ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра: «Технология машиностроения»
Предмет:Инженерное творчество.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Вариант № 31
Студент группы З-04 ТМ1 Малашенко Д.В.
Зачётная книжка № 04.0231
Преподаватель Чемодуров А.Н.
Брянск 2006
Содержание:
I.Понятия, «Знание», «Навык», «Умение»……………………………3стр.
II. Метод контрольных вопросов……………………………………………….4стр.
III. Задача:
Рассмотреть этапы проектирования шариковойручки
«Эвристическим методом»…………………………………………………………..6стр.
Список используемой литературы.……………………………….…….15стр.
I.Понятия, «Знание», «Навык», «Умение» .
Знание,проверенный практикой результат познания действительности, верное её отражениев сознании человека. Знание противоположно незнанию, т. е. отсутствию провереннойинформации о чём-либо. Элементарные знания, обусловленные биологическимизакономерностями, свойственны и животным, у которых они служат необходимым условиемжизнедеятельности организма, реализации его поведенческих актов. Знания могутбыть житейскими, донаучными художественными и научными, а последние — эмпирическимии теоретическими. Житейские знания, как правило, сводятся к констатации фактови их описанию, тогда как научные знания поднимаются до уровня объясненияфактов, осмысления их в системе понятий данной науки, включаются в составтеории. Сущность научных знаний заключается в понимании действительности в еёпрошлом, настоящем и будущем, в достоверном обобщении фактов, в том, что заслучайным оно находит необходимое, закономерное, за единичным — общее и на этойоснове осуществляет предвидение. Мышление человека постоянно движется отнезнания к знанию, от поверхностного к всё более глубокому и всестороннему знанию.
Навык,доведённоедо автоматизма умение решать тот или иной вид задачи (чаще всего — двигательной).Всякий новый способ действия, протекая первоначально как некотороесамостоятельное, развёрнутое и сознательное действие, затем в результате многократныхповторений может осуществляться уже в качестве автоматически выполняемогокомпонента действия, т. е. навык в собственном смысле слова. В отличие отпривычки, навык, как правило, не связан с устойчивой тенденцией к актуализациив определенных, условиях. Отдельные этапы образования двигательного навыкаподробно прослежены в работах советского психолога Н. А. Бернштейна:исходя из концепции умственных действий, сделаны первые попытки планомерногоформирования навыка. В экспериментах с животными хорошо изучены навыкипрохождения лабиринтов, нахождения «обходного пути» (вокруг преграды),инструментальные навыки и др. С повышением общего уровня организации животноговозрастает лабильность навыков, способность к переносу накопленного опыта вновые ситуации. Большое практическое значение имеет дрессировка,когда навыквырабатываются под целенаправленным воздействием человека.
Умение, Навык в каком-нибудь деле, опыте.
Умение вид опыта личности, приобретённый как совокупностьзнаний и гибких навыков, давший положительный перенос, обеспечивающий возможностьвыполнения определённой деятельности или действия в новых условиях. Проходячерез ряд этапов формирования умения, оно в конечном счёте перерастает вмастерство.
Умение отличается от опыта инавыка творческим подходом.
II. Метод контрольных вопросов.
Метод контрольных вопросов является одним из методов психологическойактивизации творческого процесса. Цель его — с помощью наводящих вопросов подвестик решение задачи. Списки таких вопросов предлагались различными авторами с 20-хгодов нашего столетия. Суть метода состоит в том, что изобретатель отвечает навопросы, содержащиеся в списке, и в связи с ними рассматривает свое задачу. широкоуниверсальные вопросники, составленные А.Осборном, Т. Эйлоартом, Д.Пирсоном идругими. Они состоя? из различного числа вопросов За рубежом чаще пользуетсявопросником, разработанным А.Осборном содержащим 9 групп вопросов.
1 Какое новоеприменение техническому объекту вы можете предложить? Возможны ли новые способыприменения? Как модифицировать известные способ» применения?
2. Возможноли решение изобретательской задачи путем приспособления, упрощения,сохранения? Что напоминает вам данный технический объект? Вызывает ли аналогияновую идею? Имеется ли в прошлом аналогичные проблемные ситуации, которыеможно использовать? Что можно скопировать? Какой технический объект нужно опережать?
