Проектирование нестандартного оборудования

Эвристические методы поиска новых решений в инженерной деятельности. Характеристика эвристических подходов, примеры их практического использования. Значение, области, типовые ошибки применения эвристических методов в теории решения изобретательских задач.

Рубрика Производство и технологии
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 09.12.2017
Размер файла 23,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное бюджетное учреждение

Высшего профессионального образования

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Кафедра "Инновационные технологии машиностроения "

Реферат

На тему "Метод эвристических приемов"

По курсу: " Проектирование нестандартного оборудования "

Составил: студент группы ИТМ-12-1 Сафиуллин А.Е.

Принял: д. т. н Ярушин С.Г.

Пермь, 2015

Содержание

  • Введение
  • 1. Эвристические методы поиска новых решений
  • 2. Систематическая эвристика
  • 3. Типовые ошибки в изучении творчества, возникающие при использовании эвристических приемов
  • Заключение
  • Список литературы

Введение

Всякая продуктивная деятельность человека, в сущности, является творчеством. Но, в зависимости от объёма и глубины знаний, накопленного опыта, интуиции уровень творчества различен. Изобретательское мастерство во многом определяется умением видеть тенденции развития техники. Новое техническое решение задачи, как правило, базируется на большом исследовательском, инженерном, производственном опыте разработчика и немыслимо без тщательного изучения технической и патентной литературы, непрерывного сопоставительного анализа с известными аналогами [12].

Человечеством накоплен огромный объём знаний, составивший основу теории, методологии и практики творческой деятельности. Однако сведения о многих существующих методах, приемах, стратегиях и тактиках творчества разрознены, не систематизированы. Поэтому до сих пор наиболее распространенным методом творческой деятельности является так называемый метод проб и ошибок, заключающийся в "слепом" переборе вариантов решения задач [3, 46]. Эффективность метода проб и ошибок зависит от глубины знаний, интуиции, настойчивости творца и ряда других факторов. Во второй половине ХХ века превратилась в позитивную реальность "третья культура" проектная, распространившаяся во всех сферах человеческой деятельности (технической, художественной, политической, социальном дизайне) [12]. Все это вызвало необходимость систематизации знаний о теории, методологии и практике творчества.

Цель данной работы дать подробную характеристику эвристическим подходам в творчестве.

Объект исследования значение и применение вышеупомянутых категорий в области инноватики и ТРИЗ (теория решения изобретательских задач).

В соответствии с целью, объектом и предметом были поставлены следующие задачи исследования:

описать эвристические подходы и привести примеры их практического использования;

выявить значение и область применения эвристических методов в ТРИЗ;

указать на типовые ошибки, возникающие в результате изучения творчества при помощи эвристических приемов.

эвристический изобретательский нестандартное оборудование

1. Эвристические методы поиска новых решений

В философской, психологической, педагогической и кибернетической литературе под эвристическими методами понимаются различные процедуры, направленные на сокращение перебора вариантов [11]. Различные авторы по-разному характеризуют количество существующих эвристических методов (одни авторы называют несколько базовых, другие говорят о сотнях методов).

Эвристические методы увеличивают вероятность получения работоспособного - но не всегда оптимального решения творческой задачи, возникшей, например, из-за неразработанности конкретной теории, неполноты или недостоверности исходных данных. Эвристические методы способны находить решения даже в очень сложных, непредвиденных ситуациях, однако здесь по эффективности они уступают точным алгоритмическим подходам.

А также они обеспечивают выявление, обработку и упорядочение системы закономерностей, механизмов и методологических средств конструирования нового задания и целеустремленных способов деятельности на основе обобщения прежнего опыта и опережающего отражения моделей будущего с целью решения поставленной задачи наиболее эффективно [12].

Эвристика предписывает общие правила для достижения общих целей и в типичных случаях не предписывает точного маршрута к обозначенной цели, как это делается в случае алгоритма. Прежде всего, число маршрутов к вершине горы огромно и не столь уж важно, какой из них использован (хотя, может быть, другой и короче, чем все остальные)" [8, 59].

Система эвристических методов решения задач, как и знаний вообще, является системой открытого типа, т.е. с развитием науки и техники будут появляться все новые и новые эвристические методы.

Процесс решения задач с помощью метода эвристических приемов состоит из 5 последовательных этапов:

1. Постановка задачи технического творчества.

