Изобретательство как вид инженерной деятельности реферат
Обновлено: 05.07.2024
Инженер- человек, профессионально осуществляющий техническое творчество, это специалист с высшим техническим образованием, который в своей деятельности соединяет науку с производством.
Инженерная деятельность - это техническое применение науки, направленное на производство техники и удовлетворение общественных технических потребностей. В процессе деятельности инженера законы науки из теоретической формы трансформируют в технические принципы, которые находят своё практическое применение.
Союз немецких инженеров определил основные ценностные критерии инженерной деятельности: способность функционирования и надежность, экономичность, благосостояние, здоровье, безопасность, экологичность, качество общества и развитие личности.
Процесс инженерной деятельности включает в себя: определение потребности, выработку и принятие решения, подготовку производства, регулирование производства, удовлетворение потребностей.
Существенные признаки инженерной деятельности:
1) деятельность в сфере материального производства или деятельность, которая направлена на решение задач материального производства;
2) деятельность практическая, т.е. имеет дело с реально существующими объектами в отличие от теоретической или духовной, где существуют мыслимые, идеальные объекты;
3) она разрешает противоречия между объектом (природой) и субъектом (обществом), является процессом превращения природного в социальное, естественного в искусственное;
4) она занимает промежуточное положение между теорией и практикой, (труд инженера является умственным трудом в сфере материального производства).
Этапы развития инженерной деятельности:
1) праинженерный - время строительства крупных и сложных сооружений древности;
2) прединженерный - период мануфактуры, этап становления инженерной деятельности в социальном плане (конец XVIII - начало XIX вв.);
3) период развития инженерной деятельности на основе системы машин и технических наук;
4) современный этап, который связан с переходом к информационной технологии.
Техническая деятельность не пользовалась особой славой в древности. Архимед считал сооружение машин занятием, не заслуживающим ни трудов, ни внимания (большинство из них появилось на свет как бы попутно, в виде забав). в период средневековья эта деятельность часто воспринималась как нечто магическое, воспроизводящему соответствующий миф.
В эпоху Возрождения к инженеру стали относиться не просто как к ремесленнику, а как к творцу, творящему новый мир, мир второй природы. С конца XIX в. начинается резкая критика технического засилья, видя в инженерной деятельности не только источник жизненных благ, но и социального зла.
Однако только в XX веке техника, её развитие, её место в обществе и значение для будущего человеческой цивилизации становитсяпредметом систематического изучения, предметом специального анализа и исследования, и в самой инженерной среде возросла потребность философского осознания феномена техники и собственной деятельности по её созданию. (попытки осмысления сводились либо к исключительно оптимистической оценке достижений и перспектив технического развития, либо внимание привлекалось к его отрицательным сторонам).
Виды инженерной деятельности определяются ее местом и ролью в конкретной системе трудовой деятельности. На первых этапах своего развития инженерная деятельность была ориентирована на применение знаний естественных наук (главным образом, физики), а также математики на производстве, и включала в себя изобретательство, конструирование опытного образца и разработку технологии изготовления новой технической системы.
В настоящее время в рамках инженерной деятельности четко выделяются:
1) Инженерно-исследовательская деятельность, т.е. деятельность, направленную на конкретизацию имеющихся научных знаний применительно к определенной инженерной задаче. Инженерные исследования включают в себя:
- научное обоснование разработки;
- анализ возможности использования уже полученных научных данных для конкретных расчетов,
- характеристику эффективности разработки;
- анализ необходимости проведения недостающих научных исследований.
Предметом внимания инженерных исследований становится содержание технического объекта. Конечной целью является разработка методов расчета и оптимизации параметров изделий, контроля их характеристик, повышения экономичности и надежности на стадиях конструирования, производства и технической эксплуатации. Отвечает на вопрос: как и почему будет работать данный технический объект?
2) Инженерно-конструкторская деятельность. Представляет собой деятельность, направленную на разработкуконструкции технической системы. Конструирование тесно связано с изобретательской деятельностью, которая направлена на создание на основании научных знаний и технических изобретений новых принципов действия, способов реализации этих принципов, конструкции технических систем или отдельных их компонентов.
Инженерное конструирование определяет форму (конструкцию) технического объекта (артефакта), учитывающую принцип действия артефакта, и социально-технические требования, нормы, правила. К таким требованиям относятся габаритные размеры, вес, энергетические характеристики, условия работы, правила безопасности и т.д. Конструктор отвечает на вопрос, что надо сделать
3) Инженерно-проектная деятельность. Представляет собой деятельность, направленную на формирование связей отдельных элементов технических систем. В качестве данных элементов выступают конструктивно оформленные, законченные и уже готовые технические объекты, способные самостоятельно выполнять отдельные функции. К примеру, при проектировании систем управления такими элементами являются отдельные приборы, способные воспринять информацию и преобразовать ее в форму, удобную для передачи по линии связи в центр управления. Инженер-проектировщик абстрагируется от принципа действия элементов проектируемой системы, ограничиваясь лишь ее входными и выходными параметрами и конструктивными характеристиками. Он отвечает на вопрос: из чего состоит и как работает техническая система в целом?
4) Инженерно-технологическая деятельность. Предполагает проектирование технологических процессов, выбор технологического оборудования, рациональную организацию взаимодействия людей и техники в процессе производства, повышение эффективности использования техники. Предметом инженерно-технологической деятельности является способ изготовления технического объекта. Функции инженера-технолога заключаются в организации производства конкретного класса изделий (например, организация оптической, радиотехнической и электротехнической промышленности, строительство железных дорог и т.д.) и разработке технологии изготовления определенной конструкции технической системы. Инженеру-технологу принадлежат функции проектировщика, производственника и эксплуатационника. (Отвечает на вопрос как сделать).
Современной инженерной деятельности характерна глубокая дифференциация по различным отраслям, например, авиаконструктор, технолог швейного производства, технолог по производству хлебо-булочных изделий и т.д. и т.п.
Bce эти виды деятельности взаимосвязаны, они дополняют друг друга и способствуют в целом решению одной важной задачи - развитию инженерного дела в целом.