3. Какиемодификации технического объекта возможны? Возможна ли модификация путем вращения,изгиба, скручивания, поворота? Какие изменения назначения (функции), цветадвижения, запахи, формы, очертания возможна? Другие возможные изменение?
4.Что можно увеличить в техническом объекте? Что можно присоединить? Возможно лиувеличение времени службы, воздействия? Увеличить частоту, размеры, прочность?Повесить качество? Присоединитьповив ингредиент?Дублировать? Возможна ли мультипликация рабочих «дементов или всего объекта?Возможно ли преувеличение, гиперболизация элементов или всего объекта?
5.Что можно в техническом объекте уменьшить? Что можно заменить? Можно личто-нибудь уплотнить, сжать, сгустить, конденсировать, применить способ миниатюризации,укоротить, сузить, отделить, раздробить?
6.Что можно в техническом объекте заменить? Что, сколько замещать и с чем? Другойингредиент? Другой материал? Другой процесс? Другой источник энергии? Другоерасположение? Драгой цвет, звук, освещение?
7.Что можно преобразовать в техническом объекте? Какие компоненты можно взаимнозаменить? Изменить модель? Изменить разбивку, разметку, планировку? Изменитьпоследовательность операций? Транспонировать причину и эффект? Изменитьскорость или теми? Изменить режим?
8.Что можно в техническом объекте перевернуть наоборот? Транспонировать положительноеи отрицательное. Нельзя ли обменять местами противоположно размещенныеэлементы? Повернуть их задом наперед? Перевернуть низом вверх? Обменять местами?Поменять ролями? Перевернуть зажимы?
9.Какие новые комбинации элементов технического объекта возможны? Можно лисоздать смесь, сплав, новый ассортимент, гарнитур? Комбинировать секции, узлы,блоки, агрегаты? Комбинировать цели? Комбинировать привлекательные признаки?Комбинировать идеи?
Методконтрольных вопросов является усовершенствованием метода проб и ошибок. Всущности, каждый вопрос является пробой (или серией проб). Составляя списки вопросов,их авторы, естественно, отбирает из изобретательского опыта наиболее сильныевопросы. Поэтому рассматриваемый метод сильнее обычного метода проб и ошибок.Но отбор без понимания внутренней механики изобретательства приводит кнакоплении в списках внешних поверхностных вопросов. Поэтому областьприменения метода — задачи второго уровня.
III. Задача:
Рассмотреть этапыпроектирования шариковой ручки
«Эвристическимметодом».
Введение:
Какойручкой мы пишем? Шариковой? А помните, как когда-то макали стальное перышко вчернильницу-непроливашку, выводили главные в жизни слова и не подозревали, чтосовсем скоро появятся шариковые ручки? Они появились, заполонили мир и сталисимволом прогресса. И сегодня мало кто задумывается о том, что ручка, которуюмы привыкли ежедневно держать в руке, имеет свою историю протяженностью болеечем 6000 лет.
Палочки и стилусы
Интересно, что прародителейсовременной шариковой ручки мы можем увидеть и сегодня — это палка,камень и пальцы рук. Палкой или пальцем наши предки рисовали символы на песке,а камнем — на скале.
Примерно в четвертом тысячелетиидо н.э. человек начал изображать разные знаки на смоченных глиняных дощечках,используя вместо ручки деревянную или бронзовую палочку либо кость.
Тысячелетие спустя египтянеизобрели форму письма в виде иероглифов. Для их изображения на папирусе писцыиспользовали тонкие кисти из тростника или тростниковые ручки.
Примерно в 1300 году до н.э.римляне придумали письмо по воску, который заливался в деревянные таблеты. Вкачестве пишущего инструмента использовали металлический стилус (stylus), одинконец которого делали плоским для того, чтобы стирать ненужные записи.
В это время в Китае использовалистилусы, изготовленные из бронзы.
Письмо по воску просуществовалооколо 18 веков, пока англосаксы не изобрели пергамент. С появлениемпергамента, используемого для изготовления рукописных книг, люди продолжалиупотреблять восковые дощечки для каждодневных записей и макетирования книг. Дляэтих целей использовался все тот же металлический или костяной стилус с расплющеннымконцом.
