Основы, этапы и процедуры мозгового штурма и алгоритма решения изобретательских задач

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. Закономерности развития технических систем, краткое содержание этапов и процедур мозгового штурма и алгоритма решения изобретательских задач

1.1 Жизненный цикл технических систем (ТС)

1.2 Динамизация ТС (примеры)

1.3 Развитие ТС в направлении увеличения степени идеальности

1.4 Объединение с другими ТС (примеры)

1.5 Переход с макроуровня на микроуровень

1.6 Приемы воздействия на психологию человека при решении изобретательских задач (ИЗ)

1.7 Закономерности рационального мышления

1.8 Информационное обеспечение в процессе творческого поиска

1.9 Этапы и процедуры мозгового штурма

1.10 Основные приемы решений ИЗ с применением алгоритма решения изобретательских задач

1.11 Назначение и правила преобразования вепольных моделей при решении ИЗ

2. Мозговой штурм и экспертная оценка выдвинутых идей

2.1 Описание задачи. Цель мозгового штурма (МШ)

2.2.Перечень выдвинутых идей на этапе генерации

2.3 Классификация идей по принципам их действия для реализации

2.4 Коллективная экспертиза идей

2.5. Индивидуальная экспертиза, значимость и ранжирование идей

2.6 Схематическое изображение идей 1-го и 2-го рангов

2.7 Ранжирование идей по итогам работы экспертной группы. Оценка достоверности результатов экспертной группы

2.8 Схематическое изображение идей 1-го и 2-го рангов по итогам групповой экспертизы

3. Творческий поиск с применением основных приемов алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ)

3.1 Описание задачи. Формулирование главной функции ТС

3.2 Графическая схема технических противоречий

3.3 Идеальный конечный результат

3.4 Вепольная модель ТС и необходимые преобразования с целью преодоления ТП

3.5 Метод моделирования маленькими человечками

3.6 Графическое изображение технической системы до и после устранения технического противоречия

Заключение

Библиографический список



ВВЕДЕНИЕ

Методология творческого поиска - это учение о способах, методах, методиках и средствах познания.

Цели методов технического творчества - это решение задач любой сложности в короткие сроки.

Методы технического творчества позволяют сужать(расширять) поисковое поле и превращать с помощью эвристических приемов сложную задачу в простую.

2 группы методов технического поиска:

Эвристические - основаны на использовании достаточно четко описанных методик и правил поиска новых технических решений.

Компьютерные методы поискового конструирования с использованием электронных вычислительных машин.

Целью курсовой работы является изучение основ, этапов и процедур мозгового штурма и алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ). Решение с их помощью поставленных задач любой сложности.

Актуальность курсовой работы состоит в том, что мозговой штурм и АРИЗ являются одними из наиболее популярных методов стимулирования творческой активности. Они широко используется во многих организациях для поиска нетрадиционных решений самых разнообразных задач, формируют способности концентрировать внимание и мыслительные усилия на решении актуальной задачи. Их цель - организация мыслительной деятельности по поиску нетрадиционных путей решения проблем.



1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЭТАПОВ И ПРОЦЕДУР МОЗГОВОГО ШТУРМА И АЛГОРИТМА РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

1.1 Жизненный цикл технических систем (ТС)

Отрезок времени от появления общественной потребности и зарождения идеи создания технической системы до ее отмирания (забывания системы) называют жизненным циклом (ЖЦ). Жизненный цикл любого технического объекта, например подвижных объектов, состоит из четырех основных стадий: концептуальное проектирование, техническое проектирование, производство и эксплуатация.

Каждая из этих стадий, в свою очередь, состоит из отдельных этапов.

Этапы технического проектирования и содержание выполняемых на них работ строго определены ГОСТом, чего нельзя сказать про другие стадии.[5]

На каждом этапе объект имеет относительно стабильный набор характеристик. Разные классы технических систем могут иметь несколько различающийся набор этапов жизненного цикла.

Наиболее типичный состав этапов жизненного цикла:

Определение функций и потребительских качеств тех. системы, что соответствует составлению тех. задания;

Выбор функциональной структуры, принципа действия и технического решения, что соответствует разработке тех. предложения или тех. проекта;

Рабочее проектирование, связанное с расчетом и оптимизацией параметров тех. системы, выбором и разработкой технологии изготовления, составлением проектной документации;

Изготовление, контроль и испытание тех. системы;

Транспортировка и хранение тех. системы;

Эксплуатация, диагностика неисправностей и ремонт тех. системы;

Утилизация тех. системы в результате ее физ. или морального старения.

Наибольшее число задач технического творчества возникает на этапах 1,2; характерны такие задачи и для этапов 4, 6, 7.

1.2 Динамизация ТС (примеры)

С момента синтеза и на первых этапах развития ТС имеют обычно жесткие внутренние связи, в них отсутствуют подсистемы для изменения режима работы в зависимости от изменения внешних условий. Из-за этого системы легко уязвимы, часто выходят из строя, недолговечны. Поэтому этап динамизации (адаптации) неизбежен.

Закон динамизации-жесткие системы для повышения эффективности должны становиться динамичными, то есть переходить к более гибкой, быстро меняющейся структуре и к режиму работы, подстраивающемуся под изменения внешней среды.

Для механических систем он начинается обычно с перехода от неподвижных частей к движущимся, жесткая связь (или конструкция) "ломается" и в этом месте вводится шарнир, жесткие элементы заменяются на гибкие, на гидро- и пневмоконструкции, используется вибрация, периодическое изменение формы и др.

