А.В. Ревенков - Учебник - Теория и практика решения технических задач (1249576), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Аналогии форм и строения относятся к аналогии свойств. При аналогии отношений уподобляются друг другу отношения между предметами. Сами же предметы, между которыми рассматриваются отношения, могут быть совершенно различными. Пример 2.8. Аналогия: модель атома. Легкие электроны движутся по замкнутым траекториям вокруг атома подобно движению планет вокруг солнца. В этой аналогии устанавливается не схолство самих предметов, а отношений между ними.
Отношение между ядром и электронами во многом подобно отношению между солнцем и планетами. На основании этого сходства, можно высказать предположение, что электроны, как и планеты, движутся не по круговым, а по эллиптическим траекториям [521. Это умозаключение по аналогии опирается уже не на сходство свойств предметов, а на сходство отношений между совершенно разными предметами. Аналогия отношений, освобожденная от груза «предметности», является более сильным средством, активизирующим мышление. Эта аналогия позволяет сопоставлять между собой весьма отдаленные предметы и находить черты сходства между ними.
А. А. Ивин отмечает: «Аналогия отношений, способная сопоставить и сблизить все, что угодно, является мощным оружием человеческого мышления, требующим, однако, особой осторожности и рассудительности при его применении. В умелых руках такая аналогия может стать средством глубоких, опережающих свое время прозрений или ярких поэтических образов, заставляющих увидеть мир в новом свете и в необычном ракурсе» [52~. 2.4. Моделирование В широком смысле модель — это любой образ, умозрительный или материальный, замещающий рассматриваемый объект при его изучении (см.
приложение П5). Это может быль чертеж, конспект, график, план, выкройка, таблица, макет, шаблон и т. д. Использование моделей позволяет упростить рассматриваемый объект, вьщелить существенные свойства, сделать его более обозримым и наглядным для изучения. Любая модель представляет собой некоторое отображение объекта в форме, отличной от формы его реального существования, и служит средством, помогающим в объяснении или понимании происходящих процессов и при решении задач. Моделирование предполагает построение моделей проектируемых объектов, исследование свойств создаваемого объекта на этих моделях 26 Раздел Ъ Общие приемы поиска решений для поиска технического решения. Объектом моделирования может быть сама задача. Разработка модели задачи — один из приемов, позволяющих сконцентрировать внимание на существенных сторонах проблемы„отвлечься от несущественных свойств (признаков), которые мешают поиску решения.
Любая модель ориентирована на проблему и отображает не все свойства объекта, а только существенные для рассматриваемой задачи. Исключение несущественных свойств (признаков) позволяет избавиться от некоторой конкретики, описанной в условии задачи, и перейти к задаче в более общей постановке. А как было показано в разд. 2.1, это быстрее приводит к успеху. В процессе работы могут разрабатываться самые различные модели. Главное, чтобы они были информативны — позволяли выявлять существенные свойства анализируемых обьектов, и инструментальны — активизировали мышление и позволяли бы продвигаться вперед в решении задачи.
Если разработанная модель не позволяет этого сделать, значит, нужна другая, и ее нужно искать или создавать. Процесс преобразования ИД можно рассматривать как один из видов моделирования объектов, заданных в условии задачи. При этом могут ставиться различные цели: упорядочить ИД (например, в виде таблицы), глубже понять задачу и разобраться в рассматриваемых объектах, выявить связи между ними, отразить существенные свойства рассматриваемых объектов, сделать описание задачи более наглядным и легко обозримым (например, изобразить задачу в виде схемы) и т. д. Весьма интересную и оригинальную модель технического объекта (ТО) предложил Г.
С. Альтшуллер. Исследуемый объект представляется в виде множества (толпы) маленьких деятельных человечков, которые моделируют поведение системы. Он назвал это методом ММЧ (моделирование маленькими человечками). При моделировании важно, чтобы маленькие человечки видели, понимали, могли действовать. Это ассоциируется с человеком. Поэтому некоторые исследователи относят этот прием к эмпатии — вживанию в образ. Например, представить себя на месте какого-либо компонента технической системы (ТС), чтобы понять, какие воздействия он воспринимает от других компонентов и как он должен реагировать на эти воздействия.
Техника применения ММЧ сводится к следукяцим операциям; 1) выделить проблемную часть объекта и представить ее в виде множества маленьких человечков; 2) разделить их на разные группы, которые действуют так, чтобы выполнялось требуемое действие. Это позволит найти принцип решения задачи. Обычно выполняют серию рисунков — существующее положение (было), и требуемое или желательное положение (надо), и совмещают их, чтобы получилось, как должно быть.
