ЭВРИСТИЧЕСКИЙ АВТОДИАЛОГ КАК МЕТОД РЕШЕНИЯ ТВОРЧЕСКИХ ЗАДАЧ

УДК 37.013.41

Либерман Я. Л.
Доктор технических наук h.c.,
кафедра «Станки и инструмент»,
Уральский федеральный университет
им. первого Президента России Б.Н. Ельцина;
г. Екатеринбург, Россия

ЭВРИСТИЧЕСКИЙ АВТОДИАЛОГ КАК МЕТОД РЕШЕНИЯ ТВОРЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Аннотация

Описывается метод решения творческих задач, представляющий собой диалог с виртуальным оппонентом, «сконструированным» воображением решателя. Метод является результатом модификации эвристического диалога. Приводится пример реализации метода применительно к решению технической задачи повышения надежности подъемного крана.

Ключевые слова
Противоречие, творческая задача, подъемный кран, надежность, изобретение.

Liberman Yakov Lvovich
Doctor of Technical Sciences h.c.,
Deapartament «Machinery and Tools»,
Ural Federal University,
Ekaterinburg, Russia

HEURISTIC AUTODIALOG AS A METHOD OF SOLVING CREATIVE PROBLEMS

Annotation

The article describes a method of solving creative problems, the method is a dialogue with a virtual opponent, «constructed» by the solver’s imagination. The method is the result of a modification of the heuristic dialog. There is an example of the implementation of the method in relation to solving the technical problem of increasing the reliability of a crane.

Keywords
Contradiction, creative task, crane, reliability, invention.

