Технологии решения изобретательских задач

УТВЕРЖДАЮ
Директор ИК
___________М.А. Сонькин
«___»_____________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ТЕХНОЛОГИИ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ
НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП: 221000 «Мехатроника и
робототехника»
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА)
Мехатроника в автоматизированных производствах
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) Магистр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.
КУРС___1____ СЕМЕСТР ____1____
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ ___2___
ПРЕРЕКВИЗИТЫ М1.В3
КОРЕКВИЗИТЫ ____________________________________________
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции
Практические занятия
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
ИТОГО
8 час.
40 час.
48 час.
128 час.
176 час.
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ Очная
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ Экзамен
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ Кафедра интегрированных
компьютерных систем управления
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_____________А.М. Малышенко
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
_______________ Е.И. Громаков
______________ Н.М. Семёнов
2011 г.
1. Цели освоения дисциплины
 приобретение студентами знаний в области технологии решения
инженерных задач;
 приобретение студентами навыков решения изобретательских задач,
преодоления конкретных технических проблем;
 приобретение студентами навыков использования программы
"Изобретающая машина" для решения инженерных задач.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина входит в модуль М.1 (Общенаучный цикл), вариативная
часть. Код дисциплины - М1.В1. КОРЕКВИЗИТЫ - М1.Б4
3. Результаты освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен:
знать
 внутреннюю структуру творческого этапа изобретательского процесса;
 этапы эволюции совершенствуемой системы, основные проблемы,
сопровождающие каждый из этапов и пути решения этих проблем;
 определения основных методов решения, их внутреннюю логику и
основные этапы использования;
 основные виды информационных средств поддержки процесса
решения, принципы использования баз приемов устранения
противоречий, стандартных решений, указателей физических
эффектов.
уметь
 определять перспективность принципа действия, на котором
базируется анализируемый технический объект, уметь использовать
это знание для выбора наиболее перспективного направления развития;
 строить функциональные схемы исследуемых объектов, выявлять зоны
излишних затрат и решать задачи по их снижению;
 выявлять альтернативные пути выполнения функций, определять
наиболее эффективные из них, уметь переносить принципы решения с
одного объекта на другой;
 работать над поиском новых идей в коллективе, понимать функции
участников творческого процесса.
 использовать для активизации творческих процессов, основные методы
интуитивного, систематического и направленного поиска;
 проводить анализ внутреннего функционирования совершенствуемой
системы, выявлять задачи дальнейшего развития с применением
комплекса аналитических инструментов;
 формулировать задачи в уточненном виде, выявлять и разрешать
противоречия в рамках работ по поиску идей совершенствованию
системы;
 решать поставленные задачи, в том числе по прогнозированию с
использованием типовых структурных моделей, методик переноса
функций, использования базовых закономерностей развития систем.
владеть
 Техникой организации процесса разрешения сложных проблемных
ситуаций, планировать применение инструментальных средств и
контролировать эффективность процесса их использования.
 Навыками анализа проблемных ситуаций, выявления из них ключевых
задач и ранжирования этих задач;
 Техникой ускоренного решения поставленных ключевых задач, как
индивидуально, так и в составе рабочей группы .
В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие
компетенции:
1.Универсальные (общекультурные) способность/готовность:
 Знать и применять методы творческого поиска решений
изобретательских и нестандартных задач
 Выбирать оптимальное (рациональное) решение из множества
возможных вариантов
 Ставить задачу и разрабатывать пути (алгоритм) ее решения
2. Профессиональные способность/готовность
 Знать и применять методы и алгоритмы решения изобретательских
задач
 Применять параметрические и комбинаторные методы решения
изобретательских задач
 Искать нестандартные методы решения профессиональных задач
 Владеть методами решения изобретательских задач
4. Структура и содержание дисциплины
4.1 Аннотированное содержание разделов дисциплины:
Модуль 1. Психологические особенности научно-технического
творчества
 Основные этапы выполнения научно-исследовательских и опытноконструкторских работ.
 Этапы проектирования и их задачи.
 Творчество и его разновидности.
 Характерные черты научно-технического творчества: поиск решения в
условиях неопределённости, дефицит информации.
 Логика и интуиция как механизмы творческого процесса.
 Этапы творческого процесса изобретателя. Творческая личность,
творческие способности, творческий климат
 Составляющие творческих способностей
 Факторы, препятствующие творческому мышлению
 Особенности творческой личности
Модуль 2 Основы теории решения изобретательских задач
 Несостоятельность метода проб и ошибок для организации решения
инженерных задач
 Эвристика как наука о том, как делать открытия и изобретения.
 Объективная сторона творчества – переход технической системы из
одного состояния в другое по определённым законам
 Методы активизации поиска
 Ранжирование уровней сложности задач как начало научного подхода
к изучению изобретательского творчества
Модуль 3 Законы развития технических систем
 Противоречия как источник развития техники
 Изменение главных показателей технических систем во времени
 Зависимость показателей технического творчества от изменений во
времени основных показателей технических систем
 Законы и закономерности развития технических систем а
Модуль 4 Алгоритм решения изобретательских задач

Идеи советского инженера Альтшуллера Г.С., положенные в основу
алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ).

