Лоцманенко В.В., Кочегаров Б.Е. Проектирование и конструирование (основы)

Подождите немного. Документ загружается.

Необходимость в изобретении возникает тогда, когда задача содержит

дополнительное требование: выиграть и ничего не проиграть.

Обычная задача переходит в разряд изобретательской в тех случаях,

когда необходимым условием ее решения является устранение технического

противоречия.

Всегда ли изобретение связано с устранением технического противоре-

чия? С точки зрения инженера создание изобретения всегда сводится к пре-

одолению (полному или частичному) технического противоречия.

Возникновение и преодоление противоречий – одна из главных осо-

бенностей технического прогресса.

Отмечается , что создание новой машины, игнорируя при этом техни-

ческие противоречия, трудностей не составляет. Но такая машина оказывает-

ся неработоспособной и «нежизненной».

Иногда техническое противоречие, содержащееся в задаче, отчетливо

просматривается. Таковы, например, задачи, решение которых обычными

приемами приводит к недопустимому увеличению веса изделия. Иногда про-

тиворечие незаметно, оно как бы растворено в условиях задачи. Тем не ме-

нее, изобретатель всегда должен помнить о техническом противоречии, ко-

торое ему предстоит преодолеть.

В изобретательской практике очень часты случаи, когда главное – об-

наружить противоречие, а коль скоро оно обнаружено, преодолеть его не со-

ставляет труда.

Изобретатель Б. Еликов: «На основании опыта говорю – вы не станете

изобретателем, если не научитесь отчетливо видеть противоречия в вещах».

Изобретатель Ю. Чепелев: «Надо найти в задаче техническое противо-

речие, затем использовать подсказываемые опытом и знанием способы уст-

ранения этого противоречия».

Изобретатель Ю.Чижков: «Одним из главных инструментов при созда-

нии изобретений являются анализ технических противоречий».

«Не бойтесь технических противоречий» – призывают изобретатели.

Преодолению значительных противоречий обязана своим появлением в

технике фрикционная передача (передача трением). В свое время считалось,

что колеса паровоза и рельсы должны быть зубчатыми, иначе локомотив не

сдвинется с места. С тех пор определенное предубеждение против фрикци-

онных передач все-таки осталось.

6.3. Изобретение и его характеристика

У каждого изобретателя есть два секрета.

Первый заключается в сущности сделанного им изобретения, второй –

в том, как было сделано изобретение. Первый секрет становится известным,

когда изобретение сделано. Однако второй секрет – как было сделано изо-

бретение – обычно остается не раскрытым.

Как делают изобретения? Это главный, первостепенный вопрос.

Одним из подходов к созданию изобретений могут служить 4 правила,

предложенные Декартом.

1. Ограждать себя от всякой торопливости в суждениях и от всяких

предвзятых мнений.

2. Каждый трудный вопрос разлагать на частные вопросы, решаемые

легче.

3. Всегда начинать с простейшего и постепенно переходить к более

сложному. И даже там, где не представляется постепенность реше-

ния, все-таки устанавливать некоторый порядок.

4. Во всех случаях составлять настолько полные обзоры сделанного

предшественниками, чтобы быть уверенным, что ничего не пропу-

щено.

Однако правила Декарта являются слишком общими и не могут слу-

жить методикой создания изобретений.

Существуют две особенности при создании изобретения.

Изобретение целиком зависит от знаний. А. Эйнштейн говорил:

«Без знания нельзя изобретать, как нельзя слагать стихи, не зная языка».

Наличие знаний – условие, необходимое для изобретательства, но еще

не достаточное. Если бы успех зависел только от знаний, то больше всего

изобретений делали бы академики, профессора и т.д. В жизни все иначе:

крупнейшие изобретения нередко делаются рядовыми рабочими, техниками,

инженерами. Для создания изобретений нужен оригинальный подход к ре-

шаемой задаче, привлечение иных, пусть весьма скромных, но новых для

данной области технических средств.

