ДЕ2)Мотивация людей в процессе трудовой деятельности 11 страница

3. Фантастические аналогии. Представить себе вещи такими, какими они не являются, но какими мы хотели бы их видеть; например, хотелось бы иметь маленького «человека» для набора телефонного номера; хотелось бы, чтобы дорога существовала лишь там, где ее касаются колеса нашего автомобиля.

4. Символические аналогии. Это поэтические метафоры и сравнения, в которых характеристики одного предмета отождествляются с характеристиками другого, например, устье реки, головка молотка, дерево решений, заглушить вибрацию, подавить сопротивление.

При этом можно ввести следующую классификацию аналогий:

прямые – реальные,

фантастические – нереальные,

субъективные – телесные,

символические – абстрактные.

Члены группы приучают преодолевать боязнь раскрытия друг перед другом своих сугубо личных мыслей, для чего их заставляют наблюдать за тем, как работают опытные «синекторы», и следовать их примеру.

Чтобы научить членов группы распознавать признаки приближения к решению, ведущему ко всеобщему удовлетворению и душевному подъему, используются записи на магнитную ленту. Последовательность решения проблемы такова:

1) проблема, как она задана – формулировка проблемы;

2) очищение от очевидных решений – дискуссия, в ходе которой члены группы выясняют свои взгляды на очевидные решения, которые едва ли дадут нечто большее, чем простое сочетание существующих решений (этот этап напоминает мозговой штурм);

3) превращение необычного в привычное – поиск аналогий, позволяющих выразить «заданную проблему» в терминах, хорошо знакомых членам группы по опыту работы.

В попытке проникнуть в суть проблемы и распутать клубок предложений допускается игнорирование физических законов и соглашений (например: «Вы хотите сказать, что нужна антигравитационная машина»);

4. проблема, как она понята – определяются главные трудности и противоречия, препятствующие решению проблемы;

5. наводящие вопросы – председательствующий предлагает дать решение, пользуясь одним из типов аналогий. Члены группы в свободной манере проигрываю каждый наводящий вопрос. Если аналогии становятся слишком абстрактными, дискуссия направляется в русло «проблема, как она понята». Когда появляется перспективная идея, е развивают словесно до того момента, когда члены группы смогут изготовить и апробировать грубые прототипы устройства. Аналогии используются для того, чтобы превратить привычное в необычное. Такое преобразование значительно повышает степень мысленной конструкции ситуаций, известных из прошлого опыта, в формах, совместимых с заданной проблемой.

Синектический метод аналогий успешно применяется как один из элементов более сложного метода «Алгоритм решения изобретательских задач».

6.5. МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Классифицирование позволяет быстрее и точнее ориентироваться в многообразии понятий и факторов. Оно является одним из важнейших элементов творческой деятельности. Не случайно поэтому орфологический анализ, один из наиболее распространенных методов технологического поиска, основан на классификации.

Термин «морфология» (учение о форме, от гр. morphe – форма и logos – учение) ввел в 1796 г. Гете – основоположник морфологии организмов, учения о форме и строении растений и животных. В дальнейшем появилась морфология человека, почв и т.д. Метод морфологического анализа впервые разработал и применил швейцарский астроном Ф. Цвики, открывший нейтронные звезды. Морфологический анализ был использован для решения технических задач в 1942 г., когда Ф. Цвикки начал разрабатывать ракетные двигатели в форме «Аэроджемн инжиниринг корпорейшин». С помощью метода он раскрыл секрет структуры ракеты ФАУ-2.

При использовании данного метода технический объект необходимо разбить на функциональные части (функционально-морфологические признаки), такие, без которых объект не будет выполнять свои функции.

Затем следует выписать отдельно морфологические признаки и записать информацию о них (варианты осуществления) без связи с объектом (изделием), т.е. применить морфологические признаки к другим аналогичным изделиям.

Анализ полученных вариантов выявляет такие их комбинации, которые при обычном переборе могут быть упущены.

Преимуществом этого метода по сравнению с психологическими являются упорядочение и систематизация комбинаций, однако он оказывается очень громоздким при решении сложных изобретательских задач, когда количество вариантов достигает сотен тысяч и миллионов. В настоящее время разрабатывается методика применения ЭВМ для данного метода.