Использование законов развития технических систем

Построения алгоритма, позволяющего без перебора вариантов
сводить сложные изобретательские задачи к простым.

Правила, позволяющие выявлять в технической системе физические
противоречия

Средства управления психологическими факторами

Требования к формулировке задачи в АРИЗ

Схема решения изобретательской задачи

Программа «Изобретающая машина».
Модуль 5 Функционально-стоимостной анализ
 Основные положения функционально-стоимостного анализа (ФСА).
 ФСА как метод системного исследования объекта, направленного на
повышение эффективности использования материальных и трудовых
ресурсов.
 Главный экономический принцип ФСА – стоимостная оценка
функций объекта, новых решений, альтернативных вариантов, конструкций,
технологий, различных хозяйственных процессов.
 Этапы ФСА. Примеры полезных решений при использовании ФСА.
Модуль 6. Роль коллектива и личности в научно-техническом творчестве
 Социально-психологические и организационные проблемы
первичного творческого коллектива (ПТК)
 Ролевые позиции в ПТК
 Принципы формирования ПТК
 Принципы, повышающие отдачу ПТК
 Основные функции руководителя ПТК
 Рациональные соотношения между индивидуальной и коллективной
работой в ПТК
 Понятие научной школы
 Этика в научно-техническом творчестве
4.2 Структура дисциплины по разделам и видам учебной деятельности c
указанием временного ресурса в часах
Таблица 1.
Структура дисциплины
по разделам и формам организации обучения
Название
Аудиторная работа (час)
СРС Колл, Ит
раздела/темы
Лекц Практ./се Лаб. зан. (час) Контр. ого
Р.
ии м.
Занятия
1. Психологические
особенности научнотехнического
творчества
2. Основы теории
решения
изобретательских
задач
3. Законы развития
технических систем
4. Алгоритм решения
изобретательских
задач
5. Функциональностоимостной анализ
6. Роль коллектива и
личности в научнотехническом
творчестве
Итого
1
4
10
1
2
22
2
4
22
2
8
10
1
4
10
1
2
6
8
24
80
4.3 Распределение компетенций по разделам дисциплины
Таблица 2.
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения
№ Формируемые
компетенции
1.
З.4.4.
2.
З.4.5.
3.
У.1.2.
4.
У.4.4.
5.
У.7.4.
6.
У.9.1.
7.
В.4.4.
1
2
+
+
+
Разделы дисциплины
3
4
5
+
+
+
+
+
+
6
+
+
+
+
+
+
5. Образовательные технологии
Таблица 2.
Методы
IT-методы
Методы и формы организации обучения (ФОО)
ФОО
Пр.
Лаб.
Тр*.,
Лекц.
зан./
СРС
раб.
Мк**
Сем.,
К. пр.
Работа в команде
+
Case-study
Игра
Методы
проблемного
+
обучения.
Обучение
+
на основе опыта
Опережающая
самостоятельная
+
работа
Проектный метод
+
Поисковый метод
+
Исследовательский
+
метод
Другие методы
* - Тренинг, ** - Мастер-класс
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Тематика практических занятий (всего24 часов)
1. Применение методов активизации поиска 4 часа
2. Решение технических проблем с помощью программы «Изобретающая
машина» 10 часов
3. Выявление конкретных законов развития технических систем на реальных
примерах 4 часов
4. Решение технической проблемы по алгоритму «АРИЗ-77» 2 часа
5. Функционально-стоимостной анализ объекта дожимной насосной станции.
2 часа
6. Деловая игра «Проблемы взаимоотношений коллектива и личности в
научно-техническом творчестве» 2 часа
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной
работы студентов
6.1





Текущая СРС:
работа с лекционным материалом, поиск и обзор электронных
источников информации;
изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
подготовка к практическим занятиям;
подготовка к самостоятельным и контрольным работам;
подготовка к экзамену.
6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
(ТСР):

поиск, анализ, структурирование информации;

