7.2. Постановка задачи и построение конструктивной функциональной структуры

Рассмотрим методику постановки самого широкого класса задач инженерного творчества, когда требуется улучшить известное устройство, называемое прототипом, внеся в него определенные изменения.

Задачи инженерного творчества, как правило, решаются итерационным путем, т. е. делается несколько приближений к искомому решению на основе полученных результатов. Поэтому предлагаемая постановка задачи имеет как бы два этапа. На первом этапе выполняют работу с помощью операций 1 – 5, после чего предпринимаются попытки решения задачи способом "проб и ошибок" или с помощью какого-либо метода. На втором этапе выполняются операции 6 – 12 с последующими попытками решения задачи.

Операция 1. Описание проблемной ситуации.

Операция 2. Описание функции (назначения) технического объекта.

Операция 3. Выбор прототипа и составление списка требований.

Операция 4. Составление списка недостатков прототипа.

Операция 5. Предварительная формулировка задачи.

Операция 6. Анализ функций прототипа и построение улучшенной конструктивной функциональной структуры (ФС).

Операция 7. Анализ функций вышестоящей по иерархии системы.

Операция 8. Выявление причин возникновения недостатков.

Операция 9. Выявление и анализ противоречий развития.

Операция 10. Уточнение списка прототипов и формирование идеального технического решения.

Операция 11. Улучшение других показателей ТО.

Операция 12. Уточненная постановка задачи.

В дополнение к этому выбирают критерий качества, т. е. такой наиболее видный количественный показатель или параметр, с помощью которого из двух или нескольких допустимых вариантов технического решения выбирают наилучший. Допустимыми называют такие варианты решений, кото­рые удовлетворяют основным требованиям. За критерий качества обычно принимают какой-либо критерий раз­вития или другие наиболее важные показатели.

Следует иметь в виду, что число элементов, на которые разделяют ТО, должно быть не менее трех, но не более десяти. В результате для каждого прототипа получают одну или несколько ФС. При этом можно использовать и составлять самим каталог ФС для интересующего класса ТО.

Для примера на рис. 3 показана конструктивная ФС бытовой электроплитки. Описание элементов и их функций даны в табл. 10.

Рис. 3. Конструктивная ФС бытовой электроплитки

7.3. Составление морфологических таблиц

Заготовка формуляра таблицы. Морфологиче­скую таблицу строят на основе конструктивной ФС. Она состоит из нескольких столбцов, число которых обычно равно числу функциональных элементов. Заглавиями столбцов являются описания функций элементов. При заготовке формуляра таблицы иногда удобнее в загла­виях столбцов наряду с обозначениями функций давать их описания.

В формуляре морфологической таблицы функции Ф _i лучше располагать в таком порядке, чтобы наиболее конструктивно связанные элементы E _i находились по возможности в соседних столбцах.

Таблица 10.

Анализ функций электроплитки

В процессе подготовки формуляра оценивают возмож­ность и целесообразность заполнения альтернативными вариантами каждого столбца. Это связано с тем, что часто встречаются случаи, когда в ФС прототипа некото­рые функциональные элементы или нельзя заменять альтернативными, или не имеет смысла их изменять. Для таких элементов (функций) в морфологической таблице не предусматривают отдельных столбцов.

Морфологическую таблицу иногда целесообразно строить не на основе ФС конкретного прототипа, а на основе обобщения ряда прототипов, выделяя в них ха­рактерные функциональные элементы и формулируя для них обобщенные функции, которые становятся загла­виями столбцов морфологической таблицы.

Заполнение морфологической таблицы. Альтернатив­ные варианты исполнения или реализации функций в столбце будем обозначать через А_i^k, где i — порядковый номер столбца-функции (i = 1, 2, ...); k —порядковый номер альтернативного варианта в i-ом столбце (k = 1, 2, ...).

В морфологическую таблицу сначала вносят элементы прототипа. Затем записывают возможные наиболее инте­ресные и эффективные варианты. При этом могут быть использованы:

 собственные знания и результаты опроса специалистов;

 справочники и энциклопедии;

 словари технических функций;

 международный классификатор изобретений и па­тентные описания по интересующим рубрикам;

 каталоги выставок для поиска технических решений элементов, соответствующих уровню лучших мировых образцов.

При заполнении столбцов альтернативными вариан­тами рекомендуется использовать методы мозговой атаки и метод эвристических приемов. В последнем случае для каждого элемента с помощью эвристических приемов ищут улучшенные варианты его модификаций.

Замечание. Некоторые элементы в прототипе могут иметь несколько реализуемых функций. Для этих полифункциональных элементов при заполнении столбцов таблицы может оказаться затруд­нительным подбирать альтернативные варианты. В таких случаях вместо одного столбца (элемента) можно ввести два и более столбцов с альтернативными элементами, выполняющими меньшее число функ­ций.

Выявление эффективных комбинаций альтернативных вариантов, принадлежащих одному столбцу. В каждом столбце путем объединения двух и более альтернативных вариантов выявляют эффективную (взаимоусиливающую) комбинацию со следующим свойством: она в значительно большей мере устраняет какой-либо недостаток (недостатки) или улучшает критерий качества, чем отдельные альтернативные варианты.

Такие эффективные комбинации записывают в столбец в качестве дополнительных альтернативных вариантов. Если описания альтернативных вариантов в морфоло­гической таблице недостаточно ясны, то для них выпол­няются графические эскизы или даются на отдельном листе дополнительные комментарии.