Изобретение зависит от экспериментов. Однако в настоящее время

эксперимент чаще всего играет контрольную роль.

КПД при решении изобретательских задач очень невысок даже у опыт-

ного изобретателя.

ИЗОБРЕТЕНИЕ – это существенно новое решение технической зада-

чи. Но не всякая новизна делает техническое предложение изобретением.

Новизна должна быть мировой и сочетаться с полезностью, положительным

эффектом, осуществимостью и возможностью воспроизведения предложе-

ния.

Отметим еще раз, что суть любого изобретения – это устранение про-

тиворечий, возникающих при эксплуатации изделия или способа производст-

ва. Технические противоречия характерны для всех отраслей техники. Воз-

никновение противоречий тормозит совершенствование всего изделия, уст-

ранение противоречий – основа его модернизации. Нужно сказать, что устра-

нение одного противоречия приводит, как правило, к возникновению нового

противоречия.

Пример технического противоречия. Складируется листовая сталь.

Листы стали лежат один на другом без сортировки по толщине. Часто случа-

ется так, что лист нужной толщины лежит где-то в середине громоздкой тя-

желой металлической стопы.

Техническое противоречие устраняется, если листы стали установить

вертикально на ребро.

Чтобы дать правильную оценку найденному решению, необходимо

представить изобретение не в виде опытного единичного образца, а осущест-

вленным и внедренным предельно широко. Надо представить себе, во что

обойдется такое внедрение, сложно ли будет его осуществить, удобно или

неудобно будет пользоваться изобретением при массовом внедрении. Идею

изобретения следует испытывать всесторонне, жестко и безжалостно. Хоро-

шие технические идеи имеют большой «запас прочности», они выдержат лю-

бое испытание.

Конструктор пользуется уже известными в технике приемами, изобре-

татель ищет новые пути, новые приемы. Изделие новое с точки зрения конст-

руктора, может и не быть таковым с точки зрения изобретателя. Изобрета-

тельское творчество имеет свои специфические особенности.

Решая задачу, изобретатель должен пройти три этапа.

1. Выбрать задачу и найти техническое противоречие, которое не по-

зволяет решить задачу известными способами.

2. Устранить причину противоречия путем изменения одной из частей

изделия (или одной из стадий процесса).

3. Привести в соответствие с измененной частью другие части изделия

(или другие стадии процесса).

Иными словами, изобретателю необходимо пройти следующие этапы:

анализ – изменение – синтез. В соответствии с этим основные стадии изо-

бретательского творчества называются так: аналитическая, оперативная и

синтетическая.

Задача обычно формулируется в общем, расплывчатом виде: сделать

то-то, добиться того-то, повысить или понизить то-то. При поиске решения

изобретатель начинает перебирать без всякой системы всевозможные вари-

анты. Мысль не направлена, поиски идут по случайным путям, а таких путей

– множество.

Аналитическая стадия и заключается в том, чтобы последовательно

шаг за шагом, перейти от общей, весьма, неопределенной, задачи, к конкрет-

ному вопросу: при каких условиях снимается причина технического проти-

воречия, вызвавшего появление задачи.

Рассмотрение аналитической стадии целесообразно вести по шагам.

ШАГ 1. Поставить задачу.

ШАГ 2. Представить себе идеальный конечный результат решения за-

дачи.

ШАГ 3. Определить, что мешает достижению этого результата (найти

противоречия).

ШАГ 4. Установить, почему мешает (найти причину противоречия)?

ШАГ 5. Установить, при каких условиях не мешало бы (найти условия,

при которых противоречие снимается).

Оперативная стадия творческого процесса не имеет единой цепи ло-

гических операций. Здесь нужно просто искать требуемое решение задачи.

При этом существуют типовые технические противоречия и типовые приемы

их устранения.

Каждое изобретение имеет 2 стороны: что достигается и какими затра-

тами достигается. Формула хорошего изобретения: максимум нового эф-

фекта при минимуме затрат на реализацию.