обработка и анализ статистических и фактических материалов по
заданной теме, выполнение расчетов.
6.2. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине
Темы индивидуальных заданий (задачи, подлежащие решению на
«Изобретающей машине»).
Задание 1. В длинных цилиндрических заготовках (длина 7000 мм,
диаметр 600 мм) строго по центру необходимо просверлить сквозное
отверстие диаметром 200 мм. Сверло для этой цели имеется. Но при
изготовлении первого образца обнаружилось, что сверло постепенно уходит
от центра. Как быть?
Задание 2. В сварочном манипуляторе поплавок находится в жидкости.
Для повышения скорости действия манипулятора желательно, чтобы
подъёмная сила была большой, когда поплавок должен подниматься, и
малой, когда его опускают. Как быть?
Задание 3. В стальной десятимиллиметровой плите просверлено
отверстие диаметром 6 мм. Требуется просверлить рядом ещё одно такое же
отверстие. Но расстояние между их центрами должно быть 4 мм, т.е.
отверстия должны перекрыть друг друга. Сверлить обычным способом
нельзя: сверло неминуемо поведёт в сторону первого отверстия, и заготовка
будет испорчена. Применять какой – либо кондуктор нельзя. Как быть?
Задание 4. В траншею укладывают бетонные трубы и засыпают
землёй. Как сделать, чтобы в случае потери документации можно было бы
быстро определить места прокладки труб без рытья котлована?
Задание 5. Деревянную опалубку для бетонных работ делают из досок,
которые скрепляют между собой гвоздями. Чтобы опалубка была прочной,
нужно гвозди забивать полностью, заколачивая в доски по шляпки. Потом
опалубку трудно разбирать – при вытаскивании гвоздей портятся доски. Для
облегчения вытаскивания гвозди надо бы забивать не до конца. Как быть?
Задание 6. Для длительных испытаний прочности деталей в условиях
агрессивной среды используют прочные камеры. К испытуемому образцу
подвешивают груз (массой 0,02 – 2 кг). Камеру герметично закрывают и
нагревают. Размеры камеры 400х300х300, толщина стенок 10 мм, масса 100
кг. Как определить момент разрыва образца? Сигнальное устройство внутри
камеры быстро выходит из строя.
Задание 7. Для дозирования агрессивных жидкостей применяют краны
из эластичных трубок и прижимных планок. Если приходится перекачивать
пульпу – взвесь твёрдых частиц в жидкости, то кран быстро забивается
твёрдыми частицами, выпадающими в осадок.
Задание 8. Для предохранения платы с радиодеталями от
климатических воздействий её покрывают лаком. При термосушке лакового
покрытия из платы выделяются микропузырьки газа, которые прокалывают
ещё не просохшую плёнку лака. В местах прокола при использовании платы
происходит ей разрушение. Для ликвидации таких проколов сушку ведут в
вакуумной камере, но такая сушка дорогая и сложная. Предложите более
эффективное решение.
6.3
Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы:

самоконтроль – регулярная подготовка к занятиям;

контроль со стороны преподавателя – текущий (еженедельно в
течение семестра – посещения лекций и практических занятий,
выполнения заданий на практических занятиях), рубежный
(ежемесячно) и итоговый.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов
Для выполнения самостоятельной работы студентам рекомендуется
воспользоваться списком основной и дополнительной литературы (п.9
рабочей программы).
6.4
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения
дисциплины
Для проверки полученных студентами знаний, умений и навыков
проводится текущий, рубежный и итоговый контроль.
Периодичность текущего контроля: еженедельно в течение семестра;
Периодичность рубежного контроля: 2 контрольные работы в течение
семестра (на 5-ой и 9-ой неделе);
Итоговый контроль: в конце семестра – экзамен.
Способы оценки:
рубежного контроля – письменная контрольная работа;
итогового контроля – собеседование.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
 Основная литература:
1. Альтшуллер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения
изобретательских задач. Новосибирск: Наука, 1986 г.
2. Муштаев В.И., Токарев В.Е. – Основы инженерного творчества. – М.:
Дрофа, 2005. – 254 с.
3. Голдовский Б. И., Вайнерман М. И. Комплексный метод поиска новых
творческих решений. Горький, 1979, 1980 г.
 Дополнительная литература:
4. Половинкин А. И. Основы инженерного творчества / Уч. пособие для
студ. вузов. – М.: Машиностроение, 1988
5. АльтшуллерГ.С. и др. «Поиск новых идей: от изобретательства к
технологии (Теория и практика решения изобретательских задач)
Кишинев Картя Молдовеняскэ, 1989.
6. Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход. Мир,
1981.
7. Баршай И. Л. и др. Исследования и изобретательство в машиностроении. –
Минск: Технопринт, 2003. – 237 с.
8. Литвинов Б. В. Основы инженерной деятельности: Курс лекций. М.:
Машиностроение, 2005. – 288 с
9. Орлов М. Основы классической ТРИЗ Солон пресс Москва 2005
10.Ревенков А.В., Резчикова Е.В. «Теория и практика решения технических
задач» Форум. Москва, 2008
11.Мусский С. А. Сто великих чудес техники. – М.: Вече, 2002. – 427 с.
12.Рыжков К. В. 100 великих изобретений. – М.: Вече, 2001. – 528 с.
13.Суханов Н. В. Изобретательское творчество. – Казань: Фолиантъ, 2003. –
212 с.
14.Уразаев В. Г. Путешествие в страну ТРИЗ. Записки изобретателя. – М.:
Солон-Пресс, 2003. – 128 с.
15.Голдовский Б. И., Вайнерман М. И. Рациональное творчество. – М.:
Речной транспорт, 1990 г.
 Программное обеспечение и Internet-ресурсы:
16.www.metodolog.ru
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для реализации дисциплины требуется компьютерный класс, проектор,
экран, маркерная доска.
Программа составлена на основе ФГОС
«Мехатроника и робототехника».
по направлению 221000
Программа одобрена на заседании обеспечивающей
интегрированных компьютерных систем управления
(протокол № ____ от «___» _______ 2011 г.).
Автор Н.М. Семёнов
Рецензент(ы) __________________________
кафедры