Изобретение- это новое решение, обеспечивающее удовлетворение новой актуальной потребности или улучшение каких-либо критериев эффективности и др. показателей существующих объектов при не ухудшении или незначительном ухудшении др. показателей.
Техническое творчество - это процесс создания нового технико-технологического объекта.
Открытие — это выявление естественных вещей, явлений, закономерностей и др., реально существующих в природе, но не известных прежде (открытие Америки, периодичности элементов, залежей полезных ископаемых и т.п.), в основе которого доминируют внутренние потребности изобретателя, а не внешние условия и обстоятельства.
1. Некрасова Н.А., Некрасов С.И. Философия техники. Учебник. - М.: МИИТ, 2010. - 164 с. Глава 2. Инженерно-техническая деятельность: сущность и явление
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
Изобретательство как форма технического творчества. Теория решения изобретательских задач Г.С. Альтшуллера
инженерный творчество изобретательский
Творчество - процесс человеческой деятельности, в результате которого создаются качественно новые материальные и духовные ценности. В процессе творчества принимают участие все духовные силы человека, в том числе воображение, а также приобретаемое в обучении и в практике мастерство, необходимое для осуществления творческого замысла. В изучении творчества, творческого мышления еще остается на сегодняшний день много загадок, ждущих своего вдумчивого исследователя.
Творческая деятельность в наше время, в условиях непростой экономической и социальной обстановки, особенно актуальна и способна придать человечеству новые силы на пути экономического, социального и духовного развития.
Виды творчества определяются характером созидательной деятельности человека (например, творчество изобретателя и рационализатора, организатора, научное и художественное творчество), однако, все виды творчества имеют между собой глубокую взаимосвязь. Например, изобретателю и рационализатору, ученому необходимо иметь также и способности к организаторскому творчеству для успешной организации проведения исследований в своей области.
Изобретательство - одна из форм творческой деятельности человека. Каждый образованный человек имеет право на эту деятельность и должен испытать себя в этой области интеллектуального труда. Ведь подлинная цель образования - дать человеку шанс раскрыть свои возможности, познать себя.
Возможно ли научиться изобретать более успешно, направленно, как-то учитывать весьма богатый изобретательский опыт предшественников, и если да, то в чём этот опыт состоит? Советский инженер-патентовед, изобретатель, писатель и учёный Генрих Альтшуллер был убеждён в возможности выявить из опыта предшественников устойчиво повторяющиеся приёмы успешных изобретений и возможности обучить этой технике всех заинтересованных и способных к обучению. С этой целью было проведено исследование более 40 тысяч авторских свидетельств и патентов и на основе выявленных закономерностей развития технических систем и приёмов изобретательства разработана Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ), знаменем которой стал призыв превратить искусство изобретательства в точную науку[1].
1. Инженерное творчество1.1 Виды инженерного творчества
Различают научное, научно-техническое и техническое творчество.
Научное творчество удовлетворяет потребности познания окружающего мира, т.е. это творчество в фундаментальных науках, результатом которого являются открытия.
Открытие - это установление неизвестных ранее объективно существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих коренные изменения в уровень познания.
Научно-техническое творчество заключается в исследовании закономерностей известных явлений с целью их использования в практике. В основе этого вида творчества лежат прикладные науки, различного рода отраслевые исследования, в результате которых разрабатываются новые технические и технологические решения. Результатом данного вида творческой деятельности являются
В статье рассматривается изобретательская активность в России и в мировом пространстве, современное ее состояние и влияние инновационной инженерной активности на экономику рассматриваемых стран в целом. Анализируются исторические предпосылки становления современного процесса изобретательства. Авторы исследуют возможность развития инженерного изобретательства в техническом вузе, а также создание специальной среды для научно-технического творчества в части проектно-организованного обучения студентов на примере программы элитного технического образования в Томском политехническом университете. После проведенного исследования авторами выявлено, что для успешного развития инженерного изобретательства в высшей школе надо использовать модель обучения, развивающую у студента творческий потенциал, неразрывно связанный со способностью генерировать новые идеи в области инженерии. Образовательная среда может стать основой для раскрытия творческих способностей личности студента.
1. Бутакова Е.С., Замятина О.М., Мозгалева П.И. К вопросу о подготовке элитных инженерных кадров: опыт России и мира // Высшее образование сегодня.- 2013. - №2. - С.20-26.
2. Всемирная инициатива CDIO. Планируемые результаты обучения (CDIO Syllabus): информационно-методическое издание / пер. с англ. и ред. А.И. Чучалина, Т.С. Петровской, Е.С. Кулюкиной; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 22 с.
3. Горлатов А.С. О взаимосвязи технической науки, инженерных знаний и изобретательского творчества // Научное обозрение. - 2010. - N 3. - С. 27-30.
4. Замятина О.М., Мозгалева П.И. Усовершенствование программы элитной технической подготовки: компетентностно-ориентированый подход // Инновации в образовании. - 2013.- №. 10. - C. 36-45.
8. Мозгалева П.И., Гуляева К.В., Замятина О.М. Информационные технологии для оценки компетенций и организации проектной деятельности при подготовке технических специалистов // Информатизация образования и науки. - 2013. - №4. - C. 30-46.
9. Мозгалева П.И., Замятина О.М. Технология проектной работы в системе элитной подготовки технического специалиста в ТПУ // Научное обозрение: гуманитарные исследования.– 2012. - №4.- С. 6-14.
11. Солодовникова О.М., Замятина О. М., Мозгалева П.И., Лычаева М.В. Формирование компетенций элитного технического специалиста // Профессиональное образование в России и за рубежом. - 2013. - №3 (11).- С. 65-67.
15. Polina I. Mozgaleva, Oxana M. Zamyatina. IT Implementation in the Educational Process of Future Engineers by Means of the Project Activities and Competences Assessment. // Proceedings 2013 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON). – TechnischeUniversität Berlin, Berlin, Germany, March 13-15, 2013. – P. 1170-1176.
Ученые изучают мир, какой он есть;
инженеры создают мир, которого раньше не было.
