Розділ 1

ЗАСАДИ ТЕОРІЇ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ВИНАХІДНИЦЬКОГО ЗАВДАННЯ (ТРВЗ)

1. Основні постулати га структура ТРВЗ

ТРВЗ - теорія, що її розробив радянський науковець Генріх Саулович Альтшуллер, глибоко вивчивши фонд винаходів. Починаючи від 1946 р. він упродовж багатьох років переглянув близько 400 тисяч винаходів і проаналізував 40 тисяч найсильніших розв’язків. Першу книжку з ТРВЗ було опубліковано в 1956 р. [1]. Ця теорія одержала всесвітнє визнання.

Мета ТРВЗ [2]:     спираючись на об’єктивні закони,

закономірності та тенденції розвивання технічних систем, дати правила організовувати мислення за багатоекранною схемою під час розв’язування винахідницького завдання.

Основні постулати ТРВЗ:

1.  Винахідницькій творчості можна навчитися
2.  Техніка розвивається відповідно до об’єктивних законів.
3.  Ці закони пізнавані, їх можна виявити на основі аналізування розвивання систем.
4.  На основі законів розвивання можуть бути сформовані інструменти для розв’язування винахідницького завдання.
5.  Розв’язок винахідницького завдання - це крок у напрямку об’єктивного розв’язування системи.

Структура ТРВЗ:

1.  Методи розвивання творчої уяви.
2.  Закони розвивання технічних систем (ТС).
3.  Репольне аналізування (структурне речовинно-польове аналізування) ТС.
4.  Інформаційний фонд.
5.  Алгоритм розв’язування винахідницького завдання (АРВЗ).

Методи розвивання творчої уяви дають змогу зменшити психологічну інерцію під час розв’язування творчого завдання як

дослідником, так і творчим колективом. Теорія розвивання творчої особистості [ 11, 13, 17 ] описує якості і знайомить з життєвою стратегією творчої особистості. Теорія розвивання творчих колективів виявляє і використовує закони розвивання творчих колективів. Щоб розвивати творчу уяву, можна використовувати всі складники ТРВЗ, але насамперед базуватися на методах розвивання творчої уяви.

Закони розвивання ТС дають змогу спрогнозувати напрямок розвивання системи залежно від етапу розвивання.

Репольне аналізування (структурне речовинно-польове аналізування) дає змогу зобразити структурну модель початкової технічної системи, виявити її властивості, за допомогою спеціальних правил перетворити модель завдання, отримавши тим самим структуру розв’язку, що усуває вади початкового завдання [4, 11]. Репольне аналізування - це спеціальна мова формул, за допомогою якої легко описати будь-яку технічну систему у формі певної (структурної) моделі. Побудовану таким чином модель перетворюють за спеціальними правилами і закономірностями, отримуючи структурний розв’язок завдання.

Інформаційний фонд охоплює:

-ресурси природи і техніки та способів використовування

їх.

заходи усування суперечностей і таблиці застосовування

їх;

•  технологічні ефекти (фізичні, хімічні, біологічні, матема­тичні, зокрема, найкраще розроблені з них на сьогодні - геометричні) і таблиці застосовування їх;
•  системи стандартів на розв’язування винахщницького завдання (типові розв’язки певного класу завдань).

Класифікація системи стандартів на розв’язки винахідницького завдання і самі стандарти побудовано на основі репольного аналізування технічних систем. Крім того, його вміщено в програму АРВЗ.

Алгоритм розв’язування винахідницького завдання (АРВЗ) — це програма (послідовності дій) виявляти й усувати суперечності, тобто розв’язувати завдання АРВЗ охоплює: власне програму, що живиться з інформаційного фонду, і методи

керування психологічними чинниками як складники в методах розвивання творчої уяви. Окрім того, в АРВЗ передбачено частини, призначені для вибирання завдання й оцінювання отриманого розв’язку.