Аналитическая стадия решения задачи практически дает однознач-

ный ответ. Различие может быть только в форме, в которой выражен этот от-

вет.

Оперативная стадия не отличается однозначностью. Одно и то же

техническое противоречие может быть, обычно, устранено различными пу-

тями. Поэтому на оперативной стадии критерием для окончательного выбора

того или иного способа или приема является эксперимент.

Значительную роль на оперативной стадии играет т.н. перенос – устра-

нение технического противоречия с помощью приемов, уже известных в дру-

гих областях техники. Преимущество переноса в том, что он дает возмож-

ность использовать проверенную на практике идею. Чем шире кругозор изо-

бретателя, тем ему легче использовать метод переноса.

За оперативной стадией творческого процесса следует стадия синте-

тическая. Решение задачи на этой стадии представляется в виде следующих

шагов.

ШАГ 1. Внесение изменений в форму данного объекта (новой сущно-

сти изделия должна соответствовать новая форма).

ШАГ 2. Внесение изменений в другие объекты, связанные с данным.

ШАГ 3. Внесение изменений в методы использования объекта.

ШАГ 4. Проверка применимости найденного принципа к решению

других технических задач.

Выполнение 1 шага синтетической стадии достигается конструктор-

скими приемами без особых затруднений.

Выполнение 2 шага вызывается необходимостью внесения изменений в

другие части изделия.

Третий шаг синтетической стадии состоит в том, чтобы по новому ор-

ганизовать труд на модернизированном изделии.

Четвертый шаг стадии предусматривает проверку применимости най-

денного принципа к решению других задач (из-за невыполнения 4 шага, на-

пример, изобретение железобетона не сразу нашло применение в строитель-

стве).

ИЗОБРЕТЕНИЕ – это, прежде всего новая техническая идея. А всякая

новая идея потому и новая, что она отрицает какие-то старые идеи. Заложен-

ная в изобретении идея должна быть прогрессивнее, эффективнее уже из-

вестных технических идей.

Сопоставлять следует идеи и принципы, а не новое изделие со старым.

С момента возникновения идеи и до ее реализации проходит опреде-

ленное время. За это время предложенная конструкция изделия может уста-

реть, тогда как идея и принципы стареют значительно медленнее.

Методика изобретательства не сводится только к рациональной систе-

ме решения изобретательских задач. Она приучает изобретателя рассматри-

вать технические объекты в их развитии. Рациональная система с ее стадия-

ми и этапами дает лишь общую схему творческого процесса. Используя эту

систему, следует иметь в виду и дополнительные правила.

Правило первое. Прежде, чем приступить к решению задачи, необхо-

димо четко представлять, в каком направлении идет развитие. Примером раз-

вития может служить перевод привода металлорежущих станков от общего

ременного к индивидуальному электрическому.

Развитие в технике идет таким путем, что часто изобретателям прихо-

дится возвращаться к старым идеям, используя их на новом техническом

уровне.

Над каждой серьезной задачей могут думать одновременно много изо-

бретателей в разных странах. Поэтому, начиная решать задачу, следует за-

дать себе вопрос: «А почему эту задачу не решил никто до меня?». Чтобы от-

ветить на этот вопрос, необходимо проследить процесс изменения данного

технического объекта. Понять логику развития объекта – значит сделать пер-

вый шаг на пути к изобретению.

Правило второе. Это правило формулируется в двух словах: « Пусть

случится!». Чтобы понять правило, рассмотрим пример. Пусть необходимо

транспортировать толстолистовую сталь. Трудность такого транспортирова-

ния состоит в предотвращении простыми способами падения листа. Приме-

ним к решению этой задачи правило «Пусть случится!». Допустим, лист уже

упал. Это падение листа приводит к мысли: «А разве нельзя транспортиро-

вать лист именно в таком положении?».

Это простое правило помогает решать многие задачи.