В настоящее время инженерия представляет собой не только способность применять на практике уже известные решения, но и в большей мере умение творить, создавая то, чего раньше не было. Перед тем как рассмотреть современное состояние инженерного изобретательства, рассмотрим этапы его становления.
Исторический аспект изобретательства
Всю историю человечество изобретало, пыталось улучшить свою жизнь и заглянуть за грань неведомого. В изобретательстве проявляется одно из главнейших отличий человека от других существ: способность к творчеству, разновидностью которого является научно-техническое изобретательство. Человек по природе своей любознателен, и это качество заставляло Колумба и Магеллана отправляться в опаснейшие путешествия, а Галилея наблюдать за небесными телами. Именно через творчество человек может раскрыть себя как личность, оставить свой след в истории, удовлетворить свою тягу к непознанному, увидеть то, чего никто не видел до него, дать ответ на вопрос, давно мучивший его сознание. Первые изобретатели известны нам с древних времен, их истории дошли до нас в мифах и сказаниях. Самая известная легенда о Дедале и Икаре [11], которая отражает древнейшую мечту человека о покорении воздушного пространства, и сам факт того, что это событие дошло до нас, дает понимание важности совершенной Дедалом попытки и значимости ее для осознания безграничных способностей человеческого разума.
На раннем этапе развития человеческой мысли ученому зачастую было достаточно лишь наблюдать за явлениями природы, что и в настоящее время не теряет своей актуальности, однако, обрастая современными знаниями и достижениями, становится более плодотворным и открывает еще больше возможностей для дальнейшего развития. Множество открытий происходили случайно или являлись побочным результатом основного эксперимента. Предметный мир становился разнообразным, вместе с этим человек желал знать больше. Любопытство, жажда новых знаний и неведомого становились движущей силой прогресса. Кульминацией стала в Средневековье идея вечной жизни и молодости. Открытия первых элементов, существование теории стихий - отправная точка современного индустриального изобретательства. Энергия человеческой мысли впервые направляется на конкретные цели, имея при этом конкретные данные. Творчество обретает различные очертания: искусства, философии, религии, науки, культуры, образования.
Текущее состояние изобретательства в мире и России
Современный этап изобретательства - высшая форма научно-технического творчества.
Инженер в процессе изобретения не видит своей цели, но лишь благодаря отличительной черте человеческого сознания - воображению - он представляет конечный продукт своей интеллектуальной деятельности.
Структурными элементами инженерного творчества являются:
- наблюдательность и возможность использования нужных средств для решения задачи;
- междисциплинарность;
- отражение и осмысление технической потребности как проблемы технического прогресса;
- вынашивание новой технической идеи;
- разработка идеальной модели технического устройства;
- конструирование - переход от идеальной модели к созданию нового технического устройства на основе математических и технических расчетов.
Инженерное изобретательство является возможностью создания смелого будущего. Как область человеческой интеллектуальной деятельности, задачей которой является применение достижений науки, техники, использование законов и природных ресурсов для решения конкретных проблем, целей и задач человечества. Совокупность работ прикладного характера, включающая исследования и обоснования планируемых капиталовложений, необходимую лабораторную и экспериментальную доработку технологий и прототипов, их промышленную проработку, а также последующие услуги и консультации.
Именно высокотехнологичные изобретения двигают вперед техническое развитие экономики и выводят страну в новые секторы мирового рынка. Возможность отказаться от приоритета малоэффективной сырьевой экономики, которая в данный момент превалирует в России, и перейти на новый уровень экономического развития.
Проблема современного состояния инженерного изобретательства в России заключается в том, что количество научно-технических продуктов России на современном рынке является недостаточным, нет стимулирования этой части инженерной науки, не уделяется достаточное внимание этому в технических университетах при подготовке технических специалистов, что в результате не дает возможности нашей стране уйти от сырьевой экономики.
Ситуация в современной России с количеством регистрируемых патентов, а, соответственно, и с изобретениями при ближайшем рассмотрении весьма удручающая по сравнению с другими странами. Например, в Японии за последние 25 лет количество патентов увеличено на 300 000 в год, в Китае решено удвоить количество патентов вдвое в ближайшие 5 лет, в России за последние 25 лет снизилось количество патентов на 120 000 в год (со 150 000 до 30 000 в год) (рис. 1). В США активно меняется направленность патентуемых решений - сдвинулась в сторону программных продуктов, нано- и биотехнологий.
Рис. 1. Тенденции развития изобретательской деятельности в Китае, России, США и Японии.
В мировом рейтинге инновационной активности Россия занимает 51 место из 133 стран (источник: The Global Competitiveness Report 2009-2010, World Economic Forum) [2].
Развитие изобретательства в России влияет и на промышленное производство, можно увидеть взаимосвязь между внедрением современных разработок на производство и уровнем экономического развития страны.
Рис. 2. Место России по объему внедрения технологических инноваций на промышленных предприятиях среди стран Европы.
На данном этапе развития экономики России можно констатировать факт, что наличие богатейших запасов природных ресурсов, которые есть на территории нашего государства, позволяют их тратить без стратегического планирования. Главная проблема такого вектора экономики заключается в том, что практически все природные ресурсы относятся к невозобновляемым. С другой стороны, Россия является одной из крупнейших стран по количеству интеллектуальных ресурсов, у нашей страны есть огромный потенциал стать независимой от сырьевого рынка за счет внедрения новых технологий и перехода к реализации научно-технических идей, которые предлагают российские инженеры.
При правильном подходе к обучению, воспитанию и поддержке со стороны государства научно-технического творчества молодежи и инженерного изобретательства, при разработке определенной системы мер и осознанном подходе к проблеме критическую ситуацию, которая сложилась на данный момент в России, можно изменить в лучшую сторону.
Эффективная среда для инженерного изобретательства в технических университетах
Высокие технологии в настоящее время перешагнули уровень представления обычного человека: если еще 30-40 лет назад практически любой человек мог представить себе механизм работы стиральной машины, то сейчас то же самое устройство современной стиральной машины (электронное управление) доступно далеко не каждому. В данный момент, в век высоких технологий, стремительного развития техники и электроники, одним из важнейших вопросов дальнейшего развития современной инженерии является необходимость получения будущим изобретателем качественного современного образования, способного дать выпускнику понимание современных процессов, происходящих в мире, и актуальные знания, помогающие осознать потребность в появлении чего-то нового, меняющего жизнь человечества к лучшему. Можно сказать, что создание специальной среды в техническом вузе при подготовке технических специалистов позволит продвинуться в решении этой задачи.
