1. МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 РОЛЬ НАУКИ В СОВРЕМЕННОЙ