1. Функції ТРВЗ

Функції ТРВЗ:

1.  Розвивати творчу уяву й мислення.
2.  Розвивати якості творчої особистості.
3.  Розвивати творчі колективи.
4.  Систематизувати знання будь-яких галузей діяльності, що дають змогу ефективніше використовувати ці знання і на принципово новій основі розвивати конкретні науки.
5.  Об’єктивно оцінювати розв’язки.
6.  Прогнозувати розвивання технічних проблем (ТС) і отримувати перспективні розв’язки (зокрема і принципово нові).
7.  Максимально ефективно використовувати ресурси приро­ди і техніки для розв’язування багатьох проблем.
8.  Виявляти й усувати причини браку й аварійних ситуацій.
9.  Виявляти проблеми і завдання під час роботи з технічними системами і під час розвивання їх.
10.  Розв’язувати наукові й дослідницькі завдання.
11.  Розв’язувати творчі й винахідницькі завдання будь-якої складності й спрямованості, не перебираючи варіанти.

За допомогою ТРВЗ розв’язують відомі (стандартні - з відомим типом суперечностей) й невідомі (нестандартні - з невідомим типом суперечностей) типи винахідницького завдання. Розв’язують невідоме винахідницьке завдання за допомогою законів розвивання технічних систем, інформаційного фонду, репольного аналізування, АРВЗ і, частково, за допомогою методів розвивання творчої уяви (табл.1.1). Якщо завдання відоме - застосовують методи розвивання творчої уяви та інформаційний фонд. Щоб розв'язати просте технічне завдання, дуже часто достатньо застосувати методи розвивання творчої уяви.

Примітка. У таблиці цифрами позначено приблизну черговість застосовування за ступенем значущості для заданої функції Знак «-» показує, що складник не використовують для заданої функції.

Нині розроблено комп’ютерні програми, засновані на ТРВЗ, що є інтелектуальною допомогою інженерам і винахідникам під час розв’язування технічного завдання, а також виявляння та прогнозуванню аварійних ситуацій і небажаних явищ.

Розділ 2

ПРЕДТЕЧА ТРВЗ

1. Винахідництво - результат творчості

За Великим тлумачним словником сучасної української мови (ВТС СУМ) [1], термін «винахід» - те, що його винайдено, зовсім нове, невідоме до цього. Винахід може стосуватися будь-якої галузі людської діяльності: техніки, науки, мистецтва, медицини, організації праці, суспільства тощо.

Винахідництво - найдавніше заняття людини. Із винаходу знаряддя праці розпочато процес олюднення наших далеких предків. Перші винаходи не створено людиною, а знайдено в готовому вигляді. Люди побачили, що гострим камінням можна розрізати шкури забитих тварин, і почали збирати і застосовувати каміння. Після лісових пожеж виявлено, що вогонь гріє і захищає, почали зберігати тепло. Люди ще не ставили завдань, але відкривали нові розв’язки. Творчість полягала в тому, щоб здогадатися застосувати ці розв’язки. Проте майже зразу виникли й винахідницькі завдання. Як загострити затуплений камінь? Як зробити, щоб камінь зручніше тримати в руці? Як зберегти вогонь від вітру і дощу? Як переносити вогонь з місця на місце? тощо.

Історія людства - це, передусім, історія того, як винаходили, створювали та вдосконалювали різні вироби й технології.

Приклади етапів винаходів: наші предки почали систематич­но використовувати й обробляти камінь і палицю приблизно мільйон років тому, добувати та використовувати вогонь почали 100 тисяч років тому, лук і стріли з кремнієвими наконечниками з’явились близько 10 тисяч років тому, віз із колесами, витоплювання бронзи, водяне колесо, токарний верстат, скрипка, парова машина, електрика, пластмаса, телевізор, обчислювальна машина, космічний апарат, штучне серце та ще надзвичайно багато іншого. Усе це - результати творчої діяльності людини.

За ВТС СУМ [1], творчість — це діяльність людини, спрямована на створення духовних і матеріальних цінностей. Ця діяльність пройнята рисами нового, удосконалення, збагачення.

розвитку Новизна властивість і якість за значинбю ¹¹ новий; це все нове, що недавно пізнали, усвідомили, відчули, що було невідомим, непізнаним.