2. Выбор подходящих приемов на основе анализа недостатков и дефектов прототипа и по достигаемому эффекту аналог предполагаемого изобретения и противоречий его развития.

3. Преобразование прототипа с помощью выбранных приемов и формирование нескольких новых технических решений.

4. Анализ новых технических решений относительно осуществимости и степени эффективности использования.

5. Работу этапов 2 - 4 выполняют, выбирая другие прототипы [12].

Достаточно полный список основных эвристических методов был опубликован в книге Джонс Дж.К. "Методы проектирования" [4, 324-325]:

Упорядоченный поиск (применение теории решений);

Стоимостный анализ;

Системотехника;

Проектирование систем "человек-машина";

Поиск границ;

Кумулятивная стратегия Пейджа;

Стратегия коллективной разработки гибких архитектурных проектов (CASA);

Переключение стратегии;

Фундаментальный метод проектирования Мэтчетта (FDM);

Формулирование задач;

Поиск литературы;

Выявление визуальных несоответствий;

Интервьюирование потребителей;

Анкетный опрос;

Исследование поведения потребителей;

Системные испытания;

Выбор шкал измерения;

Накопление и свертывание данных;

Мозговая атака, мозговой штурм (А. Осборн);

Синектика (У. Гордон);

Ликвидация тупиковых ситуаций;

Морфологический анализ (морфологические карты, морфологический ящик);

Матрица взаимодействий;

Сеть взаимодействий;

Анализ взаимосвязанных областей решения (AIDA);

Трансформация системы;

Проектирование нововведений путем смещения границ;

Функциональный подход, ФСА;

Определение компонентов по Александеру;

Классификация проектной информации;

Контрольные перечни или списки контрольных вопросов (Д. Пойа, А. Осборн, Т. Эйлоарт);

Выбор критериев;

Ранжирование и взвешивание;

Составление технического задания;

Индекс надежности по Квирку.

Безусловно, можно отнести к эвристическим методам и различные модели ТРИЗ.

Существуют индивидуальные фонды эвристических приемов, межотраслевой фонд эвристических приемов, которые являются главной составной частью метода эвристических приемов, обобщенного эвристического метода.

2. Систематическая эвристика

Способ последовательного системного анализа сложных инженерных задач, связанных с поиском более рациональных и эффективных решений. Метод систематической эвристики предназначен для решения задач, для которых отсутствует четкая математическая постановка или эффективные методы численного решения. Специфика этих задач заключается в иерархичности переработки информации, дифференцировании информации процессов, идентифицировании элементарных информационных операций. На основании этого ученым удалось, используя не численные методы описания таких операций, составить модели процесса поиска и переработки информации в виде эвристических программ.

Последние представляют собой совокупность предписаний, ориентирующих мышление разработчика в определенном направлении в зависимости от возникающей информационных ситуации.

Основой для составления программ явилась естественно - научная классификация всех решаемых в настоящее время информационных задач из области науки и техники. Они сгруппированы в шести столбцах б-ки эвристических программ. Столбцы в свою очередь состоят из ячеек, в которых собраны программы, дающие возможность проводить обработку информации в зависимости от этапа решения проблемы. Решение любой задачи из научно - технической области по методу систематической эвристики начинается с верхней программы, которая представляет собой общую схему решения задачи. В зависимости от класса задачи определяются необходимые процессы обработки информации.

Для их реализации применяются нижние программы из накопителя, которые могут быть найдены с помощью укрупненных программ и специальных таблиц вызова, формы эвристических программ отвечают требованиям простоты восприятия и удобства пользования. Этому в значительной мере способствует рассмотрение мыслительного процесса как системы, имеющей вход в виде исходных данных и выход - цель обработки. Таким образом, деятельность разработчика соответствует принципу самообучающейся системы, и в конечном счете он вырабатывает оптимальный стереотип поведения человека в процессе поиска решения. Авторы метода уделили большое внимание вопросам структурного и функционального анализа и синтеза систем, классификации, моделирования, оценки и оптимизации поливариантных решений.

Метод систематической эвристики предлагает близкие к оптимальным стратегию и тактику решения творческих задач на основе последних достижений в области кибернетики, эвристического программирования, информатики и психологии. Однако метод систематической эвристики не заменяет знаний разработчика, а только предполагает их полное и наиболее целесообразное использование. Поэтому необходим гибкий подход к инструментам данного метода.

