология»по дисциплине «Основы технического творчества».
История развитиячеловечества – это прежде всего история создания и совершенствования различныхизделий и технологий. Систематическое использование и обработка нашими далекимипредками камня и палки, начавшиеся около миллиона лет назад, появившиеся около10 тыс. лет назад повозка с колесами, выплавка бронзы, водяное колесо, токарныйстанок, скрипка, паровая машина, пластмассы, телевизор, вычислительная машина(персональный компьютер), космический аппарат, искусственное сердце, радиотелефони необозримо многое другое – все это результаты удивительного, мучительного ивеличественного процесса, называется творчеством.
Тысячи известных ибезымянных изобретателей и рационализаторов породили необъятный теперь миртехники и технологий. Этот мир действительно велик. Только в бывшем СоветскомСоюзе номенклатура выпускаемых изделий превышала 20 млн. единиц!
Техническое (инженерное)творчество бурно развивалось от столетия к столетию. Если 1000 лет назадвыпускалось в мире примерно 1000 изделий, состоящих в среднем из 100 различныхдеталей, входящих в наиболее сложные изделия, то в настоящее время числоклассов изделий составляет от 5000 при среднем числе различных деталей,входящих в наиболее сложные изделия, равном 10000 штук.
Поэтому закономерновозникает вопрос о количестве изделий, их сложности при таком темпе развития, кпримеру, в 2100 году? Что изменится за этот, с одной стороны, малый промежутоквремени (по сравнению со всей историей технического прогресса), а с другой –очень большой, если учесть современные, заметные каждому темпы развитиятехники, которые продолжают ускоренно возрастать, особенно в высокоразвитыхстранах?!
Чтобы это стало возможнымнеобходимы хорошо подготовленные кадры инженеров различных специальностей,которые были ранее и сейчас являются основными создателями новой техники итехнологии, т.е. проводниками научно-технического прогресса. Поэтому сейчас втехнических вузах стали уделять внимание изучению студентами основ техническоготворчества.
Какие же основные цели изадачи настоящей дисциплины? Они заключаются в обучении навыкам постановки ирешения задач поиска (изобретения) новых более эффективных конструкторско-технологическихрешений, в том числе решений, превосходящих мировой уровень.
Такие задачи возникаютпри разработке новых машин, приборов, технологического оборудования итехнологий, при выполнении плановых работ по реконструкции и модернизацииразличных производств. Решение проблем интенсивного развития экономикивыдвинуло большое число дополнительных творческих инженерных задач, связанных сэкономией трудовых ресурсов, сырья, материалов и очень дорогой в настоящеевремя энергии.
Другая не менее важная цельизучения данной дисциплины – подготовка к овладению интенсивной технологиейинженерного творчества, основанной на использовании методов инженерного(технического) творчества, специально подготовленной информации и современнойкомпьютерной техники (Интернета).
Существует мнение, чтоумение находить, ставить и решать изобретательские и рационализаторские задачи– это «божий дар», которому нельзя научится. Как относится к такой точкезрения? Может ли каждый научиться изобретать?
Обучение ускоряетприобретение опыта и мастерства одаренными (в смысле технического творчества)специалистами, что позволит им успешно решать довольно широкий круг творческихинженерных задач.
При этом надо помнить,что лишь немногие из тех, что наделены талантом изобретателя, умеют развиватьталант и пользоваться им.
Хорошо известно, что стехническим творчеством обычно связаны наиболее яркие страницы внутренней жизничеловека, работающего в области техники. Кроме того, техническое (инженерное)творчество довольно часто приносит еще дополнительное моральное и материальноевознаграждение и глубокое удовлетворение полученными результатами.
Понятия,связанные с творчеством и техникой. Технический объект и технология
Общественная жизнь любойстраны, любого народа не может развиваться в нужном направлении без творческойдеятельности масс.
На основании этого можноотметить, что творчество – это создание нового, неизвестного человечеству. Этоновое может быть в искусстве, литературе, медицине, сельском хозяйстве, техникеи т.д.
