При уточненной постановке задачи выполняют ряд последовательных операций.
Операция 6. Анализ функций прототипа и построение улучшенной конструктивной функциональной структуры. Анализ функций прототипа и построение его конструктивной функциональной структуры выполняется в соответствии с рекомендациями.
После этого проводят корректировку (улучшение) функциональной структуры, для чего необходимо ответить на вопросы:
а). Какие можно ввести новые функциональные элементы, обеспечивающие устранение недостатков прототипа или существенное повышение эффективности и качества технического объекта? Дают название таким элементам и описывают их функции.
б). Какие можно исключить элементы для устранения недостатков прототипа или повышения эффективности и качества технического объекта?
в). Какие элементы целесообразно исключить путем передачи их функций другим элементам?
г). Для каких элементов, имеющих несколько функций, целесообразно разделение функций и введение вместо одного и двух или более элементов? Дают названия новым элементам и описывают их функции.
После ответа на перечисленные вопросы строят улучшенную конструктивную функциональную структуру. При этом возможны ситуации, когда не удается изменить функциональную структуру прототипа или появляется несколько альтернативных улучшенных функциональных структур.
Операция 7. Анализ функций вышестоящей по иерархии системы.
Почти всегда рассматриваемый технический объект можно представить как элемент в другой, более сложной технической системе (например, деталь в узле, узел в машине, машина в технологической линии цеха и т.д.).
Для анализа необходимо:
1. Выделить вышестоящую по иерархии систему, в которой в качестве отдельных элементов (подсистем) выступают рассматриваемый технический объект и другие, смежные с ним объекты (другие технические объекты, окружающая среда, человек и т.д.).
2. Описать функции всех элементов, входящих в выделенную систему, и построить конструктивную функциональную структуру.
3. Выяснить возможность удовлетворения потребности, т.е. можно ли выполнить функцию рассматриваемого технического объекта путем внесения изменений в смежные объекты; нельзя ли какому-либо смежному объекту частично или полностью передать выполнение функции рассматриваемого технического объекта; что мешает внесению необходимых изменений и нельзя ли устранить мешающие факторы.
4. Сформулировать по аналогии с операцией 5 задачу внесения изменений в смежные объекты. Провести технико-экономическое сравнение первоначальной постановки задачи по операции 5 с задачей внесения изменения в смежные объекты. Если последняя более эффективна, то следует проработать ее по операциям 1–6.
Операция 8. Выявление причин возникновения недостатков.
Проводятся более углубленный анализ и изучение задачи в направлении выявления причин возникновения недостатков в прототипе, сформулированных при выполнении операции 4.
Следует сопоставить каждый недостаток и причину его возникновения и попытаться ответить на вопрос: можно ли полностью или частично избавиться от недостатка, исключив причину его возникновения?
Операция 9. Выявление и анализ противоречий развития. Улучшение во многих технических объектов связано с преодолением, так называемых противоречий развития, которые могут иметь место в следующей типичной ситуации.
Улучшение какого-либо желаемого показателя технического объекта приводит к существенному ухудшению одного или нескольких других важных показателей (например, увеличение грузоподъемности моста приводит к увеличению расхода материалов; снижение помех от деформации антенны радиотелескопа приводит к резкому повышению стоимости антенны).
Возможно и другое противоречие развития, когда улучшение желаемого показателя ограничено некоторым фактором, например, увеличение диаметра и частоты вращение бегуна и постава водяной мельницы в средние века ограничивалось прочностью и конструкцией деревянных водяных колес; возрастание быстродействия ЭВМ ограничено скоростью передачи сигналов внутри машины.
При выявлении и анализе противоречий развития выполняют следующие процедуры.
1. Из списка недостатков прототипа, выявленных в операции 4, выбирают недостатки, связанные с улучшением количественных показателей и в первую очередь относящиеся к критериям развития технического объекта.
2. При рассмотрении каждого такого показателя отвечают на вопросы: какой показатель технического объекта существенно ухудшается при улучшении рассматриваемого показателя;, какие факторы (константы, стандарты и т.д.) ограничивают улучшение желаемого показателя?
3. Строят качественный или количественный график зависимости ухудшаемого показателя от улучшаемого.
При выполнении п. 3 рекомендуется использовать программы и системы математического моделирования технического объекта.