Для повышения эффективности этого метода в качестве морфологических признаков улучшаемого объекта (или процесса) можно не его технические характеристики, как это рекомендовал Цвикки, а физические эффекты, составляющие физический принцип действия устройства. Тогда прогнозирование нового технического объекта будет основано на комбинации физических эффектов и даст более существенный результат [29].

Рассмотрим морфологический анализ рабочего процесса тепловозного дизеля с целью повышения его эффективности. Выделим 4 морфологических признака: способ распыла топлива; способ подачи топлива; способ подачи воздуха в камеру сгорания; способ распределения топлива в камере сгорания.

Для каждого из этих признаков определим варианты осуществления и изобразим все в виде морфологической табл.6. 2.

Комбинируя эти варианты, можно получить тысячи вариантов рабочего процесса. Установив критерии с помощью ЭВМ, можно определить эффективные решения, которые используются при проектировании и модернизации дизелей.

Но решение такой задачи даже с ЭВМ очень сложно, так как при этом необходимо производить анализ очень большого количества комбинаций. Поэтому целесообразно решать ее по частям для каждого морфологического признака, разбив его на более мелкие. Для этой цели автором была составлена морфологическая таблица на систему подачи воздуха (табл.6. 3.).

Таблица 6.3.

Морфологическое исследование системы подачи воздуха в камеру сгорания дизеля

Для анализа и оценки вариантов решения был проведен патентный анализ, на основании которого выбраны существующие изобретения, которые показали возможность достижения эффекта и в то же время отсутствие конкретных данных и противоречивость результатов. При этом в данных изобретениях происходит повышение эффективности работы двигателей внутреннего сгорания путем обработки топливно-воздушной смеси электростатическим полем высокого напряжения с различной полярностью.

Поскольку задача решалась для тепловозного двигателя, где высокое напряжение нежелательно с точки зрения пожароопасности, нами были проведены эксперименты по ис­следованию воздействия электростатического поля низкого напряжения до 220 В. При этом одновременно создавалось завихрение воздуха за счет вращения ротора с направляю­щими лопастями под воздействием потока воздуха.

В результате экспериментов был получен положительный эффект при напряжении 200В с приложением положительного потенциала на ротор и отрицательного на корпус коллектора. При этом увеличивалась интенсивность процесса сгорания, которая определялась по содержанию СО2 в зонах камеры сгорания. При скорости потока воздуха 8,3 м/с содержание СО2 у края цилиндрической камеры сгорания при подаче напряжения было в 2 раза больше, чем без напряжения, а при скорости потока 4,8 м/с содержание СО2 в; центре камеры при подаче напряжения было на 74,5% больше, чем без напряжения.

Таким образом, на основании синтеза вариантов морфологической таблицы 1(А, Б); 2(Б); 3(Б, В) и проведения экспериментальных работ автором было разработано новое техническое решение, по которому получен патент на изобретение [30].

Описанные в литературе данные о воздействии электростатического поля высокого напряжения (1...3 кВ) на топливо-воздушную смесь указывают, что при этом увеличивается прогрев топлива и скорость его выгорания [10]. Эти явле­ния объясняются тем, что при наложении электростатичес­кого поля возникает «ионный ветер», за счет которого происходит увеличение скорости выгорания топлива [10].

Полученный нами эффект, хотя и имеет общую природу с вышеизложенными явлениями, но не может быть объяснен, так как процессы диссоциации молекул и «ионный ветер» возникают только при высоком напряжении. Наиболее веро­ятно мы определили эффект взаимодействия электростати­ческого поля с торсионными полями вращающих потоков воздуха и горящего пламени. Причем природа этих полей только совсем недавно была научно обоснована .

Таким образом, комбинируя варианты морфологической таб­лицы и проводя эксперименты, можно получить эффекты, ко­торые даже опережают научные данные об этих явлениях.

6.6. ФУНКЦИОНАЛЬНО – СТОИМИСТНЫЙ АНАЛИЗ

Основные положения функционально-стоимостного анализа (ФСА)

Определяющим принципом ФСА является функциональ­ный подход. Под функцией в методе ФСА понимается назна­чение, состояние анализируемого объекта, его способность к действию, воздействию, удовлетворению потребностей.