Отсюда выведено следующееобщее определение творчества. Так, согласно энциклопедическому словарютворчество – это деятельность человека, заключающаяся в создании новых, имеющихобщественное значение, материальных или духовных ценностей в какой – либоотрасли производства, науки, искусства и т.д. Творчество возможно только наоснове интенсивного труда, систематической работы в определенном направлении.
В случае создания новойтехники или технологии имеется более конкретное определение творчества.
Здесь творчество – это самодеятельностьсубъекта с постановкой и выбором задачи, поиском условий и способа ее решения исозданием нового.
Различают творчествотехническое, научно-техническое и научное [1].
Термин «техническоетворчество» следует понимать в широком смысле как творчество, связанное споиском технических задач и их решением на основе использования научныхдостижений, т.е. включающем в себя понятие «научно-техническое творчество».
«Научное творчество»связано с удовлетворением потребностей познания окружающего мира.
В настоящее времяизвестно довольно большое число методов технического творчества, которые можноразделить на две группы [2]:
1.Эвристические методытехнического творчества, которые основаны на использовании достаточно точноописанных методик и правил поиска новых технических решений. Эти методы началиразрабатывать еще с древних времен (Сократ, Архимед); особое внимание имуделили выдающиеся ученые XVII-XVIII в.в. Ф.Бэкон, Р.Декарт, Г.Лейбниц.Начиная с 40-х ХХ столетия, резко возросли исследования и разработки посозданию и применению эвристических методов, методик, приемов, принципов,правил и т.п. В настоящее время известно более 100 эвристических методов,методик и их модификаций.
Что же такое понятие«эвристика»? Эвристика – это искусство изобретения, метод нахождения нового. Впедагогике эвристика – это обнаружение истины с помощью наводящих вопросов.
2.Компьютерные методы –это методы поискового конструирования, основанные на использовании ЭВМ врешении творческих инженерных задач. Эти методы начали разрабатывать иприменять в 60-х годах ХХ столетия.
В настоящее времяизвестны десятки различных подходов и методов поискового конструирования.
Обзор эвристических икомпьютерных методов технического (инженерного) творчества достаточно широкоосвещен в литературе. Эти методы изложены в трудах ряда отечественных изарубежных исследователей, ученых [2,3,4,5,7].
Получили распространениетри эвристических метода:
— мозгового штурма илимозговой атаки;
— морфологическогоанализа и синтеза;
— эвристических приемов.
Кроме этого известны трикомпьютерных метода:
— синтеза техническихрешений на И-ИЛИ графах;
— синтеза физическихпринципов действия;
— математическогопрограммирования – синтеза оптимальных структур и форм.
Имеются и другиеэффективные методы и системы методов инженерного творчества: вопросов, алгоритмрешения изобретательских задач. В 1977 году было проведено условное разделениемежду эвристическими и компьютерными методами (с помощью первых решают задачитехнического творчества, с помощью вторых – задачи поискового конструирования).
К задачам техническоготворчества были традиционно отнесены такие, при которых человек решаетпоставленную задачу способом «проб и ошибок» или с помощью эвристическихметодов без использования ЭВМ. К задачам поискового конструирования отнесенытакие творческие инженерные задачи, которые человек решает с использованиемЭВМ.
К основным результатамнаучного, научно-технического и технического творчества относятся открытия,изобретения, рационализаторские предложения и конструкторские разработки.
Техническое творчество, вчастности изобретательство, — это форма воплощения научных идей в техническиерешения.
Его плоды – изобретения –являются промежуточным результатом технического освоения научных достижений,который занимает место между научной идеей и материальным объектом техники.Изобретение – это еще незаконченная машина, материал или технологическийпроцесс. Но это уже идея, воплощенная в конкретную физическую форму (описание,чертеж, модель и т.п.), которая показывает ее осуществимость.
Творчество представляетсобой явление, относящееся прежде всего к конкретным личностям. Поэтому вданной области представляют большой интерес работы психологов.
История науки знаетнемало попыток создания философских и психологических теорий творчества. Однакони одну из них нельзя рассматривать как общую. Считается, что мышлениеначинается там, где создалась проблемная ситуация, т.е. ситуация, в которойесть выбор из двух или более возможностей.