Гусиное перо
Пергамент постепенно дешевел изавоевывал новые территории, поэтому потребовался общедоступный пишущийинструмент. Тут отличились испанцы, которые придумали в качестве ручкииспользовать определенным образом заточенное гусиное перо. Период с 600-го до1800 г. н.э. по праву можно назвать эрой гусиных перьев. К тому же с помощьюпера можно было изменить и стиль письма — делать его прописным и наклонным.
Шариковая ручка
Всем привычная шариковая ручка,сменившая перьевую, была изобретена в конце 1930-х годов венграми Ласло иГеоргом Биро…
Стальное перышко иногда плохо скользило поповерхности бумаги, из-за чего требовалось повышать качество бумаги, или…
Металлический шариковый узел на конце трубки с пастой,позволилобразовывать на бумагенепрерывный видимый след произвольной формы без помарок и клякс.
Обобщённый эвристический метод.
Информационная база. Недостаток многих весьма интересных и оригинальныхэвристических методов поиска новых ТР заключается в отсутствии или слабойподготовке специальных информационных массивов. Поэтому в обобщенном эвристическомметодеиспользуется следующая информационная база.
М1 —фондфизико-технических эффектов.
М2 — информационный фонд ТР. Для рассматриваемого класса ТОдолжен содержать по возможности все наиболее интересные, перспективные исущественно различающиеся ТР в рассматриваемой области техники. Этотфонд должен включать следующие группы ТР: современные, широко применяемые ТР;современные ТР, прошедшие экспериментальную и опытную проверку; отечественные изарубежные патентные решения последних лет (включая ТР, опубликованные в литературе); старые ТР.Кроме того, целесообразно провести систематизацию и классификацию фонда ТР попредметному, функциональному или другому более удобному принципу. Одним из наиболеерациональныхспособов представления и описания информации о классе ТР являютсяморфологические таблицы с постоянными столбцами, число которых может увеличиваться.
М2А — фонд ТР на уровне лучших мировых образцов. Представляет собой частьфонда М2, которая выделена в связи с особой важностью информации. В дополнение кметодическим рекомендациям по фонду М2 выделяется список наиболее важных технико-экономических показателей,которыми характеризуется каждое ТР. М2А формируется с помощью торговых бюллетеней,рекламных материалов, проспектов выставок, последних публикаций в литературе,статистическихотчетов по реализации продукции и т. п.
МЗ — список требований, предъявляемых ТР. Включает требования ко всему классу ТО ииспользуется для составления технических заданий на разработку изделий в целоми их элементов. Все множество требований целесообразно классифицировать по группам:эксплуатационные, конструктивные, технологические, эргономические, экономические,ремонтно-профилактические и т. д. При составлении списка требований и выбораих типа рекомендуется использовать ГОСТы и технические условия на рассматриваемый классТО, а также на ТО, близкие по функциям, условиям работы и т. п. Желательно также использовать техническиезадания и акты испытаний на уже разработанные ТО. Существенное дополнение и уточнениесписка дает анализ функций изделия и его элементов.
М4 — информационный фонд материалов и конструктивных элементов, перспективныхдля создания новых ТР. Формируется путем изучения литературы по материаловедению иинтересующим конструктивным элементам, новых стандартов в близких отрасляхтехники, новыхпатентов и авторских свидетельств, рекламных материалов, проспектов выставок и т.п.
М5 — информационный фонд технологических процессов. Содержит наборы технологическогооборудования и технологических процессов, которые можно в принципе использоватьдля изготовления
разрабатываемогокласса ТО. Фонд, М5 целесообразно классифицировать по группам технологическогооборудования, имеющегося на предприятии-изготовителе, в отрасли, стране, зарубежом.
М6 — фондэвристических приемов .
М7 — информационный фонд ТР ведущего класса ТО. Определение ведущего класса ТОприведено ниже в процедуре 2.5. Для формирования фонда М7 можно использовать рекомендации по формированиюфондов М2, М2А, М4.
М8 — методы оценки и выбора вариантов ТР. Предназначены длясравнительной оценки множества ТР или ТО с целью выбрать наилучшие варианты, чаще всего по векторному критерию.К таким методам относятся: экспертныеоценки и квалиметрический анализ, метод Делфи, метод ПАТТЕРН, комплексныетехнико-экономические оценки, различныеметоды математического моделирования, методики лабораторных и натурныхиспытаний и др.