До недавнего времени в исследовании материальных объ­ектов основным применяемым в течение многих десятилетий был предметный подход. Специалист, занимающийся пробле­мой снижения затрат, формулировал задачу следующим образом: как снизить затраты на данное изделие? Внимание кон­центрировалось на поиске лучших способов изготовления из­делия в рамках уже принятого конструктивного решения.

При функциональном подходе специалист, наоборот, аб­страгируется от реальной конструкции анализируемой систе­мы и сосредоточивает внимание на ее функциях. Для него исследуемый предмет — комплекс функций, их совокупность. Специалист, четко определив функции анализируемого объ­екта, по-другому формулирует задачу: необходимы ли эти фун­кции? Если да, то необходимы ли предусмотренные количественные характеристики? Каким наиболее экономичным путем можно достичь выполнения функций?

По области проявления функции делятся на внешние (об­щеобъектные), которые отражают сущность всего объекта как обособленной системы, его отношения со сферой приме­нения, с внешней средой, и внутренние (внутриобъектные), которые отражают внутреннее состояние объекта, сущность его элементов, действия и взаимосвязи между ними. Они обус­ловлены как принципом создания объекта, так и особенностью его исполнения.

Общеобъектные (общесистемные, или внешние) функции по их роли в удовлетворении потребностей делятся на главные (эксплуатационные), которые определ яют назначение, сущность, смысл совершенствования исследуемого объекта в целом (и именно они играют для потребителя решающую роль), и второстепенном, которые не влияют на работоспособность объекта, отражают побочные цели его создания (эстетические, эргономические и т. п.).

Определение главной функции должно быть таким, чтобы ясны как потребительские свойства объекта, которые обеспечиваются при его использовании (эксплуатации), так и параметры, описывающие его структуру и поведение. Каждый объект имеет, как правило, одну главную функцию. Однако встречаются объекты многофункционального назначения. В проекте стандартов ФСА по отношению к исследуемой системе главная функция является вышестоящей.

Общеобъектные и внутриобъектные функции по их роли в обеспечении работоспособности объекта подразделяются на основные (иногда их называют рабочими) и вспомогатель­ные (иногда их называют обеспечивающими).

Основные функции выражают работоспособность объек­та, создают необходимые условия для осуществления глав­ной функции, без любой из них объект не может функциони­ровать.

Вспомогательные функции содействуют прямо или кос­венно реализации основных, делают их выполнение более полным. Как правило, на одну основную функцию приходит­ся несколько вспомогательных, однако иногда одна вспомо­гательная функция может обслуживать сразу несколько ос­новных.

По степени полезности функции делятся на полезные, бес­полезные и вредные.

Полезные (необходимые, требуемые, позитивные) функ­ции отражают функционально необходимые потребительские свойства, обеспечивают выполнение анализируемым объек­том заданий (требуемой цели).

Бесполезные (ненужные) функции представляют собой про­явление состояния или действия, которое ничего не добавляет к потребительским свойствам объекта исследования. Напри­мер, они могут выражаться в виде избыточного ресурса.

Вредные (негативные, нежелательные) функции оказыва­ют отрицательное воздействие на работоспособность объек­та, ухудшают его потребительские свойства, удорожают его.

Процесс последовательной проверки необходимости каж­дой функции является составной частью функционального подхода. Этот процесс в теории ФСА носит название вери­фикации функций, т. е. подтверждения их целесообразности.

При определении функций учитывают следующие пра­вила:

а) формулировка должна быть изложена по возможности двумя словами — глаголом и существительным (например, для электролампы — излучает свет);

б) в формулировках необходимо использовать существи­тельные, которые обозначают величины, имеющие размер­ности (силу, вес и т. д.).

С позиции ФСА все затраты на изготовление изделия де­лятся на необходимые и излишние. Под первыми понимается минимум затрат, необходимых для разработки, изготовле­ния и эксплуатации объекта, выполняющего заданные функ­ции, т. е. затрат, абсолютно необходимых для выполнения объектом его функционального назначения; под вторыми — издержки, обусловленные наличием ненужных функций и неэкономичных конструктивных и технологических решений, Принятых для осуществления необходимых функций.

Этапы проведения ФСА (при создании новых объектов):

1. Информационно-подготовительный этап — установ­ление целей и задач проектирования, подготовка, сбор и си­стематизация информации, построение «дерева целей», определение требований к характеристикам объектов и их значимости, выявление технико-экономических противоречий, определение ограничений, формирование ожидаемого конечного результата, расчет лимитных цен.

2. Аналитический — определение функций и предельно допустимых затрат по ним: формулирование общеобъектных функций (главных и второстепенных), выбор принципа реализации главной функции, формирование основных внутриобъектных функций, построение укрупненной функциональной модели, определение значимости функций, установление предельно допустимых затрат по функциям.

3. Творческий — разработка вариантов: поиск идей и решений по реализации основных функций, сравнительная экспертная оценка их, формулирование вспомогательных внут- риобъектных функций, поиск идей по их реализации, опре­деление состава вариантов для материальных носителей функций, синтез технических решений, построение вариан­тов укрупненной структурной модели объекта (варианты ком­поновок).

4.Исследовательский — укрупненная оценка вариантов по комплексу критериев: выбор критериев оценки, качествен­ная оценка степени выполнения функций по вариантам, ук­рупненная оценка производственных и эксплуатационных затрат на функции по вариантам, определение соотношений полученных значений затрат по функциям с предельно до­пустимыми, комплексная технико-экономическая оценка ва­риантов и выяснение условий их внедрения.

5.Рекомендательный — выбор варианта для последую­щей отработки: обсуждение и окончательный выбор вариан­та конструкции изделия, оформление рекомендаций по даль­нейшей функционально-стоимостной обработке варианта.

Основная цель ФСА — максимизация отношений между потребительской стоимостью и затратами на ее обеспечение.

Показатели потребительской стоимости Р1 определяются по формуле

Р1=F1/C1→ max ,

где F1 — уровень или степень выполнения функции {степень полез­ности); С1 — величина собственных затрат (цен), необходимых для реализации этой функции.

Иногда расчет Р1 ведут не по отношению, а по разности, т. е. Р1=F1-С1

Установлено пять вариантов эффективности, достигаемой ФСА:

1)рост полезности при увеличении затрат: F1 > F0 , C1 > C0 , при этом рост F1 больше роста C1;

2)рост полезности при неизменных затратах: F1 > F0 , С1 = С0

3) рост полезности при снижении затрат: F1 > F0 , C1 > C0

4) полезность не меняется при снижении затрат: F1 = F0, C1 = C0

5) полезность и затраты снижаются до общественно необ­ходимого предела при более быстром снижении затрат: F1 <F0, С1 < С0 , при этом Р1 снижается меньше снижения C1.

Для реализации функционально-стоимостного подхода к объекту анализа, по Л. Д. Майлзу — основателю ФСА, необ­ходимо ответить на следующие вопросы:

1.Что «это» такое?

2.Что «оно» делает?

3.Сколько «это» стоит?

4.Сколько «это» должно стоить?

5.Что другое может сделать «это» более экономичным?

6.Сколько «это» будет стоить?

Эти же вопросы в изложении отечественной методики ФСА формулируются следующим образом:

1. Что представляет собой объект, функции которого мы хотим осуществить с наименьшими затратами?

2. Какую точно функцию он выполняет?

3. Каковы фактические затраты на реализацию этой функции?

4. Каковы максимально допустимые затраты на реализацию этой функции?

5. Какое другое изделие может более экономично осуществить эти функции?

6. Сколько «это» будет стоить?

Для получения ответов на эти вопросы при проведении ФСА выполняются три процедуры:

1. Определение функций объекта анализа при абстрагированной его как такового (1—2-й вопросы).

2. Оценка функций в денежных выражениях, или стоимостная оценка функций (3—4-й вопросы).

3. Поиск альтернативных вариантов осуществления функ­ций и выбор оптимального варианта со всех точек зрения его реализации (5—6-й вопросы).

Применение ФСА при модернизации форсунки дизеля типа Д100

Определение функций анализируемого объекта

Для определения функций необходимо детально изучить работу исследуемого нами объекта (форсунки дизеля Д100) с уяснением роли, выполняемой каждым элементом форсунки.

