8.4. Технологія винахідництва

8.4. Технологія винахідництва

Винахідництво — це розв’язання певної суперечності. На зовнішньому рівні суперечність існує як конфлікт між вимогами суспільства до технічного об’єкта, системи і неможливістю останніх задовольнити ці вимоги. На внутрішньому — це необхідність мати протилежні властивості й виконувати протилежні дії.

На підставі аналізу описів винаходів з патентного фонду передових країн світу Г. С. Альтшуллеру у 60-х рр. ХХ ст. вдалося встановити, що винаходи, які визначають розвиток техніки, створюються внаслідок подолання технічних суперечностей. Він виявив 40 основних, а разом із додатковими — 100 типових принципів розв’язання технічних суперечностей, які давали мож­ливість долати типові винахідницькі проблеми.

Також було встановлено загальні принципи розв’язання техніч­них суперечностей: розподілом протилежних властивостей чи дій у просторі або часі. Тобто в межах явища чи об’єкта протилежні дії чи властивості можуть бути забезпечені або отримані у різних місцях, можливо, навіть поряд. А за необхідності отримати їх у тому ж самому місці технічного об’єкта чи системи протилежні дії або властивості можуть з’являтись у різні моменти часу. Як варіанти — поява або зникнення властивості чи дії на період потреби у ній, або заміна існуючої у вдосконаленому об’єкті негативної дії або властивості на позитивну.

Алгоритм вирішення винахідницьких завдань складається з трьох стадій: 1) аналітичної (вибору завдання, визначення його головного ланцюга, вияву вирішальної суперечності, віднайдення її безпосередньої причини); 2) оперативної (дослідження типових прийомів вирішення у природі, в техніці, пошуки нових прийомів вирішення шляхом здійснення змін у межах системи, в зовнішньому середовищі, в суміжних системах); 3) синтетичної (введення функціонально обумовлених змін у систему, функціонально обумовлених змін у методи користування системою, перевірка придатності отриманого принципу до вирішення інших завдань).

Алгоритм винаходів базується на законах розвитку технічних систем: повноти частин системи (згідно з ним необхідними умовами принципової життєздатності технічної системи є наявність і мінімальна працездатність основних частин системи — двигуна, робочого органу, трансмісії, пульту управління); наскрізного проходу енергії по всіх частинах системи; нерівномірності розвитку частин технічної системи (чим складніше вона, тим більш нерівномірно розвивається); підвищення динамічності технічних систем; підвищення ступеня ідеалізації технічних систем.

У практиці винахідництва розрізняють два основних види ідеалізації: 1) маса, габарити й енергомісткість системи наближається до нуля, а кількість здійснимих функцій лишається незмінною; 2) кількість функцій технічної системи зростає, а маса, габарити, енергомісткість системи лишаються незмінними.

Розвиток теорії винахідництва відбиває розвиток науки і техніки, оскільки нові методи аналізу і засоби розв’язання вина­хідницьких завдань виявлялися шляхом вивчення нових винаходів, зокрема, в нових, прогресивних галузях техніки. Поєднання на підставі законів розвитку технічних систем типових прийомів усунення технічних суперечностей та цих явищ дає змогу отримати стандартні рішення винахідницьких завдань. Якщо прийом містить у собі логіку усунення суперечності, то явище — принцип дії, який здатний цю логіку реалізувати. Причому типові завдання, які відбивають загальні етапи розвитку технічних систем у будь-яких галузях техніки, можуть мати типові, або так звані стандартні рішення. Вони розподілені за класами: до першого класу належить побудова і розвиток речовинно-енергетичних структур технічних систем; до другого класу — розвиток речовинно-енергетичних систем; до третього класу — перехід до надсистем та на мікрорівень, що вказують на потребу створення принципово нових систем при вичерпанні можливостей тих, що існують; до четвертого класу — стандарти на виявлення й заміну технічних систем (перший підклас цього класу — «шляхи в обмін», другий підклас — синтез вимірювальних систем); до п’ятого класу — стандарти на використання стандартних рішень, пов’язаний з використанням різних шляхів у обмін обставин, які не дають змоги використовувати не тільки традиційні засоби, а й засоби, передбачені попередніми класами стандартів (інакше кажучи, це «хитрощі» з використання винахідницьких «хитрощів»).

Власне, маючи об’єкт, можна встановити принцип його дії, відповідність усіх технічних рішень об’єкта законам розвитку технічних систем та стандартним рішенням. А враховуючи те, що всі технічні системи розвиваються в напрямку підвищення рівня їх ідеалізації, можна ставити завдання з підвищення рівня ідеалізації як усього об’єкта, так і технологічного процесу та їхніх окремих елементів.

Дослідженнями встановлено, що один із основних шляхів підвищення рівня ідеалізації технічних систем або технологій є згортання або ліквідація носія функції шляхом передачі його функції на суміжний елемент технічної системи чи технологічного процесу. Поставивши завдання на згортання носія функції, можна отримати суперечність — елемент повинен мати властивості для виконання відповідної функції, та він їх не має внаслідок своєї фізичної природи, конструкції тощо. Тобто, таким чином ми отримуємо винахідницьке завдання, яке може бути вирішене внаслідок застосування методів та засобів теорії розв’язання винахідницьких завдань.

Для своєчасного виявлення винахідницьких завдань може бути використаний функціонально-вартісний аналіз, за допомогою якого встановлюють зону надмірних витрат на виготовлення технічного об’єкта і ставлять завдання щодо їх зниження. Це завдання переводиться у суто технічне — зменшення ваги або заміни інших технічних та фізичних параметрів об’єкта чи способу його обробки. Під час розв’язання завдання спочатку з’ясо­вується технічна суперечність, а потім уже застосовується теорія винахідництва — її методи та засоби.

Спроба використати теорію винахідництва для вирішення завдань, пов’язаних із встановленням причин небажаних явищ (виробничого браку, аварій тощо), а також до завдань із розв’язання деяких наукових проблем, привела до появи методики з розв’я­зання дослідницьких завдань. Суть методики полягає у трансформації дослідницького завдання «як це сталося» у винахідницьку — «як це зробити» і розв’язанні її шляхом встановлення суперечності.

Ця методика стала також основою так званого диверсійного підходу, коли в процесі розробки технічного об’єкта (верстата, хімічного апарату, будівлі тощо або технології виробництва) ставиться навмисне завдання пошкодити або зруйнувати об’єкт. Після отримання відповідей ставиться нове завдання — як запобігти такому впливові, природному чи штучному, випадковому чи навмисному.

Ще одна ефективна методика, заснована на використанні теорії винахідництва — методика модернізації технічних систем, що традиційно використовується для підвищення їхньої конкурентоспроможності. На підставі проведеного патентного пошуку встановлюються провідні об’єкти-аналоги, які мають технічні показники, що забезпечують їхню конкурентоспроможність. Визначається: за допомогою яких властивостей та дій об’єкти мають такі показники. Потім ставлять винахідницьке завдання з надання цих властивостей або дій, що модернізують об’єкт. Фор­мулюється технічна суперечність, використовуються методи та засоби теорії винахідництва для її розв’язання.

Тактика застосування теорії винахідництва для розв’язання багатьох практичних завдань, аналіз світового патентного фонду дали змогу встановити, що глибинною причиною технічної суперечності є суперечність фізична, тобто речовина елемента техніч­ної системи повинна мати протилежні властивості. Завдання з розв’язання фізичних суперечностей нагадують завдання, пов’я­зані з подоланням логічної суперечності — коли одному предмету уявно приписуються у той самий час та в тому ж самому значенні, відношенні й розумінні протилежні властивості, які в цілому заперечують одне одного і не можуть існувати в цьому предметі водночас.

Для полегшення використання теорії винахідництва при роз­в’язанні практичних винахідницьких завдань було створено ком­п’ютерні програми «Інструментарій винахідника» та «Винахідницька машина». Це програми діалогового типу. Комп’ютер ставить винахіднику запитання по ходу аналізу завдання та пошуку його рішення, правильні відповіді на які дають змогу поступово наблизитися до рішення, програми побудовано на основі типізації як самих винахідницьких завдань, так і етапів їх розв’язання.

Перевагою «Інструментарію винахідника» є методика ретельного аналізу проблемної ситуації, вибору напрямків ходу рішення: розв’язувати надане завдання, або ж, проаналізувавши стан об’єкта, шукати шлях у обмін. Тобто можна сформулювати й вирішити завдання, яке дасть можливість здійснити перехід у розвитку технічної системи на якісно новий рівень. Корисним є й те, що три групи основних засобів розв’язання винахідницьких завдань — типові прийоми подолання технічних суперечностей, стандартні рішення винахідницьких завдань та фізичні, хімічні й геометричні явища, об’єднані в єдиному інформаційному комплексі, пов’язаному з логічним апаратом методики розв’язання винахідницьких завдань.

Комп’ютерна програма «Винахідницька машина» складається з 4-х основних блоків: «ВМ-прийоми», «ВМ-стандарти», «ВМ-ефек­ти», «ВМ-функціонально-вартісний аналіз». Кожна з них містить алгоритмічну частину, яка пов’язує вирішення завдання з відповідною базою даних, а програма «ВМ-функціонально-вартісний аналіз» після проведення відповідного аналізу і формулювання винахідницького завдання дає змогу застосувати для його розв’язання всі три блоки — «ВМ-прийоми», «ВМ-ефекти» та «ВМ-стандарти».

Слід відзначити, що як логіка, так і діалектичні та синергетичні засоби теорії винахідництва можуть бути використані для розв’язання не тільки технічних, а й інших завдань, пов’язаних з перетворенням як мате­ріальних, так і організаційних систем
у будь-якій галузі людської діяльності. Пов’язане це з тим, що
у величезному фонді винаходів знайшли своє відображення загаль­ні завдання і шляхи розвитку об’єктів, а теорія винахідництва дала можливість виявити методи та засоби, які, маючи діалектичну природу, можуть бути шляхом узагальнення перенесені на інші галузі людської діяльності (економічну, підприємницьку, організаційну, управлінську, науково-дослідну, образотворчу).