Отвечая запросам общества и современным тенденциям в науке и технике, все развитые страны усовершенствовали свои образовательные программы в конце прошлого тысячелетия. Специалист с творческим, креативным подходом к решению инженерных задач становится самим дорогим и востребованным продуктом образования.
19 июня 1999 года - официальная точка создания единого европейского образовательного пространства, подписание Болонской декларации. Таким образом, Европейский союз отвечает на вызов современных потребностей в образовании. В 2003 году Россия стала участником Болонского процесса. Данная концепция образования предполагает воспитание человека нового поколения, с учетом научно-технического прогресса, инновационных инженерных технологий. Как результат, в Федеральный государственный образовательный стандарт (ФГОС) вносятся дополнения и изменения, которые способствуют созданию эффективной среды образовательной деятельности (табл. 1). ФГОС позволяет контролировать и учебные планы, и программы, также отвечать за нормированный результат. Каждый последующий ФГОС отличался от предыдущего. Появлялись новые усовершенствования.
Таблица 1
Изменения во ФГОС
ГОС
ФГОС-2
ФГОС-3
Отражение в стандартах перспектив развития, позволяющих ориентировать подготовку выпускников на эффективную деятельность в будущем.
Введение в практику нового критерия трудозатрат учащихся - их академических достижений в виде зачетных (кредитных) единиц, охватывающих все виды учебной работы учащихся, включая проведение практик, лабораторных работ, аттестационных мероприятий.
Увеличение свободы учащихся в выборе ими различных индивидуальных образовательных траекторий.
Приводит минимальный набор дидактических единиц, разработку основных профессиональных образовательных программ.
Выбрано направление гуманитаризации и конкурентособности специалистов.
Появляется ориентация на субъектные отношения, активную позицию обучающихся, право на выбор и принятие ответственности за этот выбор.
Системный подход, который предполагает развитие качеств личности, отвечающих потребностям инновационной экономики.
Обучение учащихся самостоятельному конструированию своих знаний, необходимых для решения возникающих перед ними задач.
Впервые вводятся понятия общей компетенции, профессиональной компетенции, профессиональный модуль, междисциплинарный курс, вид профессиональной деятельности.
Внеаудиторная самостоятельная работа студента ≈ 50% от общего объема времени, дистанционное обучение, индивидуальные программы для студентов.
Новыми образовательными технологиями считается комплексный, индивидуализированный и модульный подходы, психолого-гуманистические, производственно-адаптивные, ситуационно-проблемные, личностно ориентированные технологии.
Далее рассмотрим компоненты среды для становления изобретательской деятельности (рис. 3) при подготовке технических специалистов в вузе.
1. Концепция подготовки технических специалистов к инженерному изобретательству.
2. Учебно-методическое обеспечение подготовки технических специалистов к инженерному изобретательству.
3. Специально оборудованное пространство (территория) для творческой и проектной деятельности, являющееся местом коммуникации студентов разных специальностей и направлений подготовки, оснащенное компьютерной техникой, свободным доступом к Интернету (в т.ч. беспроводному), программным обеспечением проектирования, моделирования, обработки данных, дискуссионными зонами с маркерными досками и флипчартами, а также зонами релаксации с кофемашинами.
5. В рамках университета необходимо предусмотреть расходы на финансовую поддержку студенческих проектов, а также механизм, предусматривающий оперативную закупку требующихся комплектующих и материалов для реализации идей.
6. Конечной целью любого изобретения является успешное внедрение его в реальную жизнь, работа на благо социума. С данной задачей призваны справляться бизнес-инкубаторы, нацеленные на помощь в доведении идей до прототипов, патентование и дальнейшую коммерциализацию лучших проектов.
Рис. 3. Компоненты среды изобретательской деятельности в вузе.
Заключение
В настоящее время в России требуется активизация изобретательской деятельности, в том числе начиная с системы высшего профессионального образования. Для того чтобы отвечать запросам времени, необходим комплекс эффективных и современных мер, направленных на развитие инженерного изобретательства в техническом вузе, а также создание специальной среды для научно-технического творчества молодежи.
Рецензенты:
Стародубцев В.А., д.п.н., профессор, профессор кафедры инженерной педагогики Института стратегического партнерства и развития компетенций, г. Томск.
Минин М.Г., д.п.н., профессор, профессор кафедры инженерной педагогики Института стратегического партнерства и развития компетенций, г. Томск.
Инженерное творчество – постановка и решение задач, связанных с созданием, проектированием, испытанием, доводкой, транспортировкой, эксплуатацией, ремонтом и утилизацией технических систем, их элементов, конструкционных материалов и технологий, которые отличаются более высоким тех. уровнем и конкурентоспособностью.
К инженерному творчеству относятся задачи технического творчества, ориентированные на создание новой продукции, а также задачи выбора и обоснования способов моделирования и испытания технического объекта.
Потребность в инженерном творчестве возникает в тех случаях, когда в процессе проектирования традиционные известные решения, способы и средства не удовлетворяют потребности и требуется предложить или изобрести новые решения.
Результат инженерного творчества часто составляет предмет изобретения.
Для развития творческих способностей и повышения результативности и эффективности инженерного творчества рекомендуется использовать разнообразные средства интенсификации технического творчества. Инженерное творчество часто включает как основную часть научно-техническое творчество.
Задача технического творчества – объективная потребность улучшения и усовершенствования технического объекта по к.-л. критерию эффективности или противоречию либо потребность создания принципиально нового тех. объекта для удовлетворения новой общественной потребности.
Под техническим объектом здесь подразумеваются различные устройства, технологии, конструкционные материалы и вещества.
