Материал: Методы анализа технических решений и создания изобретений

Выявление и разрешение технического противоречия ведется с помощью анализа взаимосвязей, имеющихся в системе веществ и энергетических полей - так называемый вепольный анализ (слово "веполь" образованно от слов "вещество" и "поле").

Под веществом понимается часть системы (в частности, элемент), имеющий массу и способную излучать, поглощать и преобразовывать энергию. А полем называется форма взаимодействия веществ, эквивалент энергообмена. Поле характеризуется отсутствием массы, видом энергии и интенсивностью энергообмена [2].

Рассмотрим далее основные принципы вепольного анализа.

Пусть В1 - вещество, которое надо менять, обрабатывать, перемещать, обнаруживать, контролировать; В2 - вещество-«инструмент», осуществляющий необходимое действие; П - поле, которое обеспечивает воздействие В2 на В1 (или их взаимодействие). Наличие трёх этих составляющих необходимо и достаточно для получения требуемого в задаче результата. Такая система называется веполем (рис.2.3) [1].

технический решение изобретение вепольный

Рис. 2.3 - Веполь в общем виде [2].

Для построения и преобразования веполей необходимо пользоваться следующими правилами:

правило достройки веполя. Невепольные системы (один элемент-вещество или поле) и непольные вепольные системы (два элемента - поле и вещество, два вещества) необходимо для повышения эффективности и управляемости достраивать до полного веполя (два вещества и поле). Данное правило включает также указания на преодоления противоречия: поле должно действовать на вещество В1 и поле не должно (не умеет) действовать на это вещество. Вводя вещество В2 и действуя через него на В1, мы тем самым преодолеваем противоречие;

правило разрушения веполя. Самым эффективным решением оказывается введение третьего вещества, являющегося видоизменением одного из двух имеющихся. Нужно, чтобы третье вещество было и чтобы его не было; тогда оно не сломается, не удорожит систему, не нарушит её работу. Правило, указывая на необходимость использования видоизменённых веществ, подсказывает, как преодолеть противоречие «третье вещество есть и третьего вещества нет»;

правило построения вепольных цепей. Часто приходится решать задачи, в которых противоречие возникает из-за того, что нужно сохранить имеющийся веполь и в то же время ввести новое взаимодействие.

Суть решения состоит в том, что В2 (инструмент) разворачивается в веполь, присоединённый к имеющемуся веполю. Иногда В3 в свою очередь разворачивается в веполь, продолжающий цепь [1].

Общая линия развития веполей выглядит следующий образом:

неполный веполь ---- полный веполь ---- цепной (сложный веполь ---- форсированный веполь ( дробление, динамизация, переход к простым веществам, согласование ритмики) ---- феполь ---- форсированный феполь.

Четыре элементарных структурных звена (ЭС) соответствуют четырём типам энергетических превращений и с помощью введённых обозначений изображаются следующим образом:

-е звено. Вещество - источник поля ("излучение" поля) ЭС1≡В→ П

-е звено. Вещество - преобразователь поля по виду ЭСЗ≡П1→В→ П2

-е звено. Вещество- "приёмник" поля ("восприятие", "поглощение" поля) ЭС4≡П→ В [2].

.5 Алгоритм решения изобретательских задач

Практическое значение теории решения изобретательских задач выражается в соответствующем методе или алгоритме (АРИЗ) [2].

АРИЗ основан на диалектическом подходе к процессу изобретательства, на использовании не только объективных закономерностей развития техники, но и информации из различных областей знаний.

АРИЗ является ядром теории решения изобретательских задач (ТРИЗ).

Главные (узловые) понятия АРИЗ - это понятия «противоречие», «идеальный конечный результат» и «принцип разрешения противоречия» [1].

Алгоритм решения включает следующие основные этапы:

постановка и анализ задачи;

анализ модели задачи;

определение идеального конечного результата и выявление физического противоречия;

определение и применение вещественно-полевых ресурсов (ВПР);

применение информационного фонда;

изменение и/или замена задачи;

анализ способа устранения физического противоречия;

применение полученного решения;

анализ решения задачи и оценка результата [2].

Например, АРИЗ-85В состоит из нескольких частей.

В первой части проводится анализ задачи. Основная цель первой части АРИЗ - переход от расплывчатой изобретательской ситуации к чётко построенной и предельно простой схеме (модели) задачи.

Анализ задачи по первой части АРИЗ и построение модели существенно проясняют задачу и во многих случаях позволяют увидеть стандартные черты в нестандартных задачах. Это открывает возможность более эффективного использования стандартов, чем при применении их в исходной формулировке задачи.