Операция 10. Уточнение списка прототипов и формирование идеального технического решения.
Выявление и анализ недостатков прототипа (операции 4,8,9), анализ функций прототипа и вышестоящей системы (операции 6,7) значительно расширяют представление о задаче и требованиях к прототипу. В связи с этим целесообразно еще раз вернуться к выбору наиболее подходящего прототипа для разработки улучшенного технического объекта и использовать рекомендации, данные в операциях 3,6,7. Кроме того, полезно сформулировать и представить идеальное техническое решение.
К одному из приемов, помогающих выбору нового технического решения на главной магистрали развития, относится формулировка идеального технического решения (ИТР), которое конструкторы и изобретатели называют по-разному: идеальный конечный результат, идеальная машина, предельно совершенное устройство и т.д. Идеальное техническое решение является как бы ориентиром для выбора прототипа и конструирования улучшенного технического объекта.
Определение идеального технического решения (ИТР). Будем считать техническое решение идеальным, если оно имеет одно или несколько из следующих свойств:
1. В ИТР размеры технического объекта приближаются или совпадают с размерами обрабатываемого или транспортируемого объекта, а чистая масса технического объекта намного меньше массы обрабатываемого объекта.
2. В ИТР масса и размеры технического объекта или его главных функциональных элементов приближаются к нулю, а в предельном случае равны нулю (когда устройства вообще нет, но необходимая функция выполняется).
3. В ИТР время обработки объекта приближается к нулю или равно нулю.
4. В ИТР КПД приближается к единице или равен единице, а расход энергии приближается к нулю или равен нулю.
5. В ИТР все части технического объекта все время выполняют полезную работу в полную меру своих расчетных возможностей.
6. Технический объект, имеющий ИТР, функционирует без человека или при его минимальном участии.
7. Технический объект, имеющий ИТР, функционирует бесконечно длительное время без ремонта и остановок.
8. Технический объект, имеющий ИТР, не оказывает никакого отрицательного влияния на человека и окружающую природную среду.
Операция 11. Улучшение других показателей технического объекта.
При разработке новой модели или нового поколения технического объекта стремятся сделать изделия, которые не только бы устраняли главные видимые недостатки (определенные в операции 4), но и имели значительные преимущества перед существующими изделиями по комплексу всех существенных показателей. Поэтому по отношению к выбранным в операции 10 прототипам рекомендуется провести анализ и ответить на вопросы:
Какие еще можно устранить недостатки в прототипе?
Какие показатели могут быть дополнительно улучшены и насколько?
При ответе на эти вопросы следует рассмотреть возможности улучшения средств выполнения функций, сформулированных в операциях 6,7; устранения недостатков, выявленных в операциях 8,9; приближения к идеальному техническому решению.
При выполнении этой операции следует также учесть рекомендации, указанные в операции 4. Кроме того, полезно использовать существующие (а также самим составлять и развивать) проблемно и объектно-ориентированные списки критериев развития технического объекта, списки параметров технического объекта и списки требований к техническому объекту.
Операция 12. Изложение уточненной постановки задачи.
По форме она излагается, как и предварительная постановка задачи (операция 5). При этом к исходным данным относятся:
– качественное и количественное описание функции технического объекта;
– перечень и краткое описание прототипов, к которым могут быть отнесены улучшенные функциональные структуры, идеальные технические решения, и списки основных требований к прототипам;
– списки главных недостатков прототипов с указанием неочевидных причин возникновения недостатков;
– списки дополнительных недостатков и показателей, которые желательно улучшить;
– формулировка противоречий развития прототипов.
3. Патентный поиск
Предварительный патентный поиск.
С точки специалистов по патентованию, патентный поиск – это наиболее важная и сложная этап работы по получении патента.
Важность патентного поиска для получения патента на изобретение. Она заключается в том, что в получении патента попросту будет отказано, если ваш объект не будет соответствовать критерию новизны. Технологии, как в Украине, так и во всем мире развиваются очень стремительно. А поэтому никто не может вам гарантировать, что аналогичное техническое решение не создано и не зарегистрировано (опубликован или получен патент) иным изобретателем. Патентный поиск (поиск патентов по патентным базам) как правило, проводится патентным поверенным.