Описание задачи технического творчества обычно содержит целевую установку и перечень условий и ограничений, при которых требуется достичь цели. Описание задачи технического творчества проводится в процессе работы по анализу и постановке задачи технического творчества.
Решение задачи технического творчества часто представляет собой предмет изобретения, которое защищается патентом. В отличие от различных видов и типов разработки и проектирования новой техники задачам технического творчества присущи ряд неопределенностей и необходимость нахождения нетривиального изобретательского решения.
Различия между задачами технического творчества и четко определенными инженерными задачами состоят в следующем: если в инженерных задачах, как правило, имеется постановка задачи, указан метод (способ) решения, есть аналог решения, то в задачах технического творчества они обычно отсутствуют, кроме того, результат решения инженерной задачи, как правило, однозначен и предсказуем в первом приближении, тогда как в задаче технического творчества он многозначен и обычно непредсказуем.
В классификации задач технического творчества выделяются различные виды и типы таких задач. задачу технического творчества называют также изобретательской задачей.
Классификация задач технического творчества – выявление и систематизация отдельных видов, типов и классов задач технического творчества, имеющих свои специфические свойства и особенности, которые обусловливают разработку и применение специфических методов технического творчества. Существуют различные принципы классификации задач технического творчества, исходящие из различных практических потребностей. Так, на основе методологии выбора конкурентоспособных решений можно достаточно четко выделить шесть типов задач: задачи поиска новых потребностей, задачи определения наиболее подходящих потребительских качеств технической системы, задачи определения наиболее рациональной функциональной структуры тех. системы, задачи выбора наиболее эффективного принципа действия тех. системы, задачи выбора наиболее рационального технического решения на основе выбранного принципа действия, задачи определения оптимальных значений параметров выбранного тех. решения. Кроме того, существует класс задач поискового проектирования и конструирования, учебные задачи и др.
Постановка задачи технического творчества – характеристика исходных данных и конечного результата, являющегося итогом решения задачи технического творчества.
Постановка задачи технического творчества обычно включает: описание целей, которые требуется достичь; характеристику условий и ограничений, которые требуется учитывать и выполнять при достижении цели; выигрыши и блага, которые будет иметь человек или общество при решении задачи.
Постановка задачи технического творчества - итерационный процесс, когда составляется несколько вариантов описания задачи с попытками их решения. При этом каждое последующее описание постановки задачи технического творчества - более точное и детальное.
Постановка задачи технического творчества - сложная и трудоемкая творческая работа, на которую не следует экономить время, поскольку правильная постановка задачи технического творчества - это половина ее решения.
Уточнение постановки задачи технического творчества часто связано с отсечением многих бесперспективных и тупиковых направлений поиска. Нередки случаи, когда решение задачи находят в процессе ее постановки. Основой успеха при этом является использование т.н. базального принципа эвристики, когда для эффективного формирования конкретной проблемной ситуации (в данной области) осуществляется "выход" в мета-область, метазнания, а затем "возвращение" в проблемную ситуацию с привнесенной информацией. Такой "выход" возможен, когда, напр., необходимые физические и потребительские качества при постановке задачи технического творчества формулируются в виде т.н. обобщенных физических и потребительских качеств.
Обобщение позволяет относительно легко выявить из разных отраслей множество технических решений, среди которых могут быть конкурентоспособные для данной постановки задачи технического творчества
Например, если сформулировать "на отраслевом уровне" типичную для нефтяной и газовой отраслей задачу тех. творчества "совершенствование способов бурения скважин", то трудно ожидать создания принципиально новых технических решений. Однако в сущности "бурение скважин" не что иное, как частный случай - "дезинтеграция и перемещение материала".
При такой формулировке постановки задачи технического творчества возможно множество технических решений из др. отраслей, где эти факторы реализованы с новыми (для нефтяной и газовой отраслей) потребительскими качествами. Напр., при традиционных способах бурения трудно представить себе скважину иного сечения, кроме круглого. Используя многочисленные способы дезинтеграции и перемещения материала, основанные на малоизвестных для нефтяной и газовой отраслей физических эффектах и их комбинациях, можно "прорубить" скважину, напр., овального сечения. Такое абсурдное на первый взгляд решение может быть очень полезным в регионах, где за счет различных процессов в недрах возникают большие горизонтальные напряжения горных пород, вследствие чего происходит сминание скважин (круглой формы). "Бурение" скважин яйцевидной формы с ориентировкой длинной оси сечения скважины в направлении макс. напряжений горных пород может сохранить скважину.
Методика постановки задачи технического творчества – четко изложенные рекомендации по анализу задачи технического творчества и составлению описания постановки задачи тех. творчества.
Эти задачи, как правило, решаются итерационным путем - формулируется несколько постановок задачи, которые различаются тем, что каждая последующая постановка более объективно, детально и углубленно рассматривает и описывает решаемую задачу.
На 1-м этапе формулируется предварительная постановка задачи и отыскиваются ответы на вопросы: в чем состоит проблемная ситуация и цель решения задачи; как можно устранить проблемную ситуацию и достичь цели; что мешает решению задачи; что дает решение задачи - каковы мотивы необходимости ее решения.
Если 1-й этап постановки и решения задачи оказывается малоуспешным, то осуществляется переход ко 2-му этапу постановки, который включает: описание ф. технической системы; выбор прототипа и составление списка требований; выявление недостатков и дефектов прототипа; предварительную формулировку задачи; ее суть состоит в том, что в процессе решения задачи необходимо так изменить прототип и соответственно найти новое техническое решение, которое реализует данную ф. и не имеет недостатков, присущих прототипу.
Если после этого не удается получить искомого решения даже с помощью методов тех. творчества, то переходят к 3-му этапу постановки, который включает выполнение следующих операций: анализ ф. прототипа и построение улучшенной функциональной структуры: анализ ф. вышестоящей по иерархии системы; выявление причин возникновения недостатков; выявление и анализ противоречий развития; определение идеального тех. решения; анализ возможностей улучшения показателей изделия. Методика постановки задачи технического творчества является составной частью многих методов тех. творчества.
Творческие способности в техническом творчестве – индивидуальные особенности личности, представляющие субъективные предпосылки успешного осуществления творческой деятельности, направленной на создание новых технических систем и технологий и их совершенствование.