Цель второй части АРИЗ - учёт имеющихся ресурсов, которые можно использовать при решении задачи: ресурсов пространства, времени, вещества и полей.

В результате применения третьей части АРИЗ должен формулироваться образ идеального решения (ИКР). Определяется также и физическое противоречие (ФП), мешающее достижению ИКР.

Три первые части АРИЗ существенно перестраивают исходную задачу.

Четвёртая часть АРИЗ включает планомерные операции по увеличению ресурсов. Используя метод ММЧ (моделирование «маленькими человечками»), строится схема конфликта и осуществляется переход к технической схеме. Во многих случаях четвёртая часть АРИЗ приводит к решению задачи. В таких случаях можно переходить к седьмой части.

Цель пятой части АРИЗ - использование опыта, концентрированного в информационном фонде ТРИЗ. К моменту ввода в пятую часть АРИЗ задача существенно проясняется - становится возможным её прямое решение с помощью информационного фонда.

В шестой части проводится изменение или замена задачи.

Главная цель седьмой части АРИЗ - проверка качества полученного ответа. Физическое противоречие должно быть устранено почти идеально, «без ничего».

В восьмой части осуществляется поиск возможного применения полученного ответа.

Каждая решённая по АРИЗ задача должна повышать творческий потенциал человека. Но для этого необходимо тщательно проанализировать ход решения. В этом смысл девятой (завершающей) части АРИЗ.

АРИЗ-96 - это переходная от человеческой к человеко-машинной модификация.

Решение задач по АРИЗ-96 состоит из четырёх этапов (анализ изобретательской ситуации, построение модели задачи, анализ модели задачи, синтез технического решения), позволяющих усовершенствовать старый (создать новый) технический или технологический объект в соответствии с целями его функционирования (при одновременном устранении нежелательных эффектов, выявленных в изобретательской ситуации).

Ближайшее развитие АРИЗ будет происходить в направлении увеличения, с одной стороны, количества, а с другой стороны, систематизации информации и переводу этой информации в ТРИЗ-фонд (классификаторы, указатели и банки). Классификаторы, указатели и банки (ресурсов, принципов, эффектов и приёмов) приобретут вид компьютерных баз данных. Это объективная тенденция развития самого АРИЗ.

В дальнейшем все тонкости АРИЗ будут скрыты от глаз решателей подобно тому, как тонкости работы компьютерных программ (например, текстового редактора) скрыты от пользователя. Это так называемый дружественный интерфейс. Использование компьютерного варианта АРИЗ позволит объединить в единый процесс изобретательство, проектирование и технологическую подготовку производства новых изделий, что будет способствовать более полному раскрытию творческих возможностей человека в управлении производством и развитии техники.

Интеллектуальные компьютерные системы для изобретательства и проектирования технических объектов приведут к изменению функций прикладных научно-исследовательских институтов и опытно-конструкторских бюро, которые в основном будут заняты пополнением и потреблением компьютерных баз знаний интеллектуальных систем на соответствующих уровнях.

Распространение интеллектуальных компьютерных систем АРИЗ будет иметь большие научно-технические и социальные последствия.

Использование интеллектуальных, в том числе экспертных, систем приведёт, во-первых, к росту профессиональной изобретательской культуры, поскольку знания квалифицированных изобретателей будут доступны широкому кругу специалистов, а во-вторых, - к сокращению сроков подготовки специалистов для тех сфер деятельности, где компетентность определяется накоплением опытных знаний: инженерное дело, проектирование, рационализация и изобретательство, физика и т.п [1].

3. ОТКРЫТИЕ И ИЗОБРЕТЕНИЕ, ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ И ПРОМЫШЛЕННЫЙ ОБРАЗЕЦ, ФИРМЕННОЕ НАИМЕНОВАНИЕ И ТОВАРНЫЙ ЗНАК

Результаты умственного труда условно делят на открытия, изобретения, полезные модели, промышленные образцы, товарные знаки, фирменные наименования.

Фирменные наименования - наименование изделия по каталогу фирмы-изготовителя.

Полезная модель - отличающаяся новизной решения технической задачи, относящееся к устройству и имеющее явно выраженные пространственные формы (объем, компоновку) [2]. Полезная модель признаётся соответствующей условиям патентоспособности, если она является новой и промышленно применимой [1].

Промышленный образец - обеспечение особенного внешнего вида промышленного изделия, которое обеспечивается промышленным путем, придающее изделию ярко выраженные художественные достоинства и обладающие новизной и оригинальностью [2]. К существенным признакам промышленного образца относятся признаки, определяющие эстетические и (или) эргономические особенности внешнего вида изделия, в частности форма, конфигурация, орнамент и сочетание цветов [1].

