2.1. Двухуровневое решение актуальных научно-технических задач [3-5]

2.1.1. Решение творческих инженерных задач

Чаще всего такие задачи решаются силами самих производственных организаций методом проб и ошибок. Если остановиться на этом этапе, то в дальнейшем при изменении производственных условий необходимо снова методом проб и ошибок подбирать параметры инженерного решения. Это связано с большими материальными и финансовыми издержками. Научное же обоснование параметров инженерного решения позволяет с большой степенью достоверности определить их эффективные параметры расчетным путем.

Решение творческих инженерных задач методом эвристических приемов. Метод эвристических приемов (МЭП) заключается в поиске улучшенного технического решения или путем логического анализа недостатков и их устранения, или путем приспособления аналогичного решения в природе либо в других областях техники, или путем случайных изменений прототипа. Примером МЭП может служить решение задачи проката стекла по аналогии с прокатом металла в тридцатых годах XX века. Последовательность реализации МЭП:

1. Предварительная формулировка задачи. Более глубокий поиск решений с помощью МЭП осуществляется в дальнейшем на основании уточненной постановки задачи.

2. Выбор подходящих эвристических приемов. Исходной информацией для этого являются следующие данные:

• конкретный прототип, который необходимо улучшить;

• главный недостаток прототипа, который требуется устранить.

3. Преобразование прототипа с помощью выбранных приемов. При этом фиксируют идеи улучшенных технических решений в виде короткого описания и (или) упрощенной схемы.

Для повышения эффективности МЭП используют межотраслевой фонд ЭП, который содержит, как правило, достаточно большое количество отдельных ЭП, разделенных на 11 групп:

1) количественные изменения;

2) преобразование формы и структуры объекта;

3) преобразование в пространстве;

4) преобразования во времени;

5) преобразования движения и силы;

6) преобразования материала и вещества;

7) приемы дифференциации;

8) приемы интеграции;

9) использование профилактических мер;

10) использование резервов;

11) преобразование по аналогии.

Решение творческих инженерных задач методом морфологического анализа и синтеза технических решений (коротко методом морфологического анализа и синтеза или ММАиС) предусматривает:

1) выбор основных конструктивных, технологических и других признаков в интересующем техническом объекте;

2) выбор альтернативных вариантов для ранее выбранных признаков;

3) получение множества различных технических решений путем комбинации между собой различных альтернативных вариантов;

4) оценка эффективности множества полученных вариантов и принятие окончательного решения.

Примеры практической реализации описанных методов приведены в [3-5].

2.1.2. Научное решение научно-технических задач

Классическими методами научного решения научно-технического задач являются:

аналитический метод;

метод конечных разностей;

метод физического моделирования;

метод математического моделирования;

метод аналогового моделирования.

Традиционный подход к классическому решению научно-технических задач – общепринятый подход в той или иной области инженерной деятельности, как правило, широко отраженный в литературных источниках и в справочно-нормативной литературе. Противоположным, с этой точки зрения, является нетрадиционный подход к решению научно-технических задач, например метод решения, основанный на синтезировании различных областей знаний, или метод имитационного моделирования сложных технологий с использованием основных элементов математического моделирования. Рассмотрим эти вопросы более подробно.