Творческие способности в техническом творчестве отличаются разнообразием и неоднородностью, что частично обусловлено разнообразием содержания деятельности, которую необходимо выполнить в процессе научно-технической разработки.
Достаточно информативным основанием для фиксации разнообразия содержания творческой деятельности разработчика и классификации требований к субъекту является выделение этапов разработки и отдельных задач в его творческой деятельности.
Участие человека в работе на том или ином конкретном этапе или в решении конкретной задачи предъявляет к нему определенные требования, а эффективность этой работы зависит от наличия у субъекта деятельности соответствующих способностей.
К таким отдельным творчески способностям в техническом творчестве относятся: умение выявлять и формулировать глубокие противоречия и несоответствия; обостренное умение выявлять и прогнозировать новые потребности и улучшенные потребительские качества; быстрое понимание функционально - физической сущности работы тех. системы; видение недостатков и дефектов в существующих изделиях; умение ставить задачи технического творчества, генерировать и синтезировать новые идеи я технические решения; умение быстро и объективно сравнивать альтернативные решения и выбирать лучшие; умение накапливать и систематизировать наиболее ценную информацию; умение разрабатывать и обосновывать новую идею, в т.ч. путем экспериментальных исследований и др. Это качественно различные способности, и обладание одной из них не предполагает обязательное обладание др. способностью или группой способностей. Разные способности имеют различную распространенность: наиболее редко встречаются люди, вскрывающие глубокие противоречия, открывающие новые направления в тех. науке и умеющие ставить задачи; несколько чаще встречаются люди, умеющие решать сложные задачи и т.д.
Можно построить пирамиду творческих способностей в техническом творчестве, в основании которой - наиболее распространенные способности, а на вершине - наиболее редкие. В такой пирамиде от вершины к основанию располагаются "слоями" следующие творческие способности в техническом творчестве, которые одновременно отражают и этапы творческой деятельности в области техники:
1) выявление и формулировка глобальных противоречий;
2) выявление новых потребностей и открытие новых направлений в технике;
3) постановка задач тех. творчества;
4) генерирование новых идей и конструкторско-технологических решений;
5) теоретические, расчетное, экспериментальное и технологическое обоснование новых решений;
6) подготовка проектно-конструкторской документации и доводка нового образца техники.
Здесь прослеживаются две закономерности:
1) каждый этап науч.-тех. разработки требует специфических способностей, при этом может быть проявлен высокий уровень способностей (гиперспособностей);
2) более сложный характер науч.-тех. задач, решаемых на "верхних слоях" пирамиды, предъявляет более высокие требования к уровню развития способностей разработчиков, т.е. здесь с необходимостью нужны гиперспособности.
Поэтому неслучайны следующие определения способностей: "талант" решает такие сложные задачи, которых не решают другие; "гений" видит такие проблемы, которых не видят другие, открывает новые направления в науке и технике, творит, подобно силам природы. Высокие творческие способности в техническом творчестве очень неравномерно распределены в людской массе, и выявление их, распознание и культивирование представляет сложную социальную проблему. Творческие способности в техническом творчестве можно условно разделить на две составляющие:
1) природные способности, которые даются от рождения и разные у разных людей;
2) приобретенные способности, которые возрастают за счет изучения теории, практического опыта, связанного с решением задач тех. творчества, и специального развития отдельных творческих способностей в техническом творчестве.
Напр., у шахматистов 2-я составляющая творческих способностей в техническом творчестве может в несколько раз увеличивать 1-ю, что в целом обеспечивает значительное повышение творческих способностей человека.
Изобретение – новое решение, обеспечивающее удовлетворение новой актуальной реализуемой потребности или улучшение к.-л. критериев эффективности и др. показателей существующих объектов при неухудшении или незначительном ухудшении др. показателей.
Изобретения обычно связаны с улучшением технических систем (устройств), технологий (способов), конструкционных материалов либо с созданием пионерных изделий, технологий, материалов, штаммов, микроорганизмов.
Главными признаками изобретения являются существенная новизна и полезность. Для признания нового решения изобретения в установленном порядке подается заявка на выдачу патента, на основе которой после подтверждения новизны и полезности изобретения выдается патент или др. аналогичный документ.
Изобретология – наука и искусство технического творчества и промышленного внедрения его результатов. Наука - поскольку творческий процесс логифицирован, организован и алгоритмизирован; искусство - поскольку этот процесс остается в большой степени в областях "сотрудничества" сознания с подсознанием, естественной эвристики, учения альтернативного употребления интуитивных и логических приемов, процедур и методов творчества, сходящегося и расходящегося мышления, анализа и синтеза, индукции и дедукции.
Фундаментальная цель изобретологии – творческое соединение многосторонних знаний изобретателя, направленных на создание новых технических решений, характеризующихся макс. функциональностью и мин. стоимостью.
Изобретология - это наука и искусство оптимального прохождения пути от критического отбора информации, формулировки творческой задачи, поиска и нахождения решения до его промышленного внедрения; наука и искусство поиска и нахождения "резонансов" - "резонанса" творческой задачи с современной стадией развития техники и "резонанса" нового решения с поставленной творческой задачей; наука и искусство преодоления гносеологических, психологических, воспитательных, психосоциальных, тех. и организационных барьеров (препятствий) творчества.
Изобретология использует различные знания и основывается на следующих отраслях науки и техники: математика, физика, химия, биология, производство, технология, общие тех.дисциплины, материаловедение, философия, праксиология, социология, экономика, маркетинг и менеджмент, промышленное право, патентоведение, эргономика, психология, эвристика, искусство, архитектура, тех. эстетика и др.
Главные части изобретологии: праксиологические основы, законы и закономерности техники, психофизиологические, психогносеологические, психопедагогические и психосоциальные основы тех. творчества, мат. основы творческого поиска и синтеза, интуитивные, логико-интуитивные и логические методы тех. творчества, общий алгоритм тех. творческого процесса и промышленного внедрения его результатов, инженерный анализ изобретений (включая анализ патентной чистоты и патентоспособности), составление описаний и редактирование заявки на выдачу патента.