Новизна насамперед відрізняє творчість від ремесла. Творець не може не володіти всіма секретами й навиками свого ремесла, а ремісник може й не бути творцем, може весь вік іти проторованим шляхом.

Ознаки творчості. Предмети, процеси, розв’язки, ідеї та теорії можна назвати творчими тоді, коли вони мають три основні ознаки.

1.  єдині у своєму роді, тобто нові;
2.  корисні, як, наприклад, різні промислові вироби або цінні, як, наприклад, витвори мистецтва;
3.  витончені, тобто додають простоти там, де раніше була складність; нові, але складні розв’язки технічної проблеми не можна називати витонченими.

Для творчого розв’язку властиве також створення нових співвідношень Якщо поєднати не пов’язані раніше між собою речі, то це може дати новий, неповторний ефект.

Види творчості. Науково-технічний поступ відбувається насамперед завдяки науковій, науково-технічній та технічній творчості.

Наукова творчість задоволяє ¹ ’ потребу пізнавати навко­лишній світ, це творчість у фундаментальних науках, що її результатом є відкриття.

Відкриття це подія встановлення невідомих раніше об’єктивно наявних закономірностей, властивостей і явищ матеріального світу, що докорінно змінюють рівень пізнаності.

Науково-технічна творчість досліджування ¹¹ закономір­ностей відомих явищ, що його результати використовують на практиці. В основі цього виду творчості лежать застосовні науки, різного роду галузеве досліджування, що завдяки їм розробляють нові технічні та технологічні розв’язки Результатом цього виду творчої діяльності є складні винаходи.

” Див. ТУТ

Винахід це вислід творчої діяльності людини в будь-якій галузі техніки та технології, що має національну або світову новизну. Це новий технічний розв’язок завдання, що має суттєві відмінності від уже відомих і дає позитивний ефект.

Об'єктом винаходу може бути новий пристрій, спосіб, речовина, а також застосовування відомих пристроїв, способів, речовин за новою призначеністю.

Технічну творчість реалізують під час інженерної діяльності, що її спрямовують на розробляння нового технічного розв’язку на підставі відомих закономірностей. Результатом технічної творчості є прості винаходи, раціоналізаторські пропозиції та конструкторський доробок.

Раціоналізаторська пропозиція - це технічний розв’язок, новий і корисний для підприємства, якому його подано. З такого розв’язку випливає змінення технології виробляння, конструкції виробів, застосовування техніки чи складу матеріалів.

Як видно з виознак, основною ознакою, за якою відрізняють одну форму творчості від іншої, є рівень новизни отриманого розв’язку.

Підходи до шукання нового технічного розв’язку. Новий технічний розв’язок шукають за двома підходами: інженерним та винахідницьким [1].

Інженерний підхід, коли розробляють проект з оптимальни­ми умовами, щоб упровадити його на конкретному підприємстві.

Винахідницький підхід, коли отримують патентоспроможний розв’язок на високому рівні, що відповідає прогресивним тенденціям розвитку техніки. Щоб якісно змінювати техніку, потрібно розв’язувати винахідницьке завдання. Розв’язок такого завдання не повинен бути зафіксований у технічній літературі, невтілений у відомих окваліфікованому фахівцеві правилах, настановах, засобах.

За винахідницького підходу намагаються якнайменше пере­бирати варіанти, розв’язують завдання за суворими формальними правилами та отримують розв’язок високого рівня з високою економічною ефективністю, але не завжди підкріплений наявними ресурсами підприємства.

У вишах майбутні фахівці повинні освоїти як інженерний, так і винахідницький підхід, набути навичок шукати новий творчий розв’язок. Тільки так можна подолати хронічне відставання в царині створювання нової техніки та технології.

Рівні творчої діяльності. Усі творчі завдання за ступенем труднощів, рівнем розв’язаності та рівнем отриманого результату поділяють на п’ять рівнів [1].

Перший рівень - незначне вдосконалення вже відомого об’єкта чи системи. Завдання й засоби його розв’язування - у межах одної професії (одного розділу галузі).