Эвристический автодиалог – метод решения творческих задач, предложенный и описанный нами в работах [1, 2, 3]. Он естественным образом смыкается с другими методами аналогичного назначения, в частности с эвристической беседой [4], являясь следствием сокращения числа ее участников до одного – решателя задачи, однако имеет от нее существенные отличия. Полагая, что творчество – это деятельность, направленная на создание чего-то нового, некоторой новой системы или, по крайней мере, более-менее известной системы, но обладающей новыми свойствами, творческая задача, как правило, может быть решена с помощью новых, во всяком случае, неочевидных подходов. В отыскании таких подходов эвристический автодиалог перекликается с ТРИЗ
[5, 6], поскольку использует понятие противоречия между требуемой системой или ее свойствами и результатом преобразования ее прототипа известными способами. Вместе с тем эвристический автодиалог не использует, как ТРИЗ, унифицированные приемы разрешения противоречий, а базируется на приемах, для каждого решателя индивидуальных.
В общем случае эвристический автодиалог напоминает игру в шахматы с самим собой, но в то время, как при игре в шахматы игрок состязается с воображаемым противником, равным ему по силе логического мышления, знаниям и организованности привлекаемых для игры ресурсов, в эвристическом автодиалоге воображаемый оппонент может не вполне совпадать с решателем по своим личным качествам. Решающий задачу, в данном случае, представляет своего оппонента гипотетически, «конструирует» его, предполагая в нем черты, которых, может быть, у него самого и нет, но он допускает, что у оппонента они есть и в ходе диалога проявляются [3].
Первым этапом эвристического автодиалога является созданием решателем виртуального портрета оппонента. Это дело непростое. Оно сопряжено с углубленным самопознанием решателя, с формированием понимания своих сильных и слабых сторон и представления о возможных личностных качествах оппонента. Полностью объективно это сделать, разумеется, невозможно, но, используя современные методы теории и практики самопознания [7] в сочетании с самотестированием [8], в достаточной степени осуществлено.
Следующий этап эвристического автодиалога – создание устойчивой мотивации его ведущего к решению стоящей перед ним задачи. Оно реализуется, во-первых, путем формирования интереса решателя к задаче и, во-вторых, концентрацией его умственных усилий. Для всего этого необходимы специальные тренинги, в том числе такое популярное средство самомотивации человека как аутотренинг. Фразами типа «Ого, как интересно! Похоже, до меня этой задачей никто всерьез не занимался», «Нужно собраться и сосредоточиться.», «Трудно, но я справлюсь, я же не тупой!» приступающий к автодиалогу должен «запустить» его механизм [3].
Выполнив изложенное выше, решателю необходимо определить границы системы, в рамках которой должна решаться задача. Покажем, как это можно сделать, на примере. Пусть поставлена техническая задача повышения надежности подъемного крана, работающего на грузовом дворе машиностроительного завода. Первое представление о системе-прототипе может быть выражено так: имеется кран, состоящий из металлоконструкций, установленных на них механизмов перемещения тележки груза и грузозахватных устройств. Интересующее решателя свойство системы – надежность металлоконструкций крана как его наиболее «слабых» элементов. Ее недостаточный уровень выражается в возникновении трещин, которые могут повлечь за собой аварии и даже несчастные случаи с людьми. Но от чего трещины могут появиться? От усталостных напряжений, обусловленных работой механизмов крана и воздействием груза. Значит, первоначальное представление о системе должно быть расширено: в нее должен быть включен и груз, вернее, возможные грузы. Но достаточно ли это? Ведь кран работает круглый год, а за это время значительно изменяется температура окружающей его среды. Влияет ли она на надежность металлоконструкций? Несомненно, поскольку от нее зависит упругие и прочностные свойства металлоконструкции, а также качество смазки механизмов крана и их динамика. Следовательно, в систему должна быть включена и окружающая кран среда.
Определив границы и состав системы, подлежащей совершенствованию, далее нужно сформировать противоречие, которое может возникнуть при решении задачи.
Какими существующими способами можно повысить надежность металлоконструкций крана? Во-первых, увеличив прочность их звеньев. Во-вторых, уменьшив массы транспортируемых краном грузов, дифференцировав их. В-третьих, улучшив режим эксплуатации крана путем оптимизации скоростей перемещения грузов. Но первое повлечет за собой увеличение массы подвижных элементов крана, и, как следствие, снижение таких важнейших его характеристик, как производительность и точность позиционирования грузов. Второе точность позиционирования не ухудшит, но производительность крана снизит. Третье существенно усложнит аппаратуру управления краном и ухудшит ее надежность и ремонтопригодность. Налицо техническое противоречие, как известно, состоящее в следующем: улучшение некоторого главного параметра технической системы общеизвестными способами ухудшает ее другие важные параметры.
Завершив формулирование противоречия, можно переходить непосредственно к автодиалогу. Состоять он должен из высказываний предложений, направленных на преодоление противоречия, и их недостатков. Те и другие целесообразно фиксировать на бумажном или электронном носителе, но желательно это делать в виде двух соседствующих столбцов. В первой должны заноситься предложения, во второй, соответственно рядом с первыми, их недостатки. Предложения и их недостатки нужно описывать попеременно. Вначале описывается предложение. За ним – его недостатки, которые, как считает решающий задачу, видятся в нем оппоненту. Предложение должно быть изложено концентрированно, логически и семантически обоснованно. Недостатки же должны быть описаны как можно полнее и разностороннее. Они могут выглядеть объективными и субъективными, логичными и нелогичными, вытекающими или нет из гипотетических личных качеств оппонента. Каждое последующее предложение должно являться результатом углубленного анализа недостатков, выявленных в предыдущем предложении. Так, например, если оппонент оценивает предложение как не реализуемое при современном уровне знаний, то не следует этим мнением пренебрегать. Решающему задачу нужно задуматься о том, насколько хорошо он с этим уровнем знаком. Вполне вероятно, что ему придется заняться пополнением соответствующих знаний и вновь обратиться к мнению оппонента.
Постепенно двигаясь по пути устранения недостатков, совершенствуя предложение шаг за шагом, одно за другим, можно, в конце концов, либо прийти к искомому решению, либо попасть в тупик – достичь предложения, недостатки которого, как кажется, абсолютно неустранимы, а противоречие, сформулированное в начале автодиалога, неразрешимо. В случае попадания в такой тупик автодиалог следует прервать, затем необходимо сделать паузу для отдыха, после нее скорректировать логику рассуждений, изменить подход к оценке критических замечаний, высказанных оппонентом, либо переосмыслить формулировку противоречия [6]. После этого автодиалог целесообразно повторить. Прекратить его и обратиться к другим методам решения творческих задач можно тогда, когда попытки выхода из тупика совершились три-четыре раза и все равно результата не дали.
Проиллюстрируем предложенную методику разрешения технического противоречия, возникшего в связи с требованием повышения надежности металлоконструкций рассмотренного выше крана. Не вдаваясь в непринципиальные подробности, покажем это упрощенно.

Решатель Виртуальный оппонент
1.                Очевидно, что трещины в металлоконструкциях крана возникают в основном из-за колебаний этих металлоконструкций, и если их устранить, то вероятность появления трещин уменьшится.

 

 

 

 

 

 

 

2.                Ну, во-первых, балансировка выполняется далеко не всегда, а во-вторых, причиной колебаний может стать резкий отрыв груза от поверхности его базирования при подъеме. Если эти колебания погасить с помощью какого-нибудь специального устройства-виброгасителя, то и возникновения трещин можно будет избежать.

 

 

 

 

 

3.                Что ж, значит нужно создать такой виброгаситель, частота собственных колебаний которого будет регулироваться в зависимости от положения тележки. Нужно его установить на тележке (ведь она колеблется вместе с металлоконструкцией) и снабдить датчиком частоты (например, пьезодатчиком) и регулятором частоты. Получится адаптивный виброгаситель, пригодный для решения поставленной задачи.

 

 

 

 

 

4.                Ну ведь можно применить пружинно-гидравлический виброгаситель и снабдить его регулятором с переменным дросселем, управляемым датчиком частоты.

 

 

 

 

 

 

 

5.                Ну, тогда виброгаситель нужно дополнить датчиком температуры окружающей кран среды и подавать на регулятор поправку, корректирующую сигнал от датчика частоты.

 

 

 

 

 

6.                Сегодня промышленностью выпускаются и малогабаритные термодатчики, и пьезодатчики, и регуляторы, так что масса крана и связанные с ней производительность и точность позиционирования груза не ухудшатся. Система оптимального управления режимом транспортирования груза не понадобится. Значит, найдено решение, разрешающее техническое противоречие.

 

 

 

 

 

 

 

1.                Ну почему это вдруг в металлоконструкциях крана возникнут колебания? Они же могут возникнуть из-за дисбаланса вращающихся деталей механизмов крана, а такие детали обычно подвергают балансировке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.                Но это сделать нереально, так как частота колебаний, о которых мы говорим, будет разной, в зависимости от положения крановой тележки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.                Но как сделать нужный регулятор? Ведь у большинства виброгасителей частота зависит от массы и жесткости пружин, а их не изменить.

 

 

 

 

 

 

4.                Но сопротивление дросселя во многом зависит от вязкости проходящей через него жидкости, а она будет меняться, поскольку кран работает на открытом воздухе зимой и летом. Значит, регулирование будет проходить неточно.

 

 

 

 

 

 

5.                Хорошо, колебания металлоконструкций крана мы устраним, надежность повысим. Но как это скажется на других его технических характеристиках?

Приведенный пример – простейший. В большинстве случаев автодиалог происходит дольше и сложнее. Тем не менее и этот пример дал позитивный результат. В ходе него было найдено решение, позднее защищенное патентом РФ №190537 под названием «Виброгасящее устройство» [9].
Рассмотренный пример демонстрирует и еще одну важную особенность автодиалога. Из него хорошо видно, как из старых знаний рождается инновация. Способность соотносить старые знания с новыми проблемами, умение распознать знакомые элементы в проблемах, кажущихся уникальными, — главная особенность креативного мышления, без которых оно невозможно [10]. И эвристический автодиалог эту способность и это умение развивает. Но это еще не все. Как отмечает известный нейропсихолог Э. Голдберг [10], для решения творческих задач необходимы так же созидательная способность и гибкость мышления. И их автодиалог тоже развивает. Но что для этого требуется? Навык отыскания подходов к задаче с разных сторон и выстраивание последовательных логических цепочек. Достичь указанного навыка можно сначала путем теоретического обучения, а далее – наращиванием опыта решения практических задач.
В процессе теоретического обучения следует сосредоточиться на проблемной области, к решению задач из которой готовится обучаемый. Однако только этой областью ограничиваться нельзя. Многие задачи могут быть решены с использованием аналогий, знаний, относящихся к другим предметным областям. (Так, в частности, появились технические системы с искусственным интеллектом.). Поэтому обучаемый должен стремиться стать человеком эрудированным, а не «узким специалистом, подобным флюсу». Вместе с тем он не должен превращаться и в слишком активного пользователя аналогий. Здесь нужно знать меру. Современные самолеты ведь не машут крыльями, как птицы.
Обучаясь эвристическому автодиалогу, будущий решатель должен познакомиться с теорией факторного анализа [11] и методами формальной логики, в особенности с исчислением высказываний и способами формулирования логических следствий [12]. Это позволит в дальнейшем предотвращать влияние на искомые решения принципиально незначащих свойств систем, подлежащих совершенствованию и избегать попадания ведущего автодиалог в логические ловушки.
Конечно, для ознакомления с перечисленным обучаемому может понадобиться наставник, поэтому теоретическое обучение эвристическому автодиалогу имеет смысл проводить в группах, сочетая самостоятельную работу обучаемых с лекциями наставников. Что касается опыта решения практических задач, то обучающийся должен приобретать его самостоятельно, лишь изредка обращаясь к наставнику за консультациями.
К настоящему времени автором статьи накоплены достаточно полные данные о результатах эвристического автодиалога применительно к решению технических задач. Обучение его теоретическим предпосылкам проводилось в группах магистрантов кафедры «Станки и инструмент» Уральского федерального университета в процессе чтения курса «Методология научных исследований» [13]. Практически он использовался в выпускных квалификационных работах магистрантов. Около 50% магистрантов кафедры завершили свою работу получением патента на изобретение или подачей патентной заявки в ФИПС. Примерно столько же выпускников стали лауреатами Международных и Всероссийских конкурсов НИРС.
Если принять во внимание, что в целом творческий потенциал студентов университета довольно высок (его показатель в основном сосредоточенны в зоне «хороших» значений [14]), то, очевидно, приведенное число 50 – не предел.

Список использованной литературы

1. Либерман Я.Л. Проблемное обучение в дипломном проектировании. Свердловск: УПИ, 1984
2. Либерман Я.Л., Лукашук О.А. Решение проблемных задач при разработке дипломных проектов студентами технического вуза//Педагогическое образование в России. 2014.№5.С.75-80
3. Либерман Я.Л., Коган Е.В. Эвристический автодиалог как метод развития технического мышления и решения технических задач//Проблема процесса саморазвития и самоорганизации в психологии и педагогике: сб. статей по итогам Международной научно-практической конференции. Стерлитамак: АМИ, 2021.С.53-58
4. Пономарев Я.А. Психология творчества. М.: Наука, 1976
5. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. М.: Московский рабочий, 1973
6. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. М.: Советское радио, 1979
7. Байлук В.В. Какова цена самопознания в системе образования//Педагогическое образование в России. 2015.№1.С.104-
8. Шпалинский В.В., Морозов Л.В. Введение в современную психологию личности и коллектива. Харьков: Гум. академия, 1995
9. Либерман Я.Л., Шишминцев М.А. Виброгасящее устройство//Патент РФ №190537 от 03.07.2019
10. Голдберг Э. Креативный мозг. Москва: Эксмо, 2019
11. Зажигаев Л.С., Кишьян А.А., Романиков Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М.: Атомиздат, 1978
12. Столл Р.Р. Множество, логика, аксиоматические теории. М.: Просвещение, 1968
13. Либерман Я.Л. Методология научных исследований в машиностроении. Екатеринбург: УрФУ, 2018
14. Либерман Я.Л., Лукашук О.А., Кошелева Д.С. Исследование креативности студентов технического вуза//Педагогическое образование в России. 2015. №1.С.128-135

© Либерман Я.Л., 2021

PHP Code Snippets Powered By : XYZScripts.com