Аналіз задач на синтез технічних рішень.

Коли можливості будь-якої технічної системи не відповідають (або не стануть у майбутньому відповідати) суспільним потребам, то вона стає потенційним об'єктом вирішення технічної задачі, ціль якої — усунення виявленого недоліку.

При виявленні технічних недоліків зростаючу роль відіграють методи науково-технічного прогнозування, що дозволяють передбачити потреби суспільства, технічні можливості системи і невідповідність між ними в більш-менш віддаленому майбутньому, з «поправкою на час». Прогнозування — форма творчої діяльності, що дозволяє вчасно (з попередженням) поставити нові задачі і вирішити їх до моменту прояву недоліку.

Прикладом видатного технічного прогнозу високого творчого рівня став винахід К. Е. Ціолковським реактивного двигуна для космічного корабля.

Слід зазначити, що успішний прогноз задач, що ще не мають практичної важливості сьогодні, забезпечує, як правило, і новизну рішень і полегшує їхній правовий захист.

Визначаючи потреби суспільства, потрібно пам'ятати, що технічні недоліки є результатом дії як об'єктивних, так і суб'єктивних факторів.

У зв'язку з існуванням певної структури технічної системи, їхньої сукупності та ієрархії, а також параметрів, що характеризують технічну і суспільну системи, виникає ряд пов'язаних з ними і похідних від них систем: технічних недоліків і їхніх причин, задач і цілей. Вони також володіють відповідною технічним системам структурою (елементами і зв'язками між ними) і ієрархією: якісь технічні недоліки і задачі є поодинокими по відношенню до одного або декількох більш загальних, але є і ще більш загальні, і ще більш поодинокі.

Вибір технічної задачі передбачає попередній аналіз системи задач і в такій формі стає творчим етапом, від успіхів якого істотно залежить і кінцевий результат. Про можливості такого аналізу необхідно постійно пам'ятати, ніколи ним не зневажати і завжди перевіряти задачі, сформульовані не самостійно (відноситися до них з недовірою).

За умовами технічної задачі нам дана система, що має недолік і складається з елементів Е1 Е2,..., Еi,..., Еn. Вони пов'язані між собою, і кожен елемент виконує ту чи іншу функцію, у якійсь ступені визначаючу основну функцію, для виконання якої система призначена. Проведемо дослідження даної технічної системи, встановимо структуру, а також параметри, що характеризують її роботу.

Для цього варто скласти список основних елементів технічної системи, без яких її функціонування принципово неможливе. Перелічити інші її елементи, розташувавши їх у порядку функціональної значимості для існування і функціонування системи, скласти матрицю зв'язків всіх елементів.

Важливо визначити головну функцію (призначення) системи, з'ясувати, які основні і допоміжні параметри можуть якісно і кількісно характеризувати її роботу, які фактори впливають на параметри системи та у чому полягає механізм їхнього впливу. Таким чином, на цьому етапі ми повинні з'ясувати основний принцип і механізм дії нашої системи, дослідити її «зсередини». Крім того, ми вивчаємо науково-технічну літературу, присвячену дослідженню технічної системи, а також можемо додатково провести відповідні наукові дослідження.

Технічна задача, не вирішена за допомогою традиційних, стандартних інженерно-конструкторських прийомів, підлягає переведенню в клас винахідницьких задач і наступній обробці: формулюванню умов задачі і пошукові ідеї вирішення.

Умови винахідницької задачі повинні складатися з трьох елементів: короткого опису (моделі) реальної технічної системи і її недоліку, ідеального кінцевого результату (ІКР) і технічного протиріччя, виявленого в результаті порівняння цих двох елементів.

Суть формулювання ІКР полягає в тому, щоб одержати орієнтир для керування сильним технічним рішенням високого рівня. Ідеальне вирішення — найбільш сильне з усіх мислимих і немислимих вирішень даної задачі. Дуже важливо засвоїти поняття про ідеальну машину (машини немає, але необхідна дія виконується), ідеальний спосіб (витрати енергії і часу немає, але необхідна дія виконується, причому саморегульовано), ідеальну речовину (речовини немає, але її функція виконується).

При вирішенні винахідницької задачі необхідно максимально наблизитися до ІКР, різко поліпшити якісь показники, не погіршивши інших. Ідеальність вирішення досягається тим, що потрібний ефект досягається «даром», без використання будь-яких засобів. Наприклад, ідеальний корабель: корабля немає, а вантаж сам транспортується. Такі вирішення існують — це плоти, цілком складені з вантажу. Близьким до ІКР вирішенням є змієподібний корабель (англ. пат. № 1403191): невелика моторна секція (голова) тягне довгий гнучкий состав з контейнерів (тулуб).

Від формулювання ІКР залежить вибір подальшого напрямку пошуків, і отже, це один із творчих етапів, які визначають успіх всього вирішення.

Формулювання ІКР полягає в закріпленні бажаної властивості, функції, дії (результату) за яким-небудь елементом. Її можна проводити по формулі, визначаючи елемент, що найбільшою мірою піддається змінам, і приписуючи йому бажаний результат, — таке формулювання ІКР значно звужує напрямок подальшого пошуку та обмежують його рядом конструктивних змін.

Система, що володіє недоліком, який ми хочемо усунути її перетвореннями, є прототипом нового технічного рішення. Його ідея, отримана в результаті попереднього аналізу технічної задачі, — зародок нової технічної системи. Вона з'являється в надрах старої і породжена її недоліками. Однак технічної системи ще немає — її потрібно синтезувати, перетворити прототип, відповідно до ідеї вирішення.

Як правило, ідея вирішення — це формулювання якого-небудь фізичного принципу, використовуваного в передбачуваному новому об'єкті, сукупність яких-небудь дій, функцій. Її можна представити як систему функцій елементів майбутнього технічного об'єкта (носіїв цих функцій потрібно ще визначити і скласти з них нову технічну систему).

Ідею вирішення, як і елементи технічної системи, описують і сукупністю властивостей, для цього досить вказати тільки ті властивості середовища або яких-небудь елементів, що ми використовуємо, змінюючи їхні значення, керуючи ними. Синтез технічного рішення полягає у визначенні матеріальних носіїв тих значень властивостей і функцій, які відповідають ідеї. Звісно, витрати на реалізацію ідеї повинні бути мінімальними і рішення повинно бути витонченим, тому необхідно в першу чергу спробувати закріпити нові функції за вже наявними елементами системи, змінивши значення деяких їхніх властивостей.