Другий рівень - винаходи як наслідки розв’язання завдань, що в них просту технічну суперечність усувають відомим в одній галузі техніки способом, але в іншій царині. За такого розв’язування частково змінюють один зі складників ¹ системи.

Третій рівень охоплює винаходи, що в них суперечність усу­вають, замінюючи один зі складників системи способом, відомим у межах одної галузі науки, хоч і в різних галузях техніки (механічне завдання розв’язують за допомогою механізмів).

Четвертий рівень винаходів - це великі ідеї, що на їх основі створюють нові технічні системи. Розв'язки завдання варто шука­ти не в техніці, а в науці, використовуючи фізичні ефекти і явища.

П'ятий рівень - винаходи, зроблені безпосередньо за но­вими відкриттями. Водночас, зазвичай створюють нову галузь техніки.

У загальній кількості винаходів патентного фонду винаходи різних рівнів приблизно становлять: першого рівня - 32 %, друго­го - 45 %, третього -19%, четвертого - 3,7 %, п’ятого - 0,3 %. Щоб знайти ідею винаходу першого рівня, потрібно розглянути лише кілька варіантів (не більше ніж 10), другого - кілька десят­ків варіантів, третього - кілька сотень, четвертого - кілька тисяч, п’ятого — може досягати десятків тисяч (до 100 тисяч).

1. Метод спроб і помилок

Упродовж усієї багатовікової історії творчої діяльності вина­хідники практично досягали мети давнім методом спроб і помилок, що за ним перебирають (часто безсистемно, випадково) можливі варіанти розв'язків («А що, якщо зробити так? ... Не виходить? ... Ну, спробуймо ось так? Ні! То, може ...»).

Метод спроб і помилок (МСП) (у просторіччі також: метод наукового тикання) вроджений метод мислення людини. Також цей метод називають методом перебирання варіантів.

Шукання розв’язку можна зобразити графічно (рис. 1.1): людина перебуває в початковій точці «завдання», їй треба прий­ти у точку «розв’язку», але вона не знає, де ця точка. Людина

вибирає довільний нап­рямок, робить одну спробу, другу, третю, переконавшись, що розв’язку немає, змінює напрямок і робить нові спроби. Більшість із них зосереджено в одному загально прийнятому напрямку, що його наз­вали «вектор психоло­гічної інерції». Так розв’язують завдання методом «спроб і помилок».

МСП - форма навчання, що її описав Е. Торндайк у 1898 р., заснована на засвоєнні випадково скоєних супроти інерції мислення рухових і розумових актів, унаслідок яких було розв'язано важливе для тварини завдання. Приміром, погляньмо, як курка може годинами пробивати сітку, ранячи себе, оскільки чітко бачить мету, що і сформувало вектор напрямку інерції мислення. Якщо раптом оглянеться, то побачить, що мети можна досягти дуже просто, обійшовши сітку.

Чи ми подеколи не буваємо подібні до курки, коли настирливо намагаємося великою кількістю певних дій зробити щось, а воно не виходить, та треба лише оглянутися навколо, щоб побачити як можна дуже просто розв’язати завдання.

Позитивні ознаки методу:

•  дуже простий;
•  немає потреби спеціально навчатися.
•  дуже добре розв’язувати прості завдання (не більше 10

спроб і помилок);

Вади методу:

•  погано розв’язувати завдання середньої складності (понад 20-30 спроб і помилок) і практично неможливо розв’язати складні завдання (понад 1000 спроб і помилок);
•  немає заходів розв’язування;
•  немає алгоритму мислення, ми не керуємо думанням. Ми просто хаотично перебираємо варіанти - «сліпий» за своєю суттю.
•  невідомо, коли буде розв’язок і чи буде взагалі;
•  немає критеріїв оцінювання рівня розв’язку, тому не зрозуміло, коли припиняти думати. А раптом чергової миті настане геніальний розв’язок?
•  потрібно багато витрачати часу і вольових зусиль під час розв’язування складних завдань;
•  іноді помилятися не можна або цей метод не підходить (не буде людина різати на бомбі дроти навмання)