Правило третье. Содержание правила: «Чем больше нарастают трудно-

сти при решении задачи, тем ближе верное решение». Или коротко: «Недос-

татки – это потенциальные достижения».

Трудности, при попытках решать задачу, связаны с тем, что изобрета-

тель блуждает в поисках, не зная верного направления решения. В этих усло-

виях очень важно знать хотя бы неверное направление. Тогда остается по-

вернуть на 180

Предположим, человек с завязанными глазами бродит по большому за-

лу. Если он наталкивается на стену, это уже поможет ему ориентироваться.

Зная, куда нельзя идти, легче решается вопрос о том, куда идти можно.

Правило четвертое. Иногда отрицательный эффект очень трудно, а по-

рой невозможно устранить. Тогда этот отрицательный эффект компенсируют

другим отрицательным эффектом, противоположным по действию. Исполь-

зуя правило «компенсации», изобретатель решает задачу не «в лоб», а обход-

ным путем. Это правило чаще всего применяется при решении задач, связан-

ных с оптикой, акустикой, редко с электроникой.

Примером применения 4-го правила на практике служит установка на

фотоаппарате двух диафрагм – перед объективом и позади его. Установка

только одной диафрагмы (любой) приводит к искажению изображения.

Возможны случаи, когда никакие приемы не приводят к решению зада-

чи. Это означает, что за решение такой задачи должна браться наука. И лишь

после того, как ученые откроют новые физические явления и новые свойства

материи, можно будет сделать изобретение. В основе изобретения всегда ле-

жит открытие – установление объективных свойств материи и закономерно-

стей ее развития. Иногда между открытием и изобретением значительный

промежуток времени.

Первый шаг при решении изобретательской задачи – это выбор самой

задачи. Он имеет большой значение для всего творческого процесса. Выбор

задачи во многом предопределяет судьбу изобретения и изобретателя.

В 1969 году проводилось специальное исследование большого числа

отклоненных заявок на изобретения. Оказалось, что из каждых 10 заявок, как

правило, в 4-х неправильно выбрана задача. Причем речь идет только о тех

случаях, когда задача не диктуется развитием техники, вызвана чьим-то ка-

призом. Такие изобретения – мертворожденные. Если бы они и не были от-

клонены, их все равно не внедри бы ни на одном предприятии.

Труд является творческим, если его результат – создание нового.

6.4. Изобретение. Основные понятия и определения

Основные критерии изобретения представлены на схеме (Рис. 6.1).

Рис. 6.1. Критерии изобретения

Техническое решение задачи. Заявляемое решение соответствует это-

му критерию, если оно носит технический характер, работоспособно, осуще-

ствимо и воспроизводимо.

Новизна. Заявляемое решение соответствует критерию «новизна», если

оно обладает мировой новизной и если его сущность до даты приоритета за-

явки не была раскрыта настолько (для неопределенного круга лиц), что стало

возможным его осуществление.

Критерии изобретения

Новизна

Техническое

решение

задачи

Положительный

эффект

Существенные

отличия

Существенные отличия. Заявляемое решение соответствует крите-

рию «существенные отличия», если по сравнению с решениями, известными

в науке и технике на дату приоритета заявки, оно характеризуется новой со-

вокупностью существующих признаков.

Положительный эффект. Это новый, более высокий результат, кото-

рый общество получает при использовании изобретения, по сравнению с тем

результатом, который оно получает от аналогичного предшественника, т.е.

прототипа.

Существенными признаками изобретения называются такие призна-

ки, каждый из которых, отдельно взятый, необходим, а вместе взятые доста-

точны для того, чтобы отличить данный объект изобретения от всех других

объектов.

Объектами изобретения могут быть устройство, способ, вещество.

К устройствам относятся машины, приборы, аппараты.

Способ – это новый процесс выполнения взаимосвязанных действий

над материальным объектом и с помощью материальных объектов.

Вещество – это новое, искусственно созданное материальное образо-

вание.

