Глава 2 принципы, порождающие инновационные конструкторские решения

Изложение предлагаемой методики состоит из двух частей. Первая (общая) часть содержит рациональный вариант поиска принципов, альтернативных традиционным, реализация которых иллюстрируется примерами, открывающими новые направления развития формообразования конструкций (систем). Вторая часть посвящена инновационным конструкторским решениям, реализованным на основе полученных принципов с помощью системного алгоритма творческого мышления (САТМ). Здесь приведены основные принципы, а их системная реализация и рассмотрение дано в главах 2-3.

Здесь (в гл. 2) предложены принципы, на основе которых с помощью разработанного системного алгоритма творческого мышления получены инновационные конструкторские разработки. Они позволили открыть и разработать несколько новых направлений научного развития в области строительства.

Эти направление получило инновационную конструктивную реализацию в виде серии патентов. Пользуясь классическими понятиями творческого мышления, можно определить разработанную методологию как путь от общего (функционального) решения к многообразию частных — (конкретных) решений. Эта методология принципиально отличается от известных подходов, в частности теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) и различных методов принятия решений, которые ориентированы на поиск конкретных частных решений. Данная методология может быть полезна не только в области строительства, но и в других сферах техники.

2.1. Поиск альтернативных принципов

На первом этапе поиска необходимо, исходя из объективной потребности, проанализировать состояние развития проблемы и четко уяснить используемый традиционный принцип (подход), принятые ограничения и противоречия, раскрывающие его недостаточную эффективность (ограниченность) применения.

Второй этап – это определение (формулировка) альтернативного принципа, который свободен от основных противоречий и ограничений традиционного подхода, т. е. на функциональном уровне выявляются противоречия и ограничения и тем самым предопределяются принципиальные возможности (эффект, преимущества) его применения.

Третий этап нацелен на возможную реализацию альтернативного принципа на основе системного алгоритма творческого мышления (САТМ), т. е. на поиск структуры при конкретных условиях задачи. Отметим, что функциональная формулировка принципа содержит возможность многовариантных решений и выбора из них лучшего при изменении конкретных условий. Благодаря данной многовариантности, отвечающей за решение на функциональном уровне, открывается возможность разработки не одного, а целой серии изобретений.

В качестве иллюстрации данной методологии поиска альтернативных принципов приведем несколько примеров из опыта автора:

• Принцип управления конструкциями определен как альтернативный к традиционным неуправляемым конструкциям, позволяющий повысить их эффективность и надежность, в том числе за счет использования и преобразования части энергии внешнего негативного воздействия, а также перераспределения внутренней энергии деформирования.

• Принцип строительства на слабых грунтах, альтернатива которого состоит в использовании несущих свойств слабых грунтов без их предварительного усиления с помощью специальной техники.

• Принцип повышения сейсмостойкости зданий и сооружений с помощью внешней сейсмозащиты, которая традиционно не предусматривается. Традиционная сейсмоизоляция устраивается выше фундамента и поэтому допускает проникновение сейсмического воздействия внутрь здания.

• Модификация известного кибернетического постулата, указывающая на целесообразность совершенствования (доучивания) структуры системы на основе поступающей новой информации.

• Принцип строительства на пучинистых грунтах, основанный на совмещении несущих свойств конструкции и функции теплозащиты основания, он альтернативен раздельному использованию этих функций и утверждает новые конструкции фундаментов, обеспечивающие надежность при производстве работ и последующей эксплуатации.

• Принцип строительства зданий и магистральных трубопроводов на вечномерзлых грунтах, основанный на применении экологических конструкций, не нарушающих (сохраняющих) природное состояние легко ранимых вечномерзлых грунтов.

• Принцип применения нейросетевой технологии к некоторым строительным проблемам, которые трудно поддаются формализации, в частности, к проблемам нейропрогнозирования, доучиванию систем на основе передового опыта их эксплуатации и др.

Пример поиска. Пусть известен традиционный принцип (подход). Надо понять и выделить основную причину ограничения (гипотезу), на которой базируется этот традиционный подход (принцип). После этого нетрудно сформулировать альтернативный принцип, исключающий эту практику, это ответ на первый вопрос, что я хочу.

Например, нормативный традиционный подход строительства на слабых грунтах основан на усилении слабого грунта разными специальными способами, т. е. природные несущие свойства этого грунта не используются, а преодолеваются. Искомый альтернативный принцип позволяет использовать, хоть и небольшие, но природные несущие свойства грунта, это ответ на вопрос, что для этого нужно. Можно представить: невозможно ходить по глубокому снегу в традиционной обуви, но можно на лыжах. Это уже ответ на следующий вопрос, как это сделать, Так зарождаются изобретения, причем возможно в разных формах.