Структура и процедуры метода. Поиск новых, более эффективных ТР — это, преждевсего, процесс подготовки и обработки информации, с помощью которой синтезируют новую информацию в виде конструктивных решений изделий или технологическихпроцессов. В связи с этим обобщенный эвристический метод представляетсобой описание такого процесса, условноразделенного на семь этапов. Каждыйэтап состоит из нескольких процедур подготовки и обработки информации, которые отличаются однородностью выполняемойработы.
1-й этап
Предварительная постановка задачи
6 процедур
М2, М2А, М3, М7
2-й этап
Изучение и анализ задачи
16 процедур
М1, М2, М2А, М3, М4, М5, М7
3-й этап
Уточнение и детализация постановки задачи
13 процедур
М2, М3, М4, М7
4-й этап
Поиск технических идей, решений и физических принципов действия
12 процедур
М1, М2, М2А, М4, М6, М7
5-й этап
5Выбор наилучших технических решений
11 процедур
М1, М2, М2А, М4, М8
6-й этап
Доработка выбранных технических решений
9 процедур
М2, М2А, М4, М7, М8
7-й этап
Анализ технико-экономических показателей найденных ТР и оценка перспектив их внедрения
6 процедур
М2, М2А, М6, М7, М5, М8
Рис.1 Схема обобщённого эвристического метода
Обобщённый эвристический метод.
На Рис. 1 приведена схема обобщенного эвристического метода где указаныназванияэтапов, число процедур в каждом этапе ииспользуемые информационные фонды.
Ниже дано описание процедур на каждомэтапе. После названия процедуры в скобках указаны номера предыдущих процедур,результаты работы по которым используются в данной процедуре,а также номера информационных фондов.Процедуры, отмеченные звездочкой, являютсяинвариантными, их рекомендуется применять при решении любой задачи.Остальные процедуры используются в зависимости от наличия времени, специфики задачи и требуемойглубины ее проработки.
1-й этап.Предварительная постановка задачи.
1.1. Сформулируем функцию на качественном уровне.
Всем привычная перьевая ручка заправляющаяся черниламиперестала удовлетворять всем запросам пользователей, постоянная потребность вчернилах, кляксы создавали массу неудобств при использовании перьевой ручки.
1.2*. Сформулируем функцию на количественномуровне (1.1, МЗ).
1.3*. Выберемсуществующие ТО, в наибольшей мере удовлетворяющие сформулированной функции(1.2, М2, М2А, М7). Если при этом будет найден ТО с необходимой функцией, торешение задачи можно прекратить или перейти к процедуре 6.1.
1.6. Сформулируем задачу без специальныхтерминов.
Следуетусовершенствовать пишущую ручку отвечающую всем требованиям потребителей.
2-йэтап. Изучение и анализ задачи.
2.1. Составим деревоконструктивной эволюции рассматриваемого класса ТО (1.3, М2, М2А).
Шариковая ручка
Палочки и стилусы
Гусиное перо
Стальное перышко
2.4*. Определимосновные факторы, решающим образом влияющие на развитие рассматриваемогокласса ТО (1.1, 1.2, 1.4, 2.1—2.3, М2, М2А). Установим, какие причины заставляликаждый раз создавать новую модификацию ТО.
I.Примерно в IVтыс. до н.э. человек начал изображать разные знаки насмоченных глиняных дощечках, используя деревянную или бронзовую палочку либокость.
II. В Vтыс. до н.э. человек начал изображать изобрел формуписьма в виде иероглифов. Для их изображения на папирусе писцы использовалитонкие кисти из тростника или тростниковые ручки.
III. Примерно в1300 году до н.э. люди придумали письмо по воску, который заливался вдеревянные таблеты. В качестве пишущего инструмента использовали металлическийстилус (stylus), один конец которого делали плоским для того, чтобы стиратьненужные записи.
IV. Письмо повоску просуществовало около 18 веков, пока англосаксы не изобрелипергамент. Письмо по пергаменту требовало наличие красящейся жидкости.