За самою своєю суттю метод украй неефективний, малопродуктивний: вирішуючи важкі завдання доводиться здійснювати тисячі і десятки тисяч «дармних спроб». Так, щоб створити новий тип акумулятора Т. Едісон поставив 10 тисяч експериментів, щоб знайти матеріал для нитки лампи накапювання 50 тисяч дослідів, щоб створити фонограф - 20 тисяч експериментів. Щоб підвищити тривкість натурального каучука Ч. Гудьер поставив 15 тисяч експериментів. Еволюція методу не призводить до істотного підвищення його ефективності. Уявні «спроби» витісняють речові, це дає виграш у часі і засобах, проте втрачається притаманна речовим «спробам» ймовірність несподіваних побічних відкриттів. Винаходи розвиваються в основному кількісним шляхом - за рахунок збільшення кількості людей, залучених до перебору варіантів. Т. Едісон отримав 1024 патенти, але в лабораторії Едісона в Менло-парку працювало понад 900 працівників: у середньому на кожного співробітника припадає 1,1 винаходи.

Через погані розв’язки винахідницьких творчих завдань, через складність отримати життєздатну ідею нової машини, застосовуючи МСП, виникали труднощі впроваджування ідей Поряд з організаційними труднощами впроваджування проявляється недосконалість розв’язків творчих завдань. Тому нині широко впроваджують до 1 % нововедень і винаходів, отриманих за допомогою методу спроб і помилок.

Щоб зробити продуктивнішим метод спроб і помилок минулого сторіччя почали застосовувати методи активізування творчого мислення. Стару технологію, засновану на перебиранні варіантів, було збережено; активізування звелося до застосування спеціальних заходів чи методів, що дозволяли якоюсь мірою приглушати психологічну інерцію і більш інтенсивно генерувати всілякі ідеї.

Виходячи з моделі процесу шукання, як серії більш або менш випадкових, усвідомлених або неусвідомлених послідовних спроб, можна виокремити дві різні групи можливостей підвищування його ефективності: збільшування хаотичності шукання й систематизування перебирання варіантів.

До першої гру­пи належать пере­важно ірраціональні методи шукання, що грунтуються на пси­хологічному активі­зуванні творчих здібностей винахід­ника, таких, як ме­тоди: катапога, фо­кусних об’єктів, гір­лянд випадковостей і асоціацій, мозко­вого штурмування, синектики тощо (рис.2.3).

До другої групи належать методи, що дають змогу систе­матизувати перебирання варіантів, збільшити їхню кількість та

звузити поле шукання й уникнути повторів, вико­ристовуючи логіку аналі­зування ТС (рис. 2.4). Сюди належать з ірраціо­нальних - метод контроль­них запитань і такі раціональні методи, як морфологічне аналізуван­ня, функційно-вартісного аналізування,    «матриць

відкриттів», семиразового шукання,    десяткових

матриць шукання тошо.

2.3              Психологічна інерція - стримувальний чинник винахідництва

Одним зі стримувальних чинників у творчій діяльності людини, у винахідництві є психологічна інерція.

ПСИХОЛОГІЧНА ІНЕРЦІЯ (ПІ) - це схильність до якогось конкретного способу мислення під час розв'язування завдання, ігнорування всіх можливостей, окрім єдиної, що її розглянуто на початку.

Психологічна інерція - це наслідок вузькопрактичного підходу, страху критики, нездатності подолати звички, відсутності гнучкого мислення й інших чинників, що заважають творчо мислити.

Психологічна інерція завдає великої шкоди розвитку техні­ки. Щоб зрозуміти, як протидіяти ПІ, потрібно насамперед знати, у який спосіб вона проявляється, коли розв’язують завдання.