Для процессанаучно-технического творчества характерен поиск решения в условияхнеопределенности, дефицита информации, выход из которых заключается в принятиирешения.
Многие исследователипрошлого, да и некоторые наши современники считают, что определяющим механизмомтворческого процесса являются не логика, а интуиция.
Понятие интуиции долгоевремя толковалось как что-то мистическое, сверх естественное. Ее природа ещенедостаточно изучена. Однако на основании работ ученых Б.М. Кедрова, В.Ф.Асмуса, Я.А. Пономарева и других интуицию можно назвать быстрым решением, нетребующим длительной подготовки, это скорее итог, чем начало, отмечаетфранцузский психолог А. Спайер [1]. Справедливо и то, что без предшествующей,иногда весьма длительной работы мысли ученого или изобретателя никакая интуицияне могла бы дать плодотворного результата.
Таким образом, интуицияизобретателя, творца новой техники приходит в качестве вознаграждения за труд,поиск, и, следовательно, сложному механизму творческого процесса присущи илогика, и интуиция. Специфический акт творчества (озарение) заключается восознании некоторого продукта, всплывающего из глубины подсознания.
Представляет практическийинтерес выделение этапов в творческом процессе изобретателя. Психологинасчитывают их от двух до семи. Можно назвать наиболее общие: беспокойство иосознание задачи, подготовка, вынашивание идеи, озарение, проверка иподтверждение идеи.
В проблеме творчествавыделяют кроме самого процесса еще несколько граней: творческую личность,творческие способности, творческий климат.
Творческие способностиразделяют на три группы. Первая связана с мотивацией (интересы и склонности),вторая – с темпераментом, третья – с умственными способностями. Для того, чтобытворческие способности позволили добиться успеха, необходимы желания, воля и,самое главное, труд.
Надо помнить, что натворчество отрицательно влияют следующие факторы: отсутствие гибкости мышления,силы привычки, узкопрактический подход, чрезмерная специализация, влияниеавторитетов, боязнь критики, страх перед неудачей, чересчур высокая самокритичность.
Отрицательную роль втворчестве играет психологическая инерция мышления, стремление действовать всоответствии с прошлым опытом и знаниями, идти традиционными путями.
Противоположностьюинерции мышления является творческое воображение, фантазия.
Творческая личностьобладает рядом особенностей. Одаренные люди имеют обычно высокий интеллект (нопрямой зависимости между интеллектом и талантом нет).
Уменье сосредоточитьвнимание и долго удерживать его на каком-либо вопросе, тематике или проблеме – одноиз важнейших условий успеха в любом виде деятельности. Без упорства,настойчивости, целенаправленности немыслимы творческие достижения.
Творческий человекотличается взыскательностью, не довольствуется приблизительными сведениями иповерхностными формулировками, стремится во всем дойти до самой сути.
Перечень особенностейтворческой личности включает и некоторые черты, которые создают трудности вобщении, вызывают неудовольствие окружающих. Сюда относятся такие качества, каксомнение в общепринятых истинах, бунтарство, неприятие традиций.
Но все же главная,определяющая черта творческой личности – смелость ума и духа.
В основе любойсформировавшейся научной или учебной дисциплины лежит относительно небольшойнабор четко определенных понятий, которые служат строительными блоками всегоздания определенного раздела науки.
При изучении дисциплины«Основы технического творчества» при формировании основных понятий необходиморуководствоваться следующими принципами:
— каждое понятие должноиметь отношение ко всем известным техническим объектам и методам технического(инженерного) творчества (в этом заключается инвариантность понятия);
— понятия должныописывать основные свойства технических объектов, с которыми приходится иметьдело при проектировании, конструировании и изучении технических объектов;
— понятия должныописывать по возможности измеримые свойства технических объектов, имеющиекачественную характеристику;
— число основных понятийдолжно быть минимальным.
Результатами техническоготворчества чаще всего являются новые, более современные и эффективныетехнические объекты и технологии или, выражаясь языком патентоведов, новыеустройства и способы.
Техническим объектомследует называть созданные человеком или автоматом реально существующее(существовавшее) устройство, предназначенное для удовлетворения определеннойпотребности.