Аналог изобретения. При создании изобретения заявленный объект

сравнивается по технической сущности и результату, достигаемому при его

использовании, с уже имеющимся объектом того же назначения. Последний

называется аналогом изобретения. Аналогов для одного изобретения может

быть несколько.

Прототип – наиболее близкий к заявленному объекту аналог.

Базовый объект – лучший образец того же назначения, что и изобре-

тение, созданный в России или за рубежом.

Формула изобретения – это составленная по установленным правилам

краткая словесная характеристика, выражающая техническую сущность изо-

бретения.

Формула изобретения должна состоять из двух частей: ограничитель-

ной и отличительной. Обе части разделяются словом «отличающийся». То,

что стоит до слова «отличающийся», уже известно, то, что стоит после этого

слова, придумано изобретателем.

6.5. Описание изобретения. Структура изобретения

Описание изобретения должно полностью раскрывать техническую

сущность изобретения. Оно должно иметь следующую структуру.

1. Название изобретения и класс международной классификации изо-

бретения (МКИ), к которому относится.

2. Область техники, к которой относится изобретение, и преимущест-

венная область использования изобретения.

3. Характеристика аналога или аналогов изобретения ( если их не-

сколько).

4. Характеристика прототипа, выбранного заявителем.

5. Критика прототипа.

6. Цель изобретения.

7. Сущность изобретения и его отличительные (от прототипа) призна-

ки.

8. Перечень фигур графических изображений (если они необходимы).

9. Примеры конкретного выполнения.

10. Технико-экономическая или иная эффективность.

11. Формула изобретения.

12. Источники информации, принятые во внимание при составлении

описания изобретения.

ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВНЫМ РАЗДЕЛАМ ОПИСАНИЯ

Название изобретения должно строго соответствовать технической

сущности изобретения, определять род объекта, к которому изобретение от-

носится, указывать на назначение изобретения. Название не должно содер-

жать отличительных признаков изобретения, но должно быть согласовано с

формулой изобретения.

Характеристика аналогов изобретения – характеризуются аналогич-

ные решения той же задачи, т.е. аналоги изобретения.

Выбор прототипа. Это очень важный этап выявления изобретения.

Новизна заявленного решения определяется по отношению к прототипу. Не-

правильно выбранный прототип может привести к неправильному определе-

нию объекта изобретения, его новизны и существенных отличий.

Критика прототипа. В этом разделе описываются только те недос-

татки прототипа, которые устраняются в заявленном техническом решении.

Цель изобретения. В разделе приводится ожидаемый от использова-

ния изобретения положительный эффект, который направлен на удовлетво-

рение общественной потребности и устраняет недостатки, присущие прото-

типу.

Сущность изобретения. Приводится краткое изложение сущности

изобретения в виде совокупности всех существенных признаков. При этом

выделяются те из них, которые отличают заявленное техническое решение от

прототипа и обусловливают соответствие этого решения критериям изобре-

тения: техническое решение задачи, новизна, существенные отличия и поло-

жительный эффект.

Для этого проводится сопоставительный анализ заявляемого решения с

прототипом. Результатом такого анализа является установление факта соот-

ветствия заявляемого технического решения критерия «новизна».

После установления новизны приводятся убедительные доказательства

соответствия заявляемого технического решения критерию « существенные

отличия».

Эффективность изобретения. Излагается объективный анализ пре-

имуществ на конкретных фактах (расчетах, экспериментах).

Перечень фигур графических изображений. При оформлении графи-

ческих материалов необходимо строго согласовывать их с текстом описания

изобретения:

- все признаки формулы изобретения должны быть представлены на

чертеже и даны в описаниях;

- на чертеже не должно содержаться обозначений (деталей, узлов), не

приведенных в описании изобретения;

- одна и та же деталь описания на разных фигурах обозначается од-

ной и той же цифрой.

Формула изобретения. Содержание формулы изобретения отмеччена

ранее.

Источники информации. После формулы изобретения приводятся ис-

точники информации, выявленные в результате предварительно проведенно-

го патентного поиска.