V.Периодс 600-го до 1800 г. н.э. по праву можно назвать эрой гусиных перьев.
VI. Маленькая выгнутая стальная пластинкас расщеплённым концом для писания чернилами, пришла на смену гусиным перьям.
2.6*. Определим возможности усиленияотдельных характеристик функции (1.2—1.4, 2.1—2.5, М., М2А, МЗ, М4, М7).
1. — увеличить время работы от заправки, доперезаправки
2. -обеспечить непрерывную подачу жидкостидля письма,
3. — обеспечить получениена бумаге непрерывного видимого следапроизвольной формыбез засоров, клякс,
2.7*. Проведёмранжирование недостатков (1.4, 2.6) с точки зрения степени важности ихустранения. Выделим самые важные недостатки, устранение которых можно считатьглавными целями решения задачи.
Требуется изменитьпишущий узел, а вчастности;
2. — обеспечить получение на бумаге непрерывного видимого следа произвольной формыбез засоров,клякс,
3. -обеспечить непрерывную подачу жидкости для письма,
4. — увеличить время работы от заправки, до перезаправки.
2.10*.Изучим возможности комбинирования целей решения задачи (1.4, 1.5, 2.6—2.8), чтопозволит выделить взаимоусиливающие, взаимопротиворечивые и взаимонезависимыецели. Выделим наиболее перспективные комбинации целей.
Обеспечение получения на бумаге непрерывного видимого следа произвольной формыбез засоров,клякс,иувеличение времени работы от заправки, до перезаправки – возможно путёмкомбинирования целей решения задачи— взаимоусиливающие цели.
А обеспечение непрерывной подачи жидкости для письма, иувеличение времени работы,от заправки, до перезаправки —взаимонезависимые цели…
2.11*.Проверим реальность постановки задачи (1.5, 2.6, 2.9, М1, М2, М4, М5, М7) насовременном уровне развития науки, техники и производства. Предварительнаяоценка физической, технической и технологической осуществимости предупреждаетненужную трату ресурсов на безуспешные попытки решения задачи.
Решение задачи на современном уровнеразвития науки, техники и производства, реальна для данного ТО.
2.13*.Построим иерархическую систему (1.1, 1.2, 1.4, 2.6), в которой выделите в качествеотдельных элементов рассматриваемый ТО (задачу) и другие смежные с ним объекты,включая другие ТО. Установим связи рассматриваемого ТО со смежными объектами ипроверьте соответствие этих связей по основным направлениям.
SHAPE * MERGEFORMAT
Ручка перьевая
Корпус
Чернила
Пишущий узел
Деревянный, металлический
Эргономичная форма области обхвата для удобства
Минимальные размеры
Жидкие
Быстросохнущие
Яркие
Обеспечение постоянного поступления чернил
Обеспечение мягкого скольжения по бумаге
Надёжность при эксплуатации
2.14*.Проверим возможность удовлетворения потребности путем внесения изменений всмежные объекты (1.2, 1.4, 2.6, 2.13). Проведём технико-экономическое сравнениепервоначальной постановки задачи (1.4, 2.6) с задачами внесения изменений всмежные объекты. Если задача изменения смежных объектов более эффективна, топроработайте ее по пп. 1.1—1.5, 2.1—2.11.
Чернила должны быть как можно более густыми, но чтобыони не забили систему капилляров. Придется придумать какой-то другой пишущийузел, по которому чернила заключаются в специальную трубочку, откуда им не даетвозможности вытечь специальный шарик. Но если шариком провести по бумаге, тоостается ясно различимый след — собственно, это и требуется от ручки.
2.16*.Составим представление об идеальном техническом решении рассматриваемого классаТО (1.1, 1.2, 1.4, 2.1—2.6, 2.13, 2.14, М2, М2А, М7).
Специальная формулачернил должна обеспечивать необыкновенно мягкое письмо, и при этом ручка должнаписать намного дольше, чем обычная перьевая ручка
3-й этап. Уточнение и детализация постановки задачи.
3.1*. Составимсписок требований к существующим ТО, наиболее удовлетворяющим сформулированнойфункции (1.2, 1.3, МЗ).
3.2*.Составим список требований к разрабатываемому ТО (1,2, 1.4, 2.6, 2.9, 2.15,МЗ).