К техническим объектамможно отнести отдельные машины, аппараты, ручные орудия труда, одежду, здания,сооружения и т.п. устройства, выполняющие определенную функцию (операцию) попреобразованию объектов живой и неживой природы, энергии или информационныхсигналов.
К техническим объектамтакже можно отнести любой из элементов (агрегат, блок, узел, деталь), изкоторых состоят машины, аппараты, приборы и т.п.
Вместе с тем любойтехнический объект должен быть каким-либо образом изготовлен, получен изкаких-то веществ. Поэтому обработка вещества, энергии или сигналов представляютсобой выполнение с помощью технических объектов некоторой четко определеннойпоследовательности операций, т.е. должен быть осуществлен технологическийпроцесс.
В связи с этим можносделать следующее определение технологии.
Технология – это способ,метод или программа преобразования вещества, энергии или информационныхсигналов из заданного начального состояния в заданное конечное состояние спомощью определенных технических объектов, осуществляемых человеком.
Осуществляятехнологический процесс, человек ставит перед собой две задачи:
1 – получить изделие,которое удовлетворило бы его потребность;
2 — затратить на этопреобразование меньше труда.
Разнообразие технологийтак же велико, как и разнообразие технических объектов. Существуют технологииполучения многих химических товаров, различные технологии изготовления деталеймашин, технологии получения металлов и сплавов и т.д.
Каждый технический объектможет быть представлен описаниями, которые должны характеризоваться двумясвойствами:
— каждое последующееописание является более детальным и более полно характеризует техническийобъект по сравнению с предыдущим;
— каждое последующееописание включает в себя предыдущее.
Такие свойства имеютследующие описания:
а) потребность илифункция технического объекта (ТО);
б) техническая функция(ТФ);
в) функциональнаяструктура (ФС);
г) физический принципдействия (ФПД);
д) техническое решение(ТР);
е) проект.
Потребность – этообщепринятое и краткое описание на естественном языке назначения техническогообъекта или цели его создания (существования). При описании потребностиотвечают на вопрос: «Что (какой результат) желательно иметь (получить) и какимособым условиям и ограничениям при этом нужно удовлетворить?»
Описание потребностиформализовано можно представить, в виде трех компонентов:
Р = (Д, G, H), (1)
техническийинженерный творчество конструирование
где Д –указание действия, производимого рассматриваемым техническим объектом иприводящего к желаемому результату, т.е. к удовлетворению (реализации)интересующей потребности;
G – указание объекта, на которыйнаправлено действие Д;
Н – указание особых условий иограничений, при которых выполняется действие Д.
Техническая функция (ТФ)содержит следующую информацию:
— потребность, которуюможет удовлетворить технический объект;
— физическая операция, спомощью которой реализуются потребности.
Таким образом, описаннаятехническая функция ТФ состоит из двух частей:
F= (P, Q), (2)
где Р –удовлетворяемая потребность, описываемая по формуле (1);
Q– физическая операция.
Функциональная структура(ФС).
Подавляющее большинствотехнических объектов (ТО) состоит из нескольких элементов (агрегатов, блоков,узлов) и они могут быть естественными образом разделены на части, которыеявляются фактически техническими объектами. Эти объекты выполняют определенныефункции и реализуют определенную физическую операцию (ФО), т.е. между элементамиимеют место два вида связей и соответственно два вида их структурной организации.
Во-первых, они образуютконструктивную функциональную структуру ФС.
Во-вторых, междуэлементами технических объектов имеются еще потоковые связи, т.е. элементы,реализуя определенные физические операции, образует поток преобразуемых илипревращаемых веществ, энергии, сигналов или других факторов.
Физический принципдействия (ФПД) содержит изображение принципиальной схемы технического объекта,в которой в упрощенно-идеализированной форме показаны основные конструктивныеэлементы и указаны направления потоков и основные физические величины, характеризующиеиспользуемые физико-технические эффекты. Принципиальная схема облегчаетпоследующую разработку (конструирование) технического решения.
Техническое решение (ТР)представляет собой конструктивное оформление физического принципа действия(ФПД) или функциональной структуры (ФС). Техническое решение (ТР) конкретноготехнического объекта, как правило, описывается в виде двухуровневой структурычерез характерные признаки технического объекта в целом и его элементов. Приэтом используются следующие группы признаков:
— указание (перечень)основных элементов;
— взаимное расположениеэлементов в пространстве;
— способы и средства соединенияи связи элементов между собой;
— последовательностьвзаимодействия элементов во времени;
— особенностиконструктивного исполнения элементов (геометрическая форма, материал и т.д.);
— принципиально важныесоотношения параметров для технического объекта в целом или отдельныхэлементов.
Техническое решение (ТР)конкретного технического объекта может быть описано с любой степеньюдетализации [2].
Все эти описаниятехнических объектов можно изобразить в соответствии с рисунком 1.
/>
Рисунок 1 –Иерархия описаний технического объекта
Создавая новыетехнические объекты необходимо следить за тем, как эти объекты будутсказываться на окружающую среду.
Взаимосвязь техническогообъекта и окружающей среды может происходить по нескольким каналам связи,которые делятся на две группы.
Первая группа включаетпотоки вещества, энергии и сигналов, передаваемые от окружающей среды ктехническому объекту.
Вторая группа – этопотоки, которые передаются от рассматриваемого технического объекта окружающейсреде.
При разработкетехнического объекта всегда имеет место определенный список требований, которымтехнический объект должен удовлетворять. Здесь речь идет о необходимом идостаточном наборе требований, при выполнении которых изделие будет иметьдопустимую (ожидаемую) работоспособность, эффективность, ремонтопригодность ит.п.
При проектировании ТОчасто предварительно изготавливают модель ТО, которая может дать ответы на двавопроса:
— Соответствует лирассматриваемый технический объект или его описание данному требованию илисписку требований?
— Какой из двухальтернативных вариантов технического объекта лучше по данному показателюкачества?
Часто используют три типамоделей и соответственно три способа и средства моделирования. Это мысленныеили интуитивные модели; математические модели, и, наконец, физические модели.
С помощью последних можнооценить требования и критерии качества путем реализации и испытания самоготехнического объекта или его уменьшенных (иногда увеличенных) и частоупрощенных образцов.
В инженерной практике внастоящее время наряду с использованием в чистом виде указанных ранее трехтипов моделей используют так же их различные комбинации. Например, аналоговоемоделирование представляет собой комбинацию математического и физическогомоделирования.
В настоящее времянаблюдается широкое использование для моделирования технических объектовсовременных ЭВМ. Особенно это широко используется в таких странах, как Япония,США, ФРГ.
Заключение
В процессе выполненияконтрольной работы мы ознакомились с основными понятиями, связанные створчеством и техникой, а также разобрались с основными понятиями техническоготворчества, как технический объект и технология.
Литература
1. Чус А.В.,Данченко В.Н. Основы технического творчества.– Киев – Донецк: Вища школа,1983-183с.
2. Половинкин А.И.Основы инженерного творчества. – М.: Машиностроение, 1988.-366с.
3. Альшулер Г.С.Алгоритм изобретения. – М.: Московский рабочий, 1973.
4. Альшулер Г.С.Творчество как точная наука. – М.: Советское радио, 1979.
5. Альшулер Г.С.Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. – Новосибирск:Наука, 1986.
6. Буш Г.Я. Рождениеизобретательских идей. – Рига: Лиссма, 1976.
7. Буш Г.Я.Методологические проблемы технического творчества. Тезисы докладов. – Рига:Латвийское РС ВОИР, 1979.
8. Буш Г.Я. Методытехнического творчества. Рига: Лиссма, 1972.
9. Антонов А.В.Психология изобретательского творчества. – Киев: Вища школа, 1978.
10. Грамп Е.А.Функционально-стоимостной анализ: сущность, теоретические основы, опытприменения за рубежом. – М.: Информэлектро, 1980.
11. Карпунин М.Г.,Майданчик Б.И. Функционально-стоимостной анализ в электротехническойпромышленности. – М.: Энергоатомиздат, 1984.