Для последующих этапов динамизации характерно использование физических и химических эффектов и явлений, введение обратной связи, первые стадии самоорганизации, замена систем и подсистем идеальными веществами, "интеллектуализация" техники.

В основе динамизации лежат фундаментальные принципы организации природных процессов. Если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий (температура, давление, концентрация), то равновесие смещается таким образом, чтобы уменьшить изменение. Система перестраивается, "уходит" от вредного воздействия внешнего фактора, повышает свою "живучесть" (разумеется, с помощью человека) приспосабливается к существующим условиям, к постоянно возрастающим потребностям человека и общества, в этом и есть главный смысл динамизации.

Использование в изобретательской практике закона динамизации (как и всех других законов) предельно упрощает не только процесс решения, но и поиск задач. Знание законов развития ТС позволяет увидеть и точно сформулировать изобретательские задачи. Если мы знаем, что любая ТС проходит стадии динамизации, то нужно определить на каком этапе она в данный момент находится и сделать следующий шаг. Единственная трудность - определение "больного" места в ТС. Для этого нужно знать простое правило: динамизируется в первую очередь та часть системы, которая испытывает наибольшие претензии внешней среды (вредные воздействия по отношению к ТС - природные, социальные, от других ТС).[3]

Примером может служить облик мобильных телефонов, которые за пару десятилетий поменяли свой облик. Причем изменения были не только количественными, но и качественными. Другим пример могут служить бритвенные станки, первые из которых были с неподвижной головкой. Дальнейшаядинамизация этой ТС привело к появления более удобных, движущихся головок.

1.3 Развитие ТС в направлении увеличения степени идеальности

Техническая система в своём развитии приближается к идеальности. Достигнув идеала, система должна исчезнуть, а её функция продолжать выполняться.

Основные пути приближения к идеалу:

повышение количества выполняемых функций,

«свертывание» в рабочий орган,

переход в надсистему.

При приближении к идеалу техническая система вначале борется с силами природы, затем приспосабливается к ним и, наконец, использует их для своих целей.

Закон увеличения идеальности наиболее эффективно применяется к тому элементу, который непосредственно расположен в зоне возникновения конфликта или сам порождает нежелательные явления. При этом повышение степени идеальности, как правило, осуществляется применением незадействованных ранее ресурсов (веществ, полей), имеющихся в зоне возникновения задачи. Чем дальше от зоны возникновения конфликта будут взяты ресурсы, тем в меньшей степени удастся продвинуться к идеалу.[6]

1.4 Объединение с другими ТС (примеры)

Исчерпав ресурсы развития, система объединяется с другой системой, образуя новую, более сложную систему. Механизм такого перехода состоит в объединении двух исходных систем, при этом получают бисистему, или нескольких систем с получением полисистемы. Переход "моно-би-поли" - неизбежный этап в развитии всех технических систем. После объединения систем в би- или полисистему происходит некоторое изменение новой системы. При этом сокращаются вспомогательные элементы, и устанавливается более тесная связь между отдельными системами. Такие системы называются частично свернутыми.

Первый шаг -- переход к бисистемам. Это повышает надежность системы. Кроме того, в бисистеме появляется новое качество, которое не было присуще моносистеме. Переход к полисистемам знаменует собой эволюционный этап развития, при котором приобретение новых качеств происходит только за счет количественных показателей. Расширенные организационные возможности расположения однотипных элементов в пространстве и времени позволяют полнее задействовать их возможности и ресурсы окружающей среды.

Примеры:

Двухмоторный самолет (бисистема) надёжней своего одномоторного собрата и обладает большей маневренностью (новое качество).

Конструкция комбинированного велосипедного ключа (полисистема) привела к заметному снижению расхода металла и уменьшению габаритов в сравнении с группой отдельных ключей.

Лучший изобретатель -- природа -- продублировала особо важные части организма человека: у человека два легких, две почки, два глаза и т. д.

Многослойная фанера намного прочнее доски тех же размеров. [7]

1.5 Переход с макроуровня на микроуровень

Суть заключается в том, что любая техническая система для развития своего полезного функционала стремится перейти с макроуровня на микроуровень. Это одна из главных тенденций развития всех современных технических систем.[4]

Понятия макроуровень и микроуровень являются в данном отношении скорее условными и призваны показать уровни мышления человека, где первый уровень - что-то физически соизмеримое, а второй - понимаемое. В жизни любой технической системы наступает момент, когда дальнейшее развитие невозможно. Дальше систему можно развивать только интенсивно, за счет организованности все более низких системных уровней вещества.

Пример:

В погоне за грузоподъёмностью на закате поршневой эры самолёты снабжались шестью, двенадцатью и более моторами. Затем рабочий орган -- винт -- всё же перешел на микроуровень, став газовой струёй.



1.6 Приемы воздействия на психологию человека при решении изобретательских задач (ИЗ)

Эффект психологического воздействия на человека зависит от того, какие механизмы воздействия использовались: убеждение, внушение или заражение.

Заражение -- это самый древний механизм воздействия. Он представляет собой передачу определенного эмоционально-психического настроя от одного человека к другому, основан на апелляции к эмоционально-бессознательной сфере человека (заражение паникой, раздражением, смехом и т. п.)[2] Эффект зависит от степени интенсивности эмоционального состояния воздействующего человека (условно будем называть его оратором) и количества слушателей. Чем выше эмоциональный настрой оратора, тем сильнее эффект. Число людей должно быть достаточно большим, чтобы возникало чувство единства с толпой под влиянием эмоционального транса оратора.