Серед проявів, видів і форм психологічної інерції можна виокремити такі:

1.  Повне несприймання нової ідеї - перший і найшкідли- віший прояв психологічної інерції.
2.  Сприймання апріорно, на віру, положень, запропонованих авторитетними людьми.
3.  Завзяте відстоювання загальноприйнятого, хоч і хибного, погляду.
4.  Використовування старого принципу, коли переходять на нове встатковання Ч
5.  Залишання старої форми, коли переходять на новий рівень.
6.  Невміння побачити можливість використовувати розв’язки, наявні або одержані в інших галузях.
7.  Розв’язування завдання відомими, трафаретними способа­ми.
8.  Розв'язування завдання тільки в межах одного фаху.
9.  Використовування об’єкта за прямою функційною¹’ призначеністю.

Отже, психологічна інерція має різні прояви, види й форми та існує скрізь. Пам’ятаючи це, потрібно намагатися уникати її.

"Див. ГУТ.

Тому варто послуговуватися заходами та методичними засо­бами долання психологічної інерції та активізування творчості.

Супротивник інерції мислення - творча уява¹’та фантазія. Уява у творчості відіграє особливо важливу роль. А. Айнштайн писав. «Уява часто важливіша, ніж знання. Знання обмежені, тоді як уява охоплює весь світ, стимулюючи прогрес, даючи початок еволюції. Точно кажучи, уява - вирішальний чинник у науковому досліджуванні».

Фантазія - це уява, що її характеризують особливою силою, яскравістю та незвичайністю уявин ²⁾ і образів, тобто здатність створювати нові чуттєві або мислені образи в людській свідомості на основі отриманих уразин ²⁾.

Уява та фантазія допомагають розв’язувати технічні проблеми, створюючи гіпотези, модельні уявини, ідеї розв’язку, використовуючи аналогії та асоціації.

Щоб сформувати новий погляд на завдання, потрібно вико­ристовувати заходи активізування творчості.

Захід І. Інверсування - у перекладі з латинської мови дія перевертання, переставляння; інверсія - наслідок події перевер- нення, переставлення).

Захід 2. Аналогія - знаходження подібних властивостей відомого об’єкта деінде (з природи, художньої літератури, інших галузей, різних життєвих ситуацій) і використовування для вдосконалюваного об’єкта.

Захід 3. Емпатія - ототожнювання одної особистості з іншою особистістю та проникання в її почуття, тобто, коли ставлять себе на місце іншої людини.

Захід 4. Адаптування - пристосовування відомих процесів, конструкцій, форм, матеріалів та їхніх властивостей до конкретних умов. Інакше кажучи: використовування за іншою призначеністю.

Захід 5. Мул ьтипл і кування - множення, збільшування основних показників устатковання (кількості робочих органів, робочих позицій, одночасно оброблюваних заготованок).

Захід б. Диференціювання - ділення, роздроблювання чого- небудь на окремі різнорідні частини.

Захід 7. Динамізуваиня - змінювання під час роботи маси, розмірів, температури, обертів, кольору й інших показників об’єкта.

Захід 8. Ідеалізування - наближання показників технічного об’єкта до ідеальних. Ідеальним об’єкт може бути й тоді, коли його показники (потужність, маса, розміри тощо) наближені до нуля.

Захід 9. Неологія - переношення в досліджувану галузь техніки нових для неї значйн основних показників технічних об’єктів.

Захід 10. Імпульсування пов’язане з імпульсним змінюван­ням показників технічних об’єктів

Крім зазначених заходів, призначених зменшувати вплив ПІ на власну творчу діяльність, рекомендують низку вправ (як методичних засобів), що розвивають уяву та гнучкість мислення. Окремі з них:

1.  Відмовлятися від термінів. Формулюючи завдання, потрібно замінювати фахові терміни простими, нетехнічними та навіть «дитячими» словами, усіляко уникаючи їх.
2.  Розвивати вміння бачити приховані властивості об скта.
3.  Пробувати писати фантастичні розповіді, казки.
4.  Придумувати фантастичні явища природи.

Отже, щоб подолати психологічну інерцію, потрібно постійно пам ятати про шкідливу дію психологічної інерції іі використо­вувати різі и заходи, засоби й методи активізування творчості.