1. Письмо ручкой новой конструкции должнообеспечивать чистописание на должном уровне, без клякс и пропусков.
2. Конструкция корпуса ручки должнасвободно помещаться в руке человека.
3. Толщина линий должна быть ≈ 1мм.
4. Новый пишущий узел должен свободноскользить по бумаге, не царапая её.
5. Времяот заправки до перезаправки должно быть максимальным.
3.6*.Выделим главные требования к разрабатываемому ТО (1.2, 2.2—2.6, 2.15, 3.2,3.3), которые обычно соответствуют его основной функции, и внесите поправку вэти требования и связанные с ними показатели с учетом времени освоения ТО и егоморального старения.
3.11*.Выявим противоречия развития (улучшении) ТО (1.2, 1.4, 2.6—2.14, 3.2—3.5). Этипротиворечия возникают, когда улучшение одних показателей (требований) ТО приводитк нежелательному изменению других ее показателей или окружающей среды, включаядругие ТО и человека. Для выявления противоречий улучшения ТО рекомендуетсяпостроить прямоугольную матрицу, в которой по вертикали перечисляется списоктребований, а по горизонтали — тот же список требований и список факторовокружающей среды. Далее для каждого улучшаемого требования в матрице отмечаютсяухудшаемые другие требования и факторы среды.
4-й этап.Поиск, технических идей, решений и физических принципов действия.
4.1*. Преобразуемв искомое ТР наиболее близкие решения существующих ТО (1.3, 2.2, 1.4, М2, М4).
4.2*. Попытаемсяпреобразовать в искомое ТР лучшие мировые образцы (М2А, М4).
4.3*.Попытаемся преобразовать в искомое ТР идеальное ТР (2.16, М1, М4), используяразличные физические эффекты и дополнение его крайне необходимыми элементами.
4.7*.Попытаемся изменить стоящую выше по иерархии систему (2.13, 2.14), чтобы несоздавать искомый ТО или существенно его упростить.
4.9.Используем методы морфологического анализа и синтеза (1.4, 1.5, 2.6, 2.9, 2.10,2.14, 3.1—3.3, 3.6, 3.11, 3.12, М2, М2А, М4, М6, М7) для проверки полнотынайденных ТР.
М6.- Метод эвристических приемов устранениятехнических противоречий основывается на межотраслевом фонде ЭП. Этот фонд содержитописания 180 отдельных ЭП, которые разделены на 12 групп .
Группы эвристических приемов
Номер группы
Наименование группы
Число ЭП
1
Преобразование формы
16
2
Преобразование структуры Преобразования в пространстве
19
3
Преобразования во времени
8
4
Преобразование движения и силы
14
5
Преобразование материала и вещества
23
6
Приемы дифференциации
12
7
Количественные изменения
12
8
Использование профилактических мер
22
9
Использование резервов
13
10
Преобразования по аналогии
9
11
Повышение технологичности
16
12
Всего
180
Исходя изэтой информации просматриваем в таблице наименования групп ЭП и отбираем (восновном по интуитивным соображениям) наиболее подходящие группы. В каждой изэтих групп просматриваем все ЭП и выбираем также по интуиции те ЭП, которыепредставляют интерес для рассматриваемой задачи.
1. Преобразование формы
2. Преобразование движения и силы
3. Преобразование материала и веществаПовышение технологичности
Преобразование прототипа начинаем с помощьювыбранных приемов. При этом фиксируем идеи улучшенных технических решений ввиде короткого описания или упрощеннойсхемы.
1. Преобразование формы
Нужно изменить форму пишущего узла, для поступлениячернил с постоянной скоростью, чтобы он не царапал бумагу, при этом конструкция корпуса ручки должна свободно помещаться в рукечеловека.
2. Преобразование движения и силы
Подача чернилдолжна осуществляться под действием силы тяжести, для чего колбочку с черниламипоместим выше пишущего узла.
Давление набумагу должно оставаться одинаковым, или след должен оставаться неизменным, ясноразличимым и любой конфигурации приразном давлении на перо, при этом не должна пострадать бумага.
Надо самыйкончик сделать сферическим, закрепив металлический шарик на конце р