Следует отметить ряд приемов поиска информации, которые предлагает метод.

К ним относится, прежде всего, переход в смежные системы при недостатке информации на входе или выходе исследуемой системы. При дефиците информации на выходе рекомендуется переходить на другие информационные уровни, которые подразделяются соответственно на материально-технический, информационный, метаинформационный.

Многолетняя практика использования б-ки эвристических программ свидетельствует об особой эффективности программы уточнения задачи.

При выполнении всех ее предписаний задача становится удобно обозримой, выявляются информационные неопределенности, возможен целеустремленный поиск рационального решения.

Необходимо указать и оригинальный и эффективный прием анализа потока функциональных преобразований, когда рассматриваются частные функции проектируемого устройства, многовариантность их реализации и дается их многоаспектная оценка.

3. Типовые ошибки в изучении творчества, возникающие при использовании эвристических приемов

Эвристические приемы считаются универсальными. Исследуя творчество, психологи экспериментируют на головоломках и других простых задачах, считая механизм творчества одинаковым на всех уровнях. С таким же успехом можно пытаться постичь законы кораблестроения, экспериментируя с бумажными корабликами.

Эвристическое отыскивание решения в поисковом поле площадью в 100 000 попыток не может не отличаться от поиска на участке в 100 попыток. Тут нужны совершенно различные психологические механизмы [1, 42].

На протяжении всей эволюции мозг человека приспосабливается к решению задач, соответствующих по сложности примерно первому уровню. Эволюция сделала свое дело: задачи этого уровня могут решаться с полной уверенностью. Даже с избыточной уверенностью. Выработанные механизмы мышления (включая эвристические приемы) годятся и на втором уровне. Но они оказываются совершенно непригодными для работы на высших творческих уровнях [1, 43].

Естественный отбор способствовал появлению и закреплению механизмов, свойственных первому уровню. Если и рождался человек с эвристическими способностями высших порядков, он не имел ни малейших преимуществ. Скорее наоборот [1, 43].

Природа не выработала эвристических приемов высшего порядка хотя бы из-за длительности каждого цикла. Сделав в течение жизни одно-два изобретения четвертого уровня, человек просто не успевает накопить "высший" эвристический опыт [1, 43].

Эволюция пошла испытанным путем: создана надежная система из ненадежных элементов. Нет одного изобретателя "мощностью" в 100 000 попыток. Но изобретения, требующие такого числа попыток, тем не менее, делаются. Поле в 100 000 попыток с избытком перекрывается тысячью участков на 300 попыток [1, 44].

Следовательно, при изучении процесса творчества посредством эвристических приемов вероятны такие типовые ошибки как:

допущение, что механизмы творчества едины (одинаковы) при решении задач, различных как по предмету, так и по уровням их сложности;

изучение творческих задач в искусственно-лабораторных условиях, без решения реальных задач самими исследователями;

переоценка чисто психологических факторов, без учета объективных законов развития, например, законов развития технических систем;

изучение отдельных решений индивидуума, а не серии последовательных решений, сделанных "кооперацией современников" (термин К. Маркса) [3].

Итак, несмотря на значительное количество трудов, в которых упоминается термин "эвристика", по мнению Г.С. Альтшуллера". эвристика за семнадцать веков ее существования не создала эффективных методов решения изобретательских задач. Прежде всего, потому, что эвристика с самого начала ставила слишком общую цель: найти универсальные правила, позволяющие решать любые творческие задачи во всех отраслях человеческой деятельности. Античная философия всегда стремилась к отысканию немногих "изначальных" элементов, пригодных для объяснения широкого круга явлений. Вспомним хотя бы учение Аристотеля, согласно которому вещество построено из пяти элементов: огня, воздуха, воды, земли и эфира. В таком же примерно духе мыслилось и выявление "всеобщих элементов" творчества. Разумеется, всем видам творчества присущи некоторые общие признаки. Но, ограничиваясь рассмотрением только этих универсальных признаков, трудно продвинуться дальше самых первоначальных представлений" [1, 24-25].

Заключение

Очевидно, что эвристика и эвристические приемы, несмотря на свою популярность и широкую область применения, обладают помимо достоинств, рядом общих, принципиально непреодолимых недостатков:

а) отсутствие механизма для составления списка всех возможных вариантов (а значит, нет гарантии выхода на самые выгодные, экономичные решения),

б) отсутствие объективных критериев отбора лучших вариантов: предложения оцениваются специалистами, и выбирают они, естественно, то, что подсказывает им здравый смысл (т.е. психологическая инерция).

Причина неэффективности подобных методов в том, что они не меняют сути старой технологии перебора вариантов, сам этот перебор. Нужен принципиально новый инструмент творчества, а не "косметический" ремонт cтарого [3].

Методы активизации хороши при решении простых задач и неэффективны для задач сложных, - а таких задач в современной изобретательской практике большинство. Именно от решения сложных задач зависят темпы прогресса.

Со времени своего появления эти методы активизации не претерпели существенных изменений, это означает, что выбран неверный путь, ведущий в тупик. Нужна иная - более эффективная - технология решения изобретательских задач [3].

Список литературы

1. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука (Теория решения изобретательских задач). - М.: Советское радио, 1979. - 179 с.

2. Джонс Дж.К. Методы проектирования. - М.: Мир, 1986. - 326 с.

3. Лакатос И. Методология исследовательских программ: Пер. с англ. - М.: АСТ, 2003. - 380 с.

4. Поскряков А.А. Инноватика: наука и учебная дисциплина. / Научная сессия МИФИ-98. Сборник научных трудов. Часть I. - М.: МИФИ, 1998. С.184-186.

5. Титов В.В. Системно-морфологический подход в технике, науке, социальной сфере. // www.metodolog.ru

6. www.altshuller.ru

7. www.treko.ru

8. www.lab. bmstu.ru

9. www.inventech.ru

10. www.ruwiki.com

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Сущность эвристики, происхождение, история развития. Эвристические методы поиска новых решений. Систематическая эвристика. Типовые ошибки в изучении творчества, возникающие при исследовании эвристических приемов. Область применения эвристических методов.

    реферат [28,8 K], добавлен 23.11.2010

  • Исследование составляющих элементов теории решения изобретательских задач и её значение для науки, изобретателей и производства. Анализ степени изменения объекта в зависимости от степени трудоемкости: закон полноты, ритмики и увеличения степени системы.

    контрольная работа [20,5 K], добавлен 10.02.2011

  • Описание способа сварки неплавящимся электродом в защитных газах корневых слоев сварных соединений. Анализ изобретений в области сварки. Изучение основных приемов и методов теории решения изобретательских задач, позволяющих устанавливать системные связи.

    курсовая работа [41,5 K], добавлен 26.10.2013

  • Характеристика методов решения инженерных задач (морфологический анализ, мозговая атака, функционально-стоимостный анализ). Теории решения изобретательских задач. Поиск технического решения устранения трения при обработке изделий из алюминиевых сплавов.

    курсовая работа [131,1 K], добавлен 26.10.2013

  • Характеристика технического творчества как важной сферы интеллектуальной деятельности человека. Классификация методов поиска новых технических решений. Анализ списка вопросов по А. Осборну для изобретателя. Сущность идеального технического решения.

    контрольная работа [855,2 K], добавлен 26.03.2015

  • Основные понятия и определения алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ) как комплексной программы алгоритмического типа, основанной на законах развития технических систем. Классификация противоречий, логика и структура АРИЗ. Пример решения задачи.

    реферат [382,9 K], добавлен 16.06.2013

  • Закономерности существования и развития технических систем. Основные принципы использования аналогии. Теория решения изобретательских задач. Нахождение идеального решения технической задачи, правила идеальности систем. Принципы вепольного анализа.

    курсовая работа [3,3 M], добавлен 01.12.2015

  • Требования, предъявляемые к техническому объекту. Выбор прототипа весов напольных. Составление списка недостатков прототипа и требований к изобретению. Эвристические методы при подготовке изобретений. Правила решения творческой инженерной задачи.

    курсовая работа [29,7 K], добавлен 13.05.2012

  • Алгоритм решения изобретательских задач. Замена специальных терминов на функциональные. Применение системы изобретательских стандартов к модели задачи. Описание приспособления (упаковки саморазогревающейся), используемого для разогрева продуктов питания.

    курсовая работа [61,7 K], добавлен 16.01.2013

  • Специфика применяющихся в настоящее время методов неразрушающих испытаний, разработка, перспективы применения новых методов неразрушающего контроля. Сущность ряда методик физических неразрушающих исследований, обработка результатов, практическое значение.

    книга [10,0 M], добавлен 06.03.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.