Методологической основой определения функции являет­ся процесс трансформации анализируемого объекта, выра­женного в конкретной форме, в такой его форме, которая характеризуется комплексом функций. Комплекс определе­ний функций должен представлять полное функциональное описание анализируемого объекта.

Результаты этапа определения функции форсунки дизеля типа Д100 представлены в табл.6.4..

Таблица 6.4.

Функции, выполняемые элементами форсунки дизеля Д100

Классификация выполняемых функций Смысл классификации функций заключается в их разде­лении на такие виды, которые с точки зрения потребности творческого процесса ФСА наиболее эффективно выражали бы основополагающие связи и характер анализируемого нами объекта.

В теории и практике ФСА существует целый ряд спосо­бов членения функций. По существу все они одинаковы либо очень похожи. Цель классификации функций — наиболее верно отразить объективную реальность функциональных связей элементов объекта.

В нашей работе для классификации функций, выполняемых форсункой дизеля типа Д100 (как целенаправленной систе­мой), используем принцип иерархии (рис. 2.)

Отдельные иерархические ступени функции можно оха­рактеризовать следующим образом:

- главная функция выражает сущность поведения объ­екта, главный смысл его существования. Она всегда един­ственная и, являясь первичной, представляет все логические группы функций объектов. Главная функция форсунки — подача распыленного топлива в цилиндр дизеля;

· основные функции комплексно характеризуют всегда только одну часть поведения объекта, ориентированную на одну потребительскую систему;

· вспомогательные функции дополняют основные функ­ции, главную функцию и всю функциональную систему в це­лом. Их число зависит от сложности функциональных связей.

Результаты классификации функций, выполняемых элемен­тами форсунки дизеля типа Д100, представлены в табл.6.5..

Таблица 6.5..

Классификация функций, выполняемых форсункой дизеля Д100

Оценка функций форсунки дизеля типа Д100

Для оценки функции необходимо подсчитать следующие критериальные составляющие (табл. 4.7.)

o показатель значения функции

o величину степени выполнения функции

o величину затрат на функцию

Показатель значения функции измеряется в единицах зна­чимости jv. Исходя из предположения, что значимость общеобъектной (главной) форсунки равна 100jv, экспертным путем определяют значимость каждой внутриобъектной функции. При этом первоначально производят определение баллов по элементам форсунки, которые являются носите­лями ряда функций, а затем количество баллов, приходя­щихся на каждый элемент, распределяют по функциям, вы­полняемым элементом:

где Vi — общий показатель значения всех функций форсунки в совокупности Vi=100jv

Величина затрат на функцию Cij находится аналитичес­ким путем. Сущность этого метода заключается в эксперт­ном профессиональном определении доли участия отдель­ных элементов форсунки в обеспечении отдельных функ­ций.

Так как каждый элемент (или совокупность элементов) выполняет ряд функций, то затраты (в виде себестоимости), приходящиеся на элемент форсунки, распределяют по вы­полняемым каждым элементом форсунки функциям, руко­водствуясь при этом сложностью осуществления функцио­нальных свойств.

Таблица.6.6..

Оценка функций форсунки дизеля типа Д100

Обозначение функции	Показатель значения функции	Величина затрат на функцию, %	Величина невыполненных функций, %	Величина невыполненных функций, балл	Сравнение по затратам
А1 А2 А3 А4 А5		18,8 7,1 7,1 12,2 1,9	25,6 3,9 3,9 5,9	16,4 2,5 2,5 3,8	6,2 1,9 1,9 2,8 4,1
		47,1	39,3	25,2
М	1,0	2,2			-1,2
В		3,6	11,6	2,32	16,4
С1 С2	1,5 0,5	8,7 0,4	0,55	0,02	-7,2 0,1
	2,0	9,1	0,55	0,01
D	0,2	1,5			-1,3
Е	2,0	1,1	0,55	0,01	0,9
F1 F2	1,5 0,1	2,6 0,3			-1,1 0,2
	1,6	2,9
G	0,3	0,7
H	2,9	4,3	3,3	0,1	-1,4
К1 К2	0,8 0,2	4,6 1,2			-3,8 -1,0
	1,0	5,8
L1 L2 L3	3,0 1,5 0,5	13,0 6,5 2,2			-10,0 -5,0 -1,7
		21,7