6.6. Рационализаторское предложение

Рационализаторское предложение существенным образом отличается

от изобретения, хотя и имеет с ним много общего.

Как и изобретение, рационализаторское предложение содержит в себе

определенное решение задачи. Изобретение направлено на создание нового,

а рационализаторское предложение – на улучшение существующего.

Рационализаторским предложением признается техническое решение,

являющееся новым и полезным для предприятия, организации или учрежде-

ния, которому оно подано, и предусматривающее изменение конструкции

изделия, технологии производства или состава материала.

Рационализаторское предложение может быть направлено:

- на повышение производительности труда;

- на улучшение выпускаемой продукции;

- на улучшение способов контроля, наблюдения и исследования;

- на улучшение техники безопасности и охраны труда;

- на более эффективное использование энергии, оборудования, мате-

риалов и т.п.

ПРИЗНАКИ РАЦИОНАЛИЗАТОРСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Техническое решение задачи. Рационализатор, используя известные

навыки, приемы, технические решения, применяет их там, где они до сих пор

еще не применялись. Он вносит изменения, дополнения в технологический

процесс, конструкцию или вещество. Эти изменения могут иметь принципи-

альный или непринципиальный характер. Рационализаторское предложение

решает конкретно поставленную задачу.

Рационализаторское предложение не создает новых принципов, иначе

бы оно было признано изобретением.

2. Новизна. Рационализаторское предложение должно быть новым для

организации, в которое оно подано, или для ряда организаций, если оно по-

дается в министерство, ведомство.

Если изобретение обладает абсолютной новизной, то для рационализа-

торского предложения характерна относительная новизна.

Не может быть признано рационализаторским предложением то, кото-

рое до подачи было предусмотрено действующими нормативами, или было

рекомендовано вышестоящей организацией, или было опубликовано, напри-

мер, в бюллетенях по распространению передового опыта.

3. Полезность. Рационализаторское предложение от использования его

на предприятии должно приносить определенную пользу. Это значит, что от

применения предложения организация или предприятие должны получить

экономический или иной эффект.

Только при наличии всех трех указанных признаков можно признать

конкретное техническое решение рационализаторским предложением.

Отметим еще раз, что ускорение научно-технического прогресса не-

возможно без повышения творческого потенциала научно-инженерного кор-

пуса и роста его отдачи.

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

В результате анализа противоречий, присущих развитию научно-

технической революции в России, был сформулирован ряд парадоксов. Од-

ним из наиболее значимых является ПАРАДОКС КРАТКОВРЕМЕННОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ НОВОЙ ТЕХНИКИ. Опыт технического развития го-

ворит о том, что продолжительность эффективности действующих техниче-

ских решений сокращалась примерно в два раза за каждые 20 лет. К концу

70-х годов прошлого столетия продолжительность эффективности составляла

7…9 лет. С одной стороны, такой показатель еще не вызывает беспокойства,

но с другой стороны, он приближается ко времени разработки новой техники,

которое в Росс составляет 4..6 лет. Это означает, что новая разработка на 3/4

стареет морально уже за время своего создания. Естественно, что такая тех-

ника после освоения остается эффективной очень короткое время. Положе-

ние ухудшается еще и в связи с тем, что при прежнем хозяйственном меха-

низме предпочтение чаще отдавалось не наиболее эффективным решениям, а

более легко реализуемым. Это можно назвать также ПАРАДОКСОМ ПРИ-

ОЛРИТЕТА МАЛОЭФФЕКТИВНЫХ ЛЕГКОВНЕДРЯЕМЫХ РЕШЕНИЙ.

Наукой выдвинуто принципиально новое требование: создавать качественно

новые образцы и новые технологии, обладающие долгоживущей – порядка

20…30 лет эффективностью.

С парадоксом кратко живущей эффективности новой техники связан

ПАРАДОКС ОПЕРЕЖАЮЩЕЙ СТОИМОСТИ. Он заключается в том, что