Изобретология - часть общей науки и искусства творчества, часть эвристики - тех. эвристика. С точки зрения праксиологии (логики человеческого действия, логики максимизации эффективности действия, общей человеческой технологии) изобретология - это праксиология изобретения и промышленного внедрения результатов технического творчества. С точки зрения логико-математических основ изобретология имеет много общего с оптимальным проектированием. Наиболее близкие к изобретологии дисциплины - методы технического творчества, поисковое проектирование и конструирование.
Показатели творческого потенциала изобретателей – система критериев и факторов, отображающих и обеспечивающих продуктивность личности и общества в области тех. творчества. К показателям творческого потенциала изобретателей относятся внутренняя мотивация и желание человека заниматься техническим творчеством; число и доля специалистов и работников, занимающихся техническим творчеством; творческая производительность человека, связанная с сокращением времени решения изобретательской задачи; качество новых технических решений по показателю конкурентоспособности; надежность выбора новых тех. решений с точки зрения их перспективности и др. Существуют различные пути повышения творческого потенциала, которые может использовать как отдельная личность, так и общество.
Банки данных по инженерному и техническому творчеству – систематизированная информация по различным областям знаний, необходимая для повышения продуктивности творческой деятельности. Банки данных по инженерному и техническому творчеству ориентированы на определенный класс технических систем или на область интересов творческой личности. В первую очередь целесообразно формирование банков данных по патентам, классу изделий, конструкционным материалам, комплектующим изделиям, принципам действия, техническим функциям и т.д. Для облегчения создания, использования и развития банки данных по инженерному и техническому творчеству рекомендуются компьютеры с развитым системным и сервисным программным обеспечением.
1. Розин В.М. Философия техники. М. 2001 – 456с.
2. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. М. Машиностроение 1988.
Инженерная деятельность включает в себя два уровня разработок, а именно: теоретический (техническое творчество) и практический (от инженерных исследований к проектированию, конструированию и к созданию промышленных образцов).
Техническое творчество — это специфический вид духовно-практической деятельности, характеризующийся формированием технического новаторского замысла и его реализацией. Любой вид творчества выступает как деятельность, направленная на созидание качественно новых материальных и духовных ценностей. Однако при всем сходстве с другими видами творчества техническое творчество специфично, результатом его является технический объект. Оно одновременно и духовно, поскольку имеет место технический замысел, и материально, поскольку это творчество направлено на конструирование технического объекта. Природа технического творчества обнаруживается как раз в том, что оно представляет переход от абстрактного мышления к производственной практике.
Полный цикл инженерной деятельности включает в себя:
4) инженерное исследование
5) технология, организация и управление производством
6) эксплуатация и оценка техники.
Инженерная деятельность направлена на создание нового, того, чего еще не было, а не на слепое копирование имеющихся образцов, как это было свойственно ремесленной практике. Поэтому точкой отсчета деятельности инженера является инновационная техническая идея. Изобретательство — процесс создания нового технико-технологического объекта, новых принципов действия, способов реализации этих принципов или конструкций технических систем или отдельных их компонентов. Речь идет о создании объекта (предмета, явления, процесса и т.д.), не существующего прежде в реальности (изобретение колеса, пороха, двигателя внутреннего сгорания и др.) Изобретательская деятельность, как правило, начинает цикл инженерной работы. Ее результатом является особый продукт — изобретение, авторство на которое закрепляется в виде патентов, авторских свидетельств и т.п. Изобретательство, таким образом, представляет собой систему действий: от некоторой догадки до опытной модели. И хотя И. Ползунов первым (в 1765 г.) построил паросиловую установку, однако создателем парового двигателя считается Д.Уатт, который не только создал действующую систему, но и получил авторский патент.
На этапе изобретательства осуществляется постановка конкретной технико-технологической идеи и выявление направления ее решения. Выдвинутая идея реализуется, если, с одной стороны, имеются объективные научные (технические) возможности ее решения, а с другой стороны, если выделяются соответствующие ресурсы (материальные, финансовые, организационные и др.). На этом этапе важен человеческий фактор в процессе материализации новой идеи. Изобретение в значительной степени является формой реализации внутренних потребностей личности изобретателя, подкрепленных, однако, внешними условиями. Изобретатель может быть самоучкой или прийти к изобретению на основе анализа предшествующего опыта развития науки и техники в своей и смежных областях.
Многие ученые дали подлинные образцы изобретательской деятельности. Например, Гук изобрел микроскоп, Гюйгенс придумал новую конструкцию часов, которая осуществила движение центра тяжести маятника по циклоиде, Ньютон изобрел телескоп совершенно новой конструкции — отражательный телескоп. На счету у Эйнштейна около 20 оригинальных патентов. Его можно считать изобретателем холодильных машин, автоматической фотокамеры, слухового аппарата, электрометра, слухового аппарата.
2 акт — акт знания. На данной стадии вырабатывается общий план и схема изобретения, в котором уже содержится все то, что необходимо и достаточно для действия. На этом этапе доказывается осуществимость идеи, устраняется ее гипотетичность, посредством применения научных, эмпирических методов: проведения экспериментов, создания моделей, осуществления расчетов и вычислений, построения чертежей, планов, схем. На этом этапе подводится научная база для успешной реализации идеи технического объекта.
3 акт — акт умения. Это этап практического воплощения технической идеи. Для этого не требуется особого творчества, а предполагается высокий уровень мастерства технического исполнения, в результате которого появляется пока единственный экземпляр изобретения — опытный образец.
Следует заметить, что в ХХ веке изобретатели-одиночки не определяли перспективу технического развития. В настоящее время, изобретение редко бывает строго индивидуальным, одиночным творчеством, оно, как правило, имеет коллективный характер.
Следующий вид инженерной деятельности — конструирование. На этом этапе происходит реализация технической идеи в рамках опытной разработки. Конструкторская деятельность становится необходимой с развитием серийного и массового производства, т.к. именно конструирование способствует проникновению изобретения в массовое производство. Конструирование — разработка конструкции инженерного объекта, которая затем материализуется в процессе изготовления на производстве. Конструирование направлено на разработку конкретной морфологии изделия и расчет его технических и технологических параметров. Результат конструкторской деятельности — создание опытного образца, с помощью которого уточняются расчеты и технические характеристики технического объекта, фиксируются специфические условия реализации (характер материала, производительность, степень экологичности, экономическая эффективность и др.). Конструирование сочетается с разработкой соответствующих технологических условий, т.е. методов и технических условий реализации конкретной модели. Следовательно, конструирование органично увязывается с технологией, а именно, выявляется и фиксируется механизм организации технико-технологического процесса по производству конкретного изделия или системы.
Конструкция технического устройства или системы состоит из определенных образом связанных стандартных элементов и является общей для конкретного класса изделий производства. Если каких-либо элементов не достает или их параметры не соответствуют требованиям конструктора, они изобретаются и проектируются заново.
Функции инженера-конструктора, таким образом, заключаются в создании, испытании и отработки опытных образцов технического объекта и выборе из них наиболее оптимального варианта с точки зрения заказчика. Конструктор должен учитывать такие требования как простота и экономичность изготовления, удобство использования, соблюдение определенных габаритов и т.п. Он создает новые типы машин, имеющих общее устройство, но различающиеся характером отдельных деталей, их расположением, материалом и другими конструктивными особенностями, а также осуществляет расчет конструктивно-технических и технологических параметров изделия. Разработка же технологии изготовления — задача другого специалиста — инженера технолога. Однако это не снимает с конструктора ответственности за создание технологичной конструкции. Конструктор должен быть технически грамотным и сведущим в области знания процессов изготовления и обработки проектируемого технического объекта. Без подобной осведомленности он может сконструировать детали, которые вообще невозможно изготовить или обработать либо вообще окажутся дорогими, чрезмерно долгими в изготовлении или неудобными.
С развитием технических наук и инженерных исследований выделяется особый вид инженерной деятельности — проектирование. Проектирование необходимо отличать от конструирования. Если целью конструкторской деятельности является разработка конкретной морфологии изделия, а результатом — создание опытного образца, то проектирование имеет дело с идеализированными объектами: чертежами, графиками, моделями в памяти ЭВМ и т.д.
Проектирование позволяет согласовать и увязать разнообразные требования, предъявляемые к техническому изделию и его функциональным качествам. С этой точки зрения проектирование есть основной механизм в современной технической культуре, обеспечивающей связь производства с потреблением, заказчика с изготовителем. Например, для проектирования новой модели автомобиля наряду с конструктивными требованиями безусловной ценностью являются требования удобства, качества поездки, а также требования технического дизайна.
— 1 этап — создание общего плана, т. е. творчество, дающее общий принцип систем данного типа — это акт изобретательский, его продуктом является идея, существующая в сознании;
— 2 этап — выработка из этого плана общей схемы технического объекта, отвлеченной от вещественной формы — это акт проектировочный, его продуктом является описание процесса (во времени). Здесь необходимы карандаш и бумага;
В структуре инженерной деятельности вычленяется такая сфера как инженерные исследования. В рамках этого уровня инженерной деятельности проводятся научные разработки: расчеты, экономическое обоснование и др. В условиях развитой технической науки всякое изобретение основано на тщательных инженерных исследованиях и сопровождается ими. Они включают в себя:
1) предпроектное исследование;
2) научное обоснование разработки;
3) характеристика эффективности разработки;
4) анализ необходимости проведения недостающих научных исследований и т.д.
В отличие от теоретических исследований в технических науках, инженерные исследования непосредственно вплетены в инженерную деятельность и осуществляются в относительно короткие сроки. Следует отметить, что области технической науки и соответствующие им сферы инженерной деятельности не тождественны. Например, существует электротехника как область инженерной деятельности, а также теоретическая электротехника, которая относится к техническим наукам.
Часто крупные инженеры сочетают в себе и изобретателя, и конструктора, и организатора производства. Однако, современное разделение труда в области инженерной деятельности неизбежно ведет к специализации инженеров, работающих преимущественно либо в сфере инженерного исследования, либо конструирования, либо организации производства и технологии изготовления технических систем.
Такова структура классического этапа инженерной деятельности. Усложнение инженерного объекта в современных условиях, включение в его состав технических подсистем, человека, природной среды, инфраструктурных компонентов обусловливает синтез этих компонентов и изменение характера самой инженерной деятельности. Начиная со второй половины 20 века, объектом технического исследования становится сложная человеко-машинная система, что придает инженерной деятельности комплексный характер. Поэтому современный этап инженерной деятельности характеризуется как системотехническая деятельность. Для осуществления такой функции требуются особые специалисты — системотехники, которые выполняют функцию координации всех работ, организации специалистов-разработчиков данной сложной технической системы, а также научного управления их деятельностью. Таким образом, инженер-системотехник должен сочетать в себе талант ученого, конструктора и менеджера, уметь объединять специалистов различного профиля для совместной работы.
В современной инженерной деятельности можно выделить три основных ее направления, требующих различной подготовки соответствующих им специалистов:
1) инженеры-производственники, которые призваны выполнять функции технолога. Организатора производства и инженера по эксплуатации;
2) инженеры-исследователи, которые должны сочетать в себе функции изобретателя, проектировщика и конструктора. Они становятся основным звеном, соединяющим науку с производством;
3) инженеры-системотехники, задача которых организация и управление самой сложной инженерной деятельностью, комплексное исследование и системное проектирование. Инженеры - системотехники синтезируют знания и умения различных отраслей фундаментального, технического знания и социально-гуманитарного знания.
Для таких специалистов особенно важно междисциплинарное и общегуманитарное образование, в котором одну из основных ролей сыграла бы философия техники.
Инженерная деятельность внедряется в смежные сферы, испытывая и их обратное влияние. Это способствует интенсивному использованию в инженерной деятельности гуманитарных и социальных знаний. Ведь для того, чтобы современная техника стала средством оптимизации жизненной среды человека, инженерное проектирование должно вестись от человека, а не от машины.
Читайте также: