Методы поиска инновационных идей

     Функциональный  анализ исходит из предпосылки, что  в анализируемом объекте полезным функциям всегда сопутствуют вредные  и нейтральные функции. Например, нож мясорубки при работе одновременно выполняет несколько функций: полезную функцию – "измельчать продукт", вредную функцию – "сминать  продукт", нейтральную функцию  – "нагревать продукт". Следует  учитывать, что полезные Функции  одного объекта могут быть вредными или нейтральными для другого (и  наоборот).

     Функциональный  анализ позволяет абстрагироваться от конкретного исполнения объекта, и сосредоточить внимание на его  функциях. Поиск альтернативных вариантов  реализации функций осуществляется с целью снижения затраты и  повышения уровня выполнения функции. Функциональный анализ может с одинаковым успехом применяться для совершенствования  как технических, так и нетехнических  объектов и процессов.

     Функциональный  метод проектирования Мэтчетта

     Функциональный  метод проектирования Мэтчетта –  комплексный эвристический метод  технического творчества, в котором  одновременно используются следующие "режимы мышления".

     Мышление  стратегическими  схемами (выработка стратегии и соблюдение 
стратегии).

     Мышление  в параллельных плоскостях (проектировщик, с одной стороны, думает, 
а с другой – наблюдает процесс мышления).

     Мышление  с нескольких точек  зрения (часто оно осуществляется с помощью 
контрольных вопросов, данных ниже).

     Мышление "образами" (образы могут быть как идеальными, так и реальными: в виде 
схем, загадочных, заманчивых рисунков, т. к. в методе особое внимание обращается на 
положительное влияние эмоции в процессе проектирования.

     Мышление  с использованием основных элементов. Основные элементы – это 
слова, которые используются в процессе решения каждой задачи. Мэтчетт назвал их 
течтэмами, прочитав свою фамилию справа налево.

     Течтэмы объединены в семь групп:

1. Варианты решений – определить потребность, определить необходимый элемент, представить себе решение, принять временное решение, принять окончательное решение, отменить решение;
2. Варианты суждений – предположить, взвесить, взвесить и сравнить, экстраполировать, оставить без изменения, предсказать;
3. Варианты стратегий – продолжать в том же направлении, продолжать и расширить, изменить направление, сопоставить с прошлым, сопоставить с будущим, внимательно рассмотреть, разрешить конфликт, продолжать более интенсивно, прекратить;
4. Варианты тактик – оценить риск, проверить последствия, развить, сравнить с другими решениями, разделить действие, приспособить другое решение, сосредоточиться на малом участке, разложить на компоненты, проверить возможную причину, обдумать возможность нового решения, заменить решение на противоположное, проверить другие варианты;
5. Варианты отношений – хранить решение в памяти, выявить зависимость, отсрочить принятие решения, сообщить о решении, соотнести с ранее принятым решением, проверить на избыточность, проверить на несоответствие;
6. Варианты понятий – использовать новое понятие, изменить плоскость абстракции, использовать схему стратегии, изменить точку зрения, сравнить с существующей системой, сравнить с получающейся системой, применить первичное кольцо (см. группу 5 и перечень вопросов, данный ниже), применить вторичное кольцо (см. группу 6 и перечень вопросов, данный ниже);
7. Варианты препятствий – обойти препятствие, разрушить препятствие, устранить препятствие, начать новое действие с нуля, начать новое действие с принятого решения, действовать в одном, двух, трех или многих измерениях.

     "Режимы  мышления" предназначены для осознания,  контроля и приспособления образа  мышления к задачам проектирования. Методом Мэтчетта используется  перечень контрольных вопросов:

1. Какие потребности являются: жизненно важными, очень важными, важными, желательными?
2. Каковы потребности: функциональной системы, потребителя, фирмы, внешнего мира?
3. Каковы потребности на каждом из перечисленных ниже 10 этапов существования изделия: проектирование и деталировка, отработка, изготовление деталей, сборка, испытание и отладка, окончательная отделка и упаковка, сбыт, монтаж, эксплуатация и использование, тех. обслуживание и уход?
4. Какие сведения можно получить, если задать 6 основных вопросов анализа трудовых операций: что нужно сделать (потребности), почему это нужно сделать (причина), когда это нужно сделать (время), где это нужно сделать (место), кем или с помощью чего это должно быть сделано (средства), как это сделать (метод)?
5. Каким образом каждую часть проекта можно: исключить, объединить с другими частями, унифицировать, перенести, модифицировать, упростить?
6. Какие эффекты, потребности, ограничения вызовет каждая деталь комплекса в отношении любой др. детали этого комплекса?

     Очень большое внимание Мэтчетт уделил вопросам самоконтроля и самонастройки  на всех этапах процесса проектирования, а также использованию логосинтеза (синтез с помощью разговора). Метод  Мэтчетта можно представить как  сбалансированную смесь опыта, искусства, психоанализа, "групповой динамики", самовнушения, внушения и некоторой  доли мистики.

     Метод фокальных объектов (см. предыдущий раздел)

     Метод гирлянд ассоциаций и метафор (см. предыдущий раздел)

     Метод многократного последовательного  классифицирования

     Метод многократного последовательного  классифицирования – вариант  метода морфологического синтеза (анализа), базирующийся на многократной "фильтрации" морфологического множества путем пошагового снижения степени агрегированности описания исследуемых технических систем с соответствующим "отсевом" вариантов на каждом шаге "фильтрации". Отсев вариантов в этом методе основывается на следующих принципах.

1. Организация полного перебора вариантов возможна лишь на морфологической таблице небольшого размера.
2. Только агрегированное описание исследуемых систем позволяет построить морфологическую таблицу небольшого размера, в которой, тем не менее, представлены признаки исследуемых функциональных структур, наиболее существенные с точки зрения условий задачи.
3. Увеличение надежности экспертного оценивания вариантов можно обеспечить поэтапным увеличением детальности описания вариантов.
4. Для увеличения оперативности оценивания вариантов поэтапное увеличение детальности их описания должно сопровождаться поэтапным сокращением допустимого множества вариантов (поэтапной "фильтрацией").

     Метод синтеза оптимальных  форм

     Метод поиска оптимальных форм элементов  технических систем с помощью  компьютера. Основная идея метода заключается  в моделировании эволюции форм живых  организмов по закону Дарвина. Суть метода состоит в том, что некоторая  исходная форма (прототип) элемента технической  системы подвергается частичному случайному локальному изменению. Если это изменение  недопустимо (нарушаются ограничения) или ухудшается критерий качества, то порожденная форма уничтожается. Если порожденная форма допустима  и характеризуется лучшим критерием  качества, то она закрепляется и  становится исходным прототипом для  дальнейшего случайного или детерминированного изменения.

     В результате такой эволюции форма  элемента монотонно улучшается до определенного  предела – локального или глобального  экстремума. При этом найденная форма  может представлять собой новое  патентоспособное техническое решение.

     Метод синтеза оптимальных форм относится  к классу методов математического  программирования. С математической точки зрения метод проводится в  два этапа:

1. выбирается такое универсальное пространство параметров, в котором для рассматриваемой задачи можно описать все множество возможных форм, в т. ч. и новых;
2. реализуется алгоритм поиска экстремума в случайно выбираемых подпространствах.

     Метод синтеза оптимальных форм может  иметь различные математические реализации, (представленные, в частности, в указанной ниже литературе, где  рассмотрены и примеры решения  практических задач).

     Метод относится к одному из направлений  автоматизации поискового проектирования и конструирования.

     Метод системного экономического анализа и поэлементной отработки конструктивных решений

     Автор метода: Ю.М. Соболев, 1948 г.

     Назначение  метода

     Решение задач по поиску оптимальных конструкторских  решений, разработке и совершенствованию  технологических процессов изготовления изделий

     Идея  поэлементного анализа основана на утверждении, что резерв экономии есть всюду, на каждом предприятии, в  каждом изделии, в каждой детали.

     Цель  метода

     Выявить экономически необоснованные решения, принятые разработчиком. Достичь максимально  эффективного функционирования объекта  при минимальных затратах.

     Суть  метода

     Суть  метода заключается в системном  технико-экономическом анализе и  поэлементной отработке конструкции  каждого узла, каждой детали.

     План  действий

• Разделение объекта на отдельные элементы (функции).
• Распределение элементов в две группы: основную и вспомогательную.
• Рассмотрение и отработка каждого элемента как самостоятельного объекта с целью максимально качественного выполнения возложенных на него функций при минимальных затратах.
• Проведение анализа результатов проделанной работы.

     Особенности метода

• Анализ детали должен начинаться с выделения всех конструктивных элементов, характеризующих деталь, а именно: материала, чистоты поверхности, размеров, допусков, резьбы, ее чистоты и класса точности, отверстий, параметров шероховатости поверхностей и т. д. - словом, всего того, что в той или иной мере характеризует деталь и заложено в технические требования чертежа.
• Все элементы соотносятся, либо к основной, либо к вспомогательной группе.
• Каждый элемент, независимо от его роли и величины, от его принадлежности к основной или вспомогательной группе, анализируется со всех точек зрения: конструктивной - выполнение возложенных на элемент функций, технологической и экономической - обеспечение наиболее простого и экономичного способа изготовления элемента.
• Функции и элементы объекта рассматриваются как носители затрат.

     Элементы  основной группы характеризуются тем, что от них зависят качество и  работа детали, ее функции. Практика показала, что в большинстве случаев  в процессе создания детали группе основных элементов уделяется конструкторами достаточно большое внимание. Тем  не менее, тщательная индивидуальная отработка  каждого элемента способствует повышению  качества и снижению себестоимости  конструкции.

     Элементы  вспомогательной группы характеризуются  тем, что служат для полного конструктивного  оформления детали, они не изменяют ее функционального назначения, но различные варианты конструктивных решений часто и весьма значительно  отличаются по объемам затрат, стоимости  материала и труда. Вспомогательная  группа в момент основного конструирования  отрабатывается слабо, а иногда так  и остается неотработанной (если рассматривать  ее с экономической точки зрения).

     Достоинства метода

• Простота.
• Способствует развитию экономического и системного мышления.

     Недостатки  метода

• Анализ только существующих элементов детали.
• Непригодность для решений крупных конструкторских проблем, а только для конструктивных недоработок и упущений.

     Ожидаемый результат

• Выявление и ликвидация экономически необоснованных элементов конструкции.
• Снижение затрат и повышение качества изделий.
• Улучшение технологии изготовления деталей, повышение коэффициента использования оборудования.

     Метод "Пять почему"

     Автор метода: Сакити Тоёта, 1930 г.

     Назначение  метода

     Применяется в различных областях человеческой деятельности в процессе анализа  проблем и поиска первопричин  их возникновения.

     Цель  метода

     Обеспечить  поиск истинных причин рассматриваемой  проблемы с целью эффективного их разрешения.

     Суть  метода

     Пять "почему?" - эффективный инструмент, использующий вопросы для изучения причинно-следственных связей, лежащих  в основе конкретной проблемы, определения  причинных факторов и выявления  первопричины. Рассматривая логику в  направлении "Почему?", мы постепенно раскрываем всю цепь последовательно  связанных между собой причинных  факторов, оказывающих влияние на проблему.