Раздел 1. Общие приемы поиска решений Рис. 2.3. Моделирование технического устройства маленькими человечками Рис. 2лй Схема технического устройства Моделирование маленькими человечками позволяет отойти от конкретных условий поставленной задачи. Это способствует абстрактному, отвлеченному ее рассмотрению, т. е. ММЧ можно рассматривать как переход к задаче в более общей постановке.
Вопросы для самопроверки 1. В чем проявляется положительный эффект от преобразования условий задачи? 2. Назовите два способа инвертирования поставленной задачи. 3. Перечислите виды прямой аналогии и дайте им характеристику. 4. Какие преимущества дает работа с моделью объекта по сравнению с самим объектом? 3. ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА Формирование системного подхода является важнейшим компонентом методологической гюдготовки специалиста с высшим образованием. Фундаментальнь|е положения системного подхода лежат в основе многих приемов и методов решения задач, используются при разработке различных моделей. 3.1. Сущность системного подхода В литературе можно найти много определений понятий систем, технических систем (см. приложение Пб).
Термин система произошел от греч. зузгегла — составленное из частей, соединение. Научный термин «система» является абстрактным понятием, введенным для обозначения разных объектов, выделения их из окружающей среды и исследования. Применяя этот термин к различным объектам, подчеркивают, что системный подход связан с применением таких операций как: изолирующая и идеализирующая абстракция, декомпозиция и др. Определение должно раскрывать существенные и отличительные признаки определяемого понятия и не должно претендовать на описание всех свойств, которыми обладают рассматриваемые предметы. Поэтому термин «система», как абстрактное понятие, должен быть определен в самом общем виде. С и с т е м а — совокупность взаимосвязанных компонентов (элементов), характеризующаяся постоянством определенных связей и их устойчивостью.
Компоненты и связи характеризуются определенными свойствами, которые определяют свойства системы в целом. В приведенном определении системы под постоянством понимается тот факт, что свойства компонентов и связей сохраняются в определенном интервале времени, а под устойчивостью — что свойства компонентов и связей и системы в целом не изменяются при воздействии на систему некоторых возмущающих факторов. Составные части системы также можно рассматривать, как состоящие из входящих элементов. Поэтому лучше сказать, что система состоит из компонентов. Системный подход может быть применен к различным объектам (рис. 3.1). 30 Раздел 1. Общие приемы поиска решений Рис.
3.1. Классификация объектов Естественные объекты — некоторые зоны, области, выделенные из природы, например, солнечная система, Земля, участок реки, озеро или поляна в лесу, цветок, дерево и т. д. Для анализа и понимания сущности выделенного объекта, необходимо рассматривать его связи с окружающей средой, которую принято называть надсистемой (НС). Искусственные объекты создаются человеком для удовлетворения каких-либо потребностей. Техническая система (ТС) — искусственно созданная система, предназначенная для удовлетворения определенных потребностей и состоящая из технических компонентов. Например, двигатель, космический аппарат, авторучка и т. д.
В компоненты социотехнических систем (организационно-технических) включают человека или коллективы людей, например цех, отдел, фирма. Абстрактная система — некоторая обобщенная модель, характеризующая определенные свойства некоторого объекта, которая получена в результате отвлечения (идеализнрующая или изолирующая абстракция, см. приложение 5) рассматриваемых свойств, от объектов-носителей этих свойств. Компонентами абстрактных систем, являются абстрактные понятия.
Например, абстрактными объектами в математике и геометрии являются: система уравнений, матрица, треугольник и др. Системный подход предусматривает декомпозицию (деление) объекта на компоненты и исследование его структуры. Объединение компонентов в систему приводит к появлению новых системных свойств, так называемого синергетического (от греч. аепегяол — совместно действующий) эффекта (рис. 3.2). Различают два вида проявления синергетического эффекта: 1) системный эффект — непропорционально большое изменение (усиление, увеличение или уменьшение) свойств, которые имеются у компонентов.
Например, биметаллическая пластинка значительно сильнее изменяет свою форму при изменении температуры, чем каждая из ее составляющих в отдельности; 2) системное качество — появление нового свойства, которым не обладает ни один из компонентов. В литературе встречается термин эмерджентность (от англ.
етегдепсе — возникновение, появле- 3. Основы системного анализа Система Рис. Зд. упроюенная абстрактная модель системы: Кг, Кт,, Кз — компоненты системы; 1о"1 — системные свойства; 1 — введение связи; 2 — изменение связи; 3 — удаление связи; 4 — введение компонента; 5 — удаление компонента; 6— изменение свойств компонента ние нового) системы. Например, поместив свинцовую и цинковую пластинки в серную кислоту, получим гальванический элемент или, объединив в замкнутую электрическую цепь емкость и индуктивность, получим колебательный контур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