Товарный знак - графическое обозначение на товарах, отличающее данный товар от аналогичных товаров других изготовителей [2]. В качестве товарных знаков могут быть зарегистрированы словесные, изобразительные, объёмные и другие обозначения или их комбинации [1].

Изобретение - новое и обладающее существенными отличиями техническое решение задачи, дающее положительный эффект [2]. Изобретению предоставляется правовая охрана, если оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо [1].

Открытие - установление неизвестных ранее объективно

существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих коренные изменения в уровень познания [2].

. ПАТЕНТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

Под патентной документацией понимаются официальные публикации патентных ведомств: патентные бюллетени; описания к заявкам на изобретения, и т.п.

Особенностью патентной документацией является использование специальных систем упорядочения патентных документов - классификаций изобретений.

Классификация изобретений распределяет технические решения по тематическим рубрикам с целью обеспечения поиска.

Классификация изобретений - многоступенчатая система, организованная по принципу от общего к частному.

В большинстве стран используется международная классификация изобретений - МКИ. Система классификации: 8 разрядов, 118 классов, 617 подклассов [2].

Пока нет единого мирового стандарта на составление описания изобретения. Рекомендуется следующая последовательность:

название изобретения;

область техники, к которой относится изобретение;

преимущественная область использования;

характеристики аналогов;

характеристика прототипа;

недостатки прототипа;

цель, достигаемая изобретением;

сущность изобретения, его отличие от прототипа;

примеры конкретного выполнения;

предполагаемый полезный эффект;

формула изобретения.

При составлении заявки особое внимание следует уделять формуле изобретения, так как именно она определяет новизну изобретения и его сущность. Начиная составлять формулу изобретения следует помнить, что

название изобретения должно дословно совпадать с начальными словами формулы изобретения. Вся формула изобретения состоит из трёх частей, как правило, образующих одно предложение.

Часть первая называется доотличительной, т.е. предшествующей слову «отличающийся» в формуле изобретения. В ней излагается то, что было известно до описываемого изобретения, т.е. фиксируются главные черты прототипа (известного технического решения, наиболее близкого к найденному новому решению).

Часть вторая, неукоснительно начинающаяся словами «отличающееся тем, что с целью...», формулирует цель, достигаемую применением изобретения.

В третьей части формулы кратко описывается то, что отличает описываемое изобретение от прототипа, т.е. с помощью какого технического новшества достигается сформулированная во второй части цель.

Заявка на выдачу патента должна включать следующие документы (в трёх экземплярах); заявление о выдаче авторского свидетельства или патента; описание изобретения с формулой изобретения; чертежи, схемы, акт испытаний и другие материалы, иллюстрирующие предполагаемое изобретение, если они необходимы для более полного раскрытия сущности и значительности изобретения; справку о творческом участии каждого из соавторов в создании изобретения; аннотацию; заключение о новизне технического решения (включая сведения о проведённых патентных исследованиях), с указанием возможных областей его применения в народном хозяйстве и ожидаемого технико-экономического или иного эффекта.

Материалами, иллюстрирующими изобретение, могут быть чертежи, схемы, рисунки, фотографии, графики, акты испытаний. Каждый из этих материалов должен удовлетворять определённым требованиям.

В случае необходимости (например, для подтверждения эффективности изобретения) к материалам заявки прилагается акт испытаний заявленного изобретения, заверенный и подписанный в установленном в данной организации порядке.

В акте экспертизы приводятся сведения о возможности открытой

публикации сведений об изобретении [1].

При разработке нового объекта техники неизбежно использование в нем уже известных решений. Поэтому необходимо решать вопросы о соблюдении прав патентовладельца либо предусмотреть мероприятия по беспрепятственной реализации технического решения: приобретение лицензии; опротестование патента, использование другого решения [2].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изобретательская деятельность многогранна, это не только решение задач. Нужно найти задачу, решить ее, превратить новую идею в работоспособную конструкцию, внедрить новую машину, прибор или способ.

Главная ее особенность состоит в том, что она имеет дело с функционально-морфологическими представлениями и не руководствуется, точнее, по своему принципу не всегда может руководствоваться естественнонаучными моделями, налагающими ограничения на создаваемую комбинацию элементов.

Планирование изобретательской деятельности имеет целью направить творческие усилия изобретателей и рационализаторов на решение актуальных задач совершенствования строительства, обеспечить своевременное и широкое использование эффективных изобретений и рационализаторских предложений, развитие технического творчества трудящихся и вовлечение их в активную изобретательскую и рационализаторскую работу.