Внушение также основано на апелляции к бессознательному, к эмоциям человека, но уже вербальными, словесными средствами, причем оратор должен быть в рассудочном состоянии, уверенный и авторитетный. Внушение основано главным образом на авторитетности источника информации, если внушающий не авторитетен, то внушение обречено на провал. Внушение носит вербальный характер, т. е. внушать можно только через слова, но это вербальное сообщение имеет сокращенный характер и усиленный экспрессивный момент. Очень велика здесь роль интонации голоса. Степень податливости внушению, способность к некритическому восприятию поступающей информации, различна у разных людей. Внушаемость выше у лиц с слабой нервной системой, а также у лиц с резкими колебаниями внимания. Люди с мало сбалансированными установками сильнее внушаемы (дети внушаемы), люди с преобладанием первой сигнальной системы более внушаемы.

Убеждение апеллирует к логике, разуму человека, предполагает достаточно высокий уровень развития логического мышления. Содержание и форма убеждения должны соответствовать уровню развития личности, его мышления. Убеждение более эффективно, когда убеждается группа, а не индивид. Убеждение основано на логических приемах доказательств, с помощью которых истинность какой-либо мысли обосновывается через посредство других мыслей. Требования к источнику и содержанию убеждающего воздействия:

убеждающая речь должна строиться с учетом индивидуальных особенностей слушателей;

она должна быть последовательной, логичной, максимально доказательной, должна содержать как обобщающие положения, так и конкретные примеры;

необходимо анализировать факты, известные слушателям;

убеждающий и сам должен быть глубоко убежден в том, что доказывает. Малейшая неточность, логическое несоответствие могут резко снизить эффект убеждения.

1.7 Закономерности рационального мышления

Основные закономерности мышления:

1. Мышление возникает в связи с решением проблемы; условием его возникновения является проблемная ситуации - обстоятельство при котором человек встречается с чем-то новым, непонятным с точки зрения имеющихся знаний. Эта ситуация характеризуется дефицитом исходной информации возникновением определенного познавательного барьера, трудностей, которые предстоит преодолеть с помощью интеллектуальной активности субъекта - путем изыскания необходимых познавательных стратегий.

2. Основным механизмом мышления, его общей закономерностью является анализ через синтез: выделение новых свойств в объекте (анализ) посредством его соотнесения (синтеза) с другими объектами. В процессе мышления объект познания постоянно «включается во все новые связи и в силу этого выступает во все новых качествах, которые фиксируются в новых понятиях: из объекта, таким образом, как бы вычерпывается все новое содержание, он как бы поворачивается каждый раз другой своей стороной, в нем выявляются все новые свойства».

Процесс познания начинается с первичного синтеза - восприятия нерасчлененного целого (явления, ситуации). Далее на основе первичного анализа осуществляется вторичный синтез.

При первичном анализе проблемной ситуации необходима ориентация на ключевые исходные данные, позволяющие раскрыть в исходной информации скрытую информацию. Обнаружение в исходной ситуации ключевого, существенного признака позволяет понять зависимость одних явлений от других. При этом существенно выявить признаки возможности - невозможности, а также необходимости.

В условиях дефицита исходной информации человек не действует методом проб и ошибок, а применяет определенную стратегию поиска - оптимальную схему достижения цели. Назначение этих стратегий состоит в том, чтобы охватить нестандартную ситуацию наиболее оптимальными общими подходами - эвристическими методами поиска. К ним относятся: временное упрощение ситуации; использование аналогий; решение вспомогательных задач; рассмотрение «крайних случаев»; переформулировка требований задачи; временное блокирование некоторых составляющих в анализируемой системе; совершение «скачков» через информационные «разрывы».

Итак, анализ через синтез - познавательное «развертывание» объекта познания, исследование его в различных ракурсах, нахождение его места в новых взаимосвязях, мысленное экспериментирование с ним.

3. Мышление должно быть обоснованно. Это требование обусловлено фундаментальным свойством материальной действительности: каждый факт, каждое явление подготавливаются предшествующими фактами и явлениями. Ничто не происходит без достаточного на то основания. Закон достаточного основания требует, чтобы в любом рассуждении мысли человека были внутренне взаимосвязаны, вытекали одна из другой. Каждая частная мысль должна быть обоснована более обшей мыслью.

Законы материального мира закрепились в законах формальной логики, которые также следует понимать как законы мышления, точнее, как законы взаимосвязи продуктов мышления.

4. Другая закономерность мышления селективность - способность интеллекта оперативно отбирать необходимые для данной ситуации знания, мобилизовать их на решение проблемы, минуя механический перебор всех возможных вариантов (что характерно для ЭВМ). Для этого знания индивида должны быть систематизированы, сведены в иерархически организованные структуры.

5. Антиципация означает предвосхищение развития событий. Человек способен предвидеть развитие событий, прогнозировать их исход, схематически представлять наиболее вероятностное решение проблемы. Прогнозирование событий - одна из основных функций психики человека. Мышление человека основано на высоковероятностном прогнозировании.

Выявляются ключевые элементы исходной ситуации, намечается система подзадач, определяется операционная схема -- система возможных действий над объектом познания.

6. Рефлексивность - самоотражение субъекта. Мыслящий субъект постоянно рефлексирует - отражает ход своего мышления, критически его оценивает, вырабатывает критерии самооценки.

7. Для мышления характерна постоянная взаимосвязь его подсознательных и сознательных компонентов - сознательно развернутого, вербализованного и интуитивно свернутого, невербализованного.

8. Мыслительный процесс как любой процесс обладает структурной организованностью. В нем имеются определенные структурные этапы.

1.8 Информационное обеспечение в процессе творческого поиска

Важнейшим компонентом, запускающим творческий процесс, является информация. И грамотное информационное обеспечение научно-исследовательских работ традиционно считается надежным фактором, обусловливающим их результативность. Как считают исследователи, плохое руководство и низкая производительность возможны и при наличии наилучших и новейших информационных систем, но плохая постановка информационного обслуживания почти всегда приводит к плохому результату.

Информационное обслуживание достигнет своей цели, если обеспечит постоянную адаптацию информационной среды, создаваемой информационной системой, к информационной микросреде каждого конкретного человека. Это невозможно без учета особенностей научно-технической ситуации и возможностей специалиста, а также без достижения тем же специалистом определенного уровня информационной культуры, информационной компетентности, обеспечивающей необходимый потенциал творчества в решении научных задач.

Сегодня важно научиться самостоятельно приобретать новые знания, используя все многообразие информационных ресурсов. На первый план выходит задача непрерывного образования в течение всей жизни, необходимым условием которого является информационная компетентность личности.[2]

1.9 Этапы и процедуры мозгового штурма

Метод мозгового штурма был создан в 1941 году Алексом Осборном -- сотрудником американского рекламного агентства суперпрофессионалов «BBD&O». Метод служит для оперативного решения проблем и основывается на стимулировании творческой активности людей, принимающих в нём участие и предлагающих максимальное количество всевозможных вариантов решения. После того, как все варианты озвучены, выбираются те, которые более всего подходят для успешной реализации на практике. Обычно мозговой штурм состоит из трёх обязательных этапов, различных по организации и правилам проведения.

Основные этапы мозгового штурма:

1. Постановка проблемы.

Этот этап считается предварительным. Он подразумевает чёткую формулировку проблемы, отбор участников и распределение их ролей (ведущего, помощников и т.д.). Распределение, в свою очередь, зависит от специфики проблемы и формы, в которой будет проводиться штурм.

2. Генерация идей.

Это основной этап и именно от него зависит успех всего предприятия. По этой причине важно соблюдать следующие правила:

Максимальное количество идей, без любых ограничений

Принимаются даже фантастические, абсурдные и нестандартные идеи

Идеи можно и нужно комбинировать и улучшать

Не должно быть никакой критики или оценивания предлагаемых идей

3. Отбор, систематизация и оценка идей

Заключительный, но не менее важный этап, который почему-то часто упускается из виду. Нужно понимать, что посредством этого этапа становится возможным выделить по-настоящему эффективные идеи и привести весь мозговой штурм к общему знаменателю. В противоположность второму этапу, оценка и критика приветствуются. А то, насколько данный этап пройдёт успешно, зависит от согласованности работы участников и общего направления их мнений относительно решаемой задачи и предалагаемых решений.

Как правило, для мозгового штурма создаётся две группы. В первую группу входят люди - генераторы идей, предлагающие решения. А вторая группа состоит из так называемой комиссии, занимающейся обработкой предложенных решений.

В мозговом штурме принимает участие группа людей, состоящая из ведущего и специалистов. Как только ведущий поставил основную задачу, специалисты начинают высказывать свои идеи. Если в мероприятии принимают участие люди различных должностей, рангов, чинов и социального статуса, то лучше всего, чтобы идеи предлагались именно по возрастанию статуса, во исключение психологического фактора «согласия с начальством». Интересно ещё и то, что в большинстве случаев в начале штурма все выдвигаемые идеи имеют посредственный характер, совершенно обычны и тривиальны, однако по мере вовлечения участников в процесс и активизации мышления и творческого потенциала начинают появляться оригинальные и необычные идеи. На протяжении всего процесса ведущий записывает все озвученные предложения. И уже после этого осуществляется их отбор, анализ и развитие. Результатом и становится наиболее эффективный и оригинальный способ решения поставленной проблемы.[8]

1.10 Основные приемы решений ИЗ с применением алгоритма решения изобретательских задач

АРИЗ предназначена для выявления комплекса технических противоречий (ТП), выбора ключевого ТП для решения ИЗ и преодоления или разрешения ТП с помощью специальных приемов.

ТП возникает только в процессе изобретательской деятельности, целью которой является улучшение одного или нескольких свойств технической системы (ТС) за счет изменения одного или нескольких элементов этой ТС. Однако эта модернизация приводит к ухудшению других свойств этой ТС. В действующей технической системе ТП нет, но имеются определенные недостатки. ТП появляется, когда что-то нужно улучшить.

Техническая система - искусственно созданное материальное единство взаимосвязи элементов.

Элемент ТС - это относительно неделимая часть целого.

АРИЗ способствует активизации мышления, сокращает количество возможных вариантов модернизации ТС и направляет поиск в область наиболее сильных решений.

1.11 Назначение и правила преобразования вепольных моделей при решении ИЗ

Вепольная модель - исходная графическая структура элементарной ТС, а также направление ее преобразования с целью преодоления (разрешения) ТП, т.е. нахождение возможного варианта решения ИЗ.

В ТРИЗ рассматривают 2 основных правила преобразования вепольных моделей (ВМ):

1 правило. Исходная ВМ должна быть достроена до полноговеполя.

Полный веполь должен создавать одну или несколько веществ и одно или несколько полей.

Преобразование ВМ помогает определить, что необходимо ввести в ТС для решения задачи, а затем переход к конкретному подбору полей или веществ.

2 правило. Устранение вредного (нежелательного) воздействия или взаимных компонентов.

Для устранения вредных воздействий (взаимодействий) между компонентами помещают В_х. В_х может быть:

Новое вещество, измененное состояние из изменяющихся веществ

Измененное состояние из имеющихся

Сочетание нового вещества и вещества с измененным состоянием.



2. МОЗГОВОЙ ШТУРМ И ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА ВЫДВИНУТЫХ ИДЕЙ

2.1 Описание задачи. Цель мозгового штурма (МШ)

Мозговой штурм - метод коллективного и интенсивного генерирования идей решения задач на совещании экспертов, проводимый по специальной схеме и обеспечивающий получение большого количества идей за короткий промежуток времени. Основной особенностью метода является отделение этапа свободного творчества и выдвижения идей, от этапа анализа, оценки и развития полученной информации.

Условие задачи:

Спортсмен прыгает с вышки в бассейн с водой. Что можно изобрести, чтобы снизить силу удара при прыжке спортсмена в воду.

2.2 Перечень выдвинутых идей на этапе генерации

1. Прыгать солдатиком

2. Использовать допинг

3. Правильно сгруппироваться

4. Уменьшить высоту вышки

5. Слить воду с бассейна

6. Прыгать не в воду

7. Уменьшить вес спортсмена

8. Побрить спортсмену ноги

9. Надеть дополнительную защиту

10. Прыгать в бурлящую воду

11. Уменьшить площадь контакта с поверхностью

12. Посолить воду

13. Снизить скорость прыжка (прыгать с парашютом)

14. Изменить угол вхождения спортсмена в воду

15. Увеличить скорость течения воды

16. Внизу ловить спортсмена

17. Бить воду

18. Установить вышку в воде

19. Улучшить технику прыжка

20. Упростить прыжок

21. Прыгать с вышки с тарзанкой

22. Установить над водой батут

23. Вообще не прыгать

24. Прыгнуть в капсуле

25. Прыгать вдвоем (друг за другом)

26. Уменьшить силу натяжения воды

27. Схватится за что-нибудь

28. Расслабить тело

29. Приземлиться ногами вперед

30. Зацементировать ноги

31. Уменьшить выталкивающую силу воды

32. Приделать спортсмену крылья или пропеллер

33. Надеть костюм белки-летяги

34. Входить в воду максимально вертикально

35. Прыгать одетым

36. Прыгнуть с зонтом

37. Прыгать, обвязавшись веревкой

38. Прыгать в водоворот

39. Создать на поверхности воды «воздушную подушку»

40. Прыгать в балетной пачке

41. Прыгать голодным

42. Прыгать лысым

43. Увеличить площадь соприкосновения с водой

44. Прыгать в ластах

45. Прыгать в спасательном жилете

46. Прыгать в надувной лодке

2.3 Классификация идей по принципам их действия для реализации

Объединим схожие пункты:

Организационные	Технологические	Защитные	Физические
34, 19, 20, 4, 13		9	7, 11, 10, 26

2.4 Коллективная экспертиза идей

Нереальные, трудноосуществимые или непонятные по принципу их действия идеи были исключены с соответствующим порядковым номером и дальнейшей экспертизе не подлежат.

Остались идеи № 4, 7, 10, 11, 13, 19, 20, 26, 34.

2.5 Индивидуальная экспертиза, значимость и ранжирование идей

Индивидуальная экспертная оценка - совокупность логических, математических, статистических методов и процедур, направленных на получение и обработку мнения специалистов с целью выбора оптимального плана действия.

В курсовой работе экспертная оценка будет производиться двумя методами: «Метод попарного сопоставления (сравнения)» и «Метод расстановки приоритетов».

Метод расстановки приоритетов

Анализируя результаты отобранных идей, каждому показателю ставится символ:

«>» - если показатель более значим;

«<» - если показатель менее значим;

«=» - если показатели равнозначны.

По итогам составляется матрица расстановки приоритетов.

Таблица 1. Матрица расстановки приоритетов

№

функция

№ функции

№

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

34

вертикальный вход в воду

1

x

>

<

>

>

<

=

<

<

=

19

Уменьшить высоту

2

<

x

>

>

>

=

<

=

>

>

20

Уменьшить вес спортсмена

3

>

<

x

>

>

<

=

>

>

=

4

Защитный костюм

4

<

<

<

x

=

>

<

=

<

<

13

Прыгать в бурлящую воду

5

<

<

<

=

x

<

<

>

=

>

9

Уменьшить площадь контакта с поверхностью

6

>

=

>

<

>

x

=

<

<

>

7

Снизить скорость прыжка

7

=

>

=

>

>

=

x

<

<

<

11

Улучшить технику прыжка

8

>

=

<

=

<

>

>

x

<

<

10

Упростить прыжок

9

>

<

<

<

=

>

>

>

x

=

26

уменьшить силу натяжения воды

10

=

<

=

>

<

<

>

>

=

x

Затем строится матрица смежности, в которой символы заменяются на коэффициенты предпочтения:

«>» - 1,5;

«<» - 0,5;

«=» - 1.

Таблица 2. Матрица смежности

№	функция	№ функции	? коэффициентов	абсолютный приоритет Pi	Значимость в	Ранг
		№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
34	вертикальный вход в воду	1	1,0	1,5	0,5	1,5	1,5	0,5	1,0	0,5	0,5	1,0	9.5	92	0,10	5-6-7-8
19	улучшить технику прыжка	2	0,5	1,0	1,5	1,5	1,5	1,0	0,5	1,0	1,5	1,5	11.5	108	0,11	2-3-4
20	упростить прыжок	3	1,5	0,5	1,0	1,5	1,5	0,5	1,0	1,5	1,5	1,0	11.5	111.5	0,12	1
4	уменьшить высоту вышки	4	0,5	0,5	0,5	1,0	1,0	0,5	0,5	1,0	0,5	0,5	7.5	73	0,07	10
13	снизить скорость прыжка	5	0,5	0,5	0,5	1,5	1,0	1,5	0,5	1,5	1,0	1,5	8.5	82.75	0,08	9
9	дополнительная защита	6	1,5	1,0	1,5	0,5	1,5	1,0	1,0	0,5	0,5	1,5	10.5	105.25	0,11	2-3-4
7	уменьшить вес	7	1,0	1,5	1,0	1,5	1,5	1,0	1,0	0,5	0,5	0,5	10	98	0,10	5-6-7-8
11	уменьшить площадь контакта с поверхностью	8	1,5	1,0	0,5	1,0	0,5	1,5	1,5	1,0	0,5	0,5	9.5	94	0,10	5-6-7-8
10	прыгать в бурлящую воду	9	1,5	0,5	0,5	0,5	1,0	1,5	1,5	1,5	1,0	1,0	11	104	0,11	2-3-4
26	уменьшить силу натяжения воды	10	1,0	0,5	1,0	1,5	0,5	0,5	1,5	1,5	1,0	1,0	10.5	97.75	0,10	5-6-7-8
												?	100	966,25	1,00

Прид альнейшей обработки данных рассчитывается значимость. Значимость - это весомость (удельный вес) конкретной идеи среди других идей рассматриваемого ряда. Она оценивается в долях единицы или в процентах. Расчет производится по формуле

где P_i - число предпочтений по конкретной идеи; m - число идей

По каждой строке матрицы определяется сумма коэффициентов предпочтения. Строка матрицы умножается на вектор столбца суммарных значений соответствующего показателя. Затем все произведения суммируются.

Результаты вычислений приведены в табл. 2. По итогам расчетов проводится ранжирование идей.

Метод попарного сопоставления (сравнения)

Этот метод применяется при оценке значимости идеи. Суть метода заключается в том, чтобы попарно сравнить 2 идеи, в следствии чего определяется первенство одной идеи над другой. Экспертная оценка фиксируется в матрице попарного сравнения. В которой на пересечении строки и столбца номера идеи, ставится номер той идеи, которая имеет более важное значение.

Затем рассчитывается значимость. Результаты расчетов приведены в таблице 3. По итогам расчетов проводится ранжирование идей.

Таблица 3. Матрица попарного сравнения

№	функция	№ функции	количество предпочтений Pi	Значимость в	Ранг
		№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
4	уменьшить высоту вышки	1	Х	1	1	4	1	1	1	1	9	1	8	0,15	3
7	уменьшить вес	2	2	Х	2	4	2	2	2	2	9	2	7	0,14	4
9	дополнительная защита	3	1	2	Х	4	5	6	7	8	9	10	1	0,03	9
10	прыгать в бурлящую воду	4	4	4	4	Х	4	4	4	4	9	4	9	0,16	2
11	уменьшить площадь контакта с поверхностью	5	1	2	5	4	Х	6	7	8	9	10	2	0,02	10
13	снизить скорость прыжка	6	1	2	6	4	6	Х	6	6	9	6	6	0,13	5
19	улучшить технику прыжка	7	1	2	7	4	5	6	Х	7	9	7	4	0,07	6
20	упростить прыжок	8	1	2	8	4	8	6	7	Х	9	10	3	0,06	7-8
26	уменьшить силу натяжения воды	9	9	9	9	9	9	9	9	9	Х	10	10	0,18	1
34	вертикальный вход в воду	10	1	2	10	4	10	6	7	10	9	Х	5	0,06	7-8
												?	55	1,00

2.6 Схематическое изображение идей 1-го и 2-го рангов

Рис. 2.1 Уменьшение высоты прыжка

1. Вышка с нормальной высотой прыжка; 2. Спортсмен; 3. Бассейн; 4. Спортсмен в полете; 5. Вышка с уменьшенной высотой прыжка.

Рис. 2.2 Уменьшение площади контакта с поверхностью воды

1. Вышка; 2. Спортсмен; 3. Бассейн; 4. Спортсмен с большой площадью контакта о поверхность воды; 5. Спортсмен с уменьшенной площадью контакта о поверхность воды.

2.7 Ранжирование идей по итогам работы экспертной группы. Оценка достоверности результатов экспертной группы

Применяется среднеарифметический метод обобщения итоговых результатов 4-х экспертов с указанием их фамилий. Рассчитываются среднеарифметическая значимость и ранг каждой идеи.

Достоверность ранжирования идей различными экспертами проверяется по:

относительному размаху значимостей;

размаху суммарных рангов;

дисперсии суммарных рангов

алгоритм решение изобретательский задача

Таблица 4. Итоги работы экспертной группы. Ранги

№	функция	Ранг	?рангов Ri	итоговый ранг	разность (Ri-Rср)	кв. разностей
		Туркин	Королева	Петров	Оспельников
34	вертикальный вход в воду	6	1	1	3	11,0	1,0	-9.8	9.6
19	улучшить технику прыжка	7	5	5	4	21,0	4,0	0.2	0.04
20	упростить прыжок	4	4	4	10	22,0	6,0	1.2	1.44
4	уменьшить высоту вышки	8	2	10	2	22,0	6,0	1.2	1.44
13	снизить скорость прыжка	2	4	9	9	24,0	8,0	3.2	10.24
9	дополнительная защита	5	9	8	5	27,0	10,0	6.2	38.44
7	уменьшить вес	3	3	7	6	39,0	3,0	18,0	3.24
11	уменьшить площадь контакта с поверхностью	6	7	3	8	24,0	8,0	3.2	10.24
10	прыгать в бурлящую воду	8	6	2	1	17,0	2,0	-3.8	14.44
26	уменьшить силу натяжения воды	1	8	6	6	21,0	4,0	0.2	0.04
						208		0
					Rср=	20,80

Оценка достоверности по размаху суммарных рангов

Суммарный ранг - это сумма рангов, выставленных всеми экспертами по конкретной i-й идее.

Размах суммарных рангов характеризует разность между максимальным и минимальным значениями суммарных рангов, полученных по всем идеям.

Размах определяется по формуле

где R_max, R_min-максимальное и минимальное значение суммарных рангов, выставленное экспертами по всем идеям.

Достоверность определяется исходя из условия

где m - количество идей; n - число экспертов группы

Условие достоверности не выполняется.

Оценка достоверности по дисперсии суммарных рангов

Дисперсия суммарных рангов характеризует отношение суммы квадратов разностей между суммарным рангом i-й идеи и среднеарифметическим значением суммарных рангов по всем идеям к количеству идей за минусом единицы.

Дисперсия рассчитывается по формуле

где - сумма квадратов разностей между суммарным рангом i-й идеи и среднеарифметическим значением суммарных рангов по всем идеям; m - количество идей

Достоверность определяется исходя из условия

где m - количество идей; - среднеарифметическое значение суммарных рангов

Условие достоверности не выполняется.

Таблица 5. Итоги работы экспертной группы. Значимость

№	функция		вср	макс. размах в	относительный размах в	вijmax-вср	вijmin-вср	B	количество экспертов nэ
		Туркин	Королёва	Дядюшко	Оспельников
34	вертикальный вход в воду	0,08	0,14	0,12	0,15	0,12	0,07	0,21	0,03	0,04	0,04	5,90
19	улучшить технику прыжка	0,06	0,11	0,16	0,13	0,11	0,05	0,39	0,05	0,05	0,05	4,70
20	упростить прыжок	0,12	0,07	0,13	0,02	0,08	0,05	0,54	0,05	0,07	0,07	1,97
4	уменьшить высоту вышки	0,02	0,14	0,11	0,17	0,11	0,06	0,53	0,06	0,09	0,09	1,65
13	снизить скорость прыжка	0,18	0,12	0,07	0,04	0,10	0,08	0,77	0,08	0,06	0,08	2,08
9	дополнительная защита	0,1	0,07	0,1	0,11	0,10	0,02	0,17	0,02	0,03	0,03	6,61
7	уменьшить вес	0,14	0,12	0,06	0,07	0,10	0,04	0,42	0,04	0,04	0,04	5,21
11	уменьшить площадь контакта с поверхностью	0,08	0,08	0,08	0,06	0,07	0,01	0,08	0,01	0,02	0,02	6,77
10	прыгать в бурлящую воду	0,02	0,09	0,13	0,19	0,11	0,08	0,74	0,08	0,09	0,09	1,69
26	уменьшить силу натяжения воды	0,2	0,07	0,08	0,07	0,11	0,09	0,89	0,09	0,04	0,09	1,02

Оценка достоверности поотносительному размаху значимостей

Относительный размах значимости (?вi) - характеризует отношение разности между максимальной и минимальной величинами значимости конкретной i-й идеи к ее среднеарифметической величине.

Расчетная численность экспертной группы определяется по формуле

где c - допустимая мера влияния одного из экспертов на групповую оценку; - среднеарифметическая оценка значимости по i-тому методу, полученному от n участников в экспертизе; B - возможная оценка дополнительного эксперта

Из условия влияния суждений одного эксперта на отклонение групповой оценки в пределах от 5 - 10 % принимают

При

При

где - значимость i-того метода по данным эксперта

В качестве параметра B применяют максимальное абсолютное значение разности значимости.

Для удобства результаты расчетов приведены в таблице 5.

Проанализировав результаты расчетов, приходим к выводу, что количество членов экспертной группы подобрано не верно. Требуется изменение экспертной группы.

2.8 Схематическое изображение идей 1-го и 2-го рангов по итогам групповой экспертизы

Рис. 2.3 Улучшение техники прыжка.

1. спортсмен; 2. спортсмен с плохой техникой прыжка; 3. бассейн; 4. вышка; 5. спортсмен после улучшения техники прыжка.

Рис. 2.4. Уменьшение высоты прыжка

1. Вышка с нормальной высотой прыжка;

2. Спортсмен;

3. Бассейн

4. Спортсмен в полете;

5. Вышка с уменьшенной высотой прыжка.



3. ТВОРЧЕСКИЙ ПОИСК С ПРИМЕНЕНИЕМ ОСНОВНЫХ ПРИЕМОВ АЛГОРИТМА РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ (АРИЗ)

3.1 Описание задачи. Формулирование главной функции ТС

Задача: В шахтах, в процессе добычи угля образуется много пыли.

Для ее осаждения используется потоки воды, было установлено, что чем меньше капля воды, тем больше эффективнее проходит процесс осаждение пыли, однако при очень мелких каплях образуется туман, который загрязняет воздух и снижает видимость.

Ваши предложения по эффективному осаждению пыли с помощью потока воды, без образования туманов.

Решение задачи:

Изделие - Вода. Инструмент - трубы. Функция - защита от пыли.

ТП 1 - Если воду использовать, то уменьшается запыленность, но образуется туман и будет плохая видимость для рабочих.

ТП 2 -Если не использовать воду, то будет запыление шахты, плохая видимость и будет трудно дышать рабочим, но образования тумана не будет.

Из условия задачи выбираем ТП-1.



3.2 Графическая схема технических противоречий

Здесь: ПЭ, НЭ - соответственно, положительный и нежелательный эффекты.

Рис. 1. Графическая схема ТП

3.3 Идеальный конечный результат

ИКР. Х-элемент, не усложняя использование капли воды и не вызывая вредных явлений, устраняет нарушение видимости, в течении эксплуатации капли воды для очищение воздуха, в пределах поверхности шахты, сохраняя способность рабочих обеспечивать видимость

3.4 Вепольная модель ТС и необходимые преобразования с целью преодоления ТП

Вп - вещество - пыль

Вв - вещество капли воды

По - поле осаждения

Пт - поле образования тумана

3.5 Метод моделирования маленькими человечками

Любой процесс моделируется с помощью маленьких человечков, которые в нашем воображении могут осуществлять любые действия. Нужно представить себе, что объект состоит из коллектива живых и мыслящих существ. Их действия и чувства нужно смоделировать. В итоге обновить идею по решению технической задачи.

Условие задачи: В шахтах, в процессе добычи угля образуется много пыли. Для ее осаждения используется потоки воды, было установлено, что чем меньше капля воды, тем больше эффективнее проходит процесс осаждение пыли, однако при очень мелких каплях образуется туман, который загрязняет воздух и снижает видимость.

Суть задачи в усовершенствовании конструкции и нужно устранить описанные недостатки с помощью смоделирования маленьких человечков.

Модель описания задачи до решения проблемы.



А) человечки капли пришли к человечкам пыли и осаждали их.

Б) Человечек из маленьких капель собралось очень много.

В) Через некоторое время и человечки капли присели на поверхность поля.

Решение проблемы с помощью добавления Х-человечка в проблему.

- Х-человечек «вентилятор нагнетательный»

А) с приходом Х-человечка, уходят человечки пыли и человечки капли

Б) после прихода Х-человечка образование человечков пыли и маленьких капель приостановлено.



Вывод: С помощью моделирование с маленькими человечками, можно решать задачи и проблемы на производствах без каких либо усилий.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения курсовой работы были изучены и применены в решении изобретательской задачи основы, этапы и процедуры мозгового штурма и АРИЗ.

В первой части курсовой работы мы изучали этапы и процедуры мозгового штурма. Метод служит для оперативного решения проблем и основывается на стимулировании творческой активности людей, принимающих в нём участие и предлагающих максимальное количество всевозможных вариантов решения. После того, как все варианты озвучены, выбираются те, которые более всего подходят для успешной реализации на практике. Обычно мозговой штурм состоит из трёх обязательных этапов, различных по организации и правилам проведения.

По основным этапам мозгового штурма, формулировали проблемы и отбор участников и распределение их ролей, после постановки проблемы, мы перешли на основной этап, «генерирование идей» сгенерировали максимальное количество идей, которые нам предлагали наши эксперты. В конечном этапе, мы выбрали несколько актуальных идеи для решения нашей проблемы.

В ходе курсовой работе мы изучали, как пользоваться методом мозгового штурма и экспертной оценки принимать решение для какой либо проблемы.

В третьей части курсовой работы, мы изучали как с помощью «Творческий поиск с применением основных приемов алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ)», решать задачу (проблему) которая появилась в ходе нашей технической задачи.

На первом этапе мы создали вепольную модель нашей задачи с применением нескольких решений и выбором одного из решений, во втором этапе эту задачу смоделировали с помощью маленьких графических человечек и описали нашу задачу этими человечками.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Методы творческого поиска при решении учебных задач.Методические рекомендации по курсовой работе по дисциплине “Методология творческого поиска” для студентов, обучающихся по направлению подготовки (специальности) специалистов 130400 Горное дело и специализации Открытые горные работы./ Смирнов В.И., Черткова Е.Ю. Тверь. ТвГТУ, 2013.

2. Альтшуллер Г. С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. -- Новосибирск: Наука, 1991.

3. Коссов Б. Б. Творческое мышление, восприятие и личность. -- М.: Издательство «Институт практической психологии», Воронеж: 1997.

4. Орлов М. А. Основы классической ТРИЗ. Практическое руководство для изобретательного мышления. - М.: СОЛОН-Пресс, 2005

5. http://sevenplast.biz/zakony-razvitiya-tehnicheskih-sistem/

6. https://4brain.ru/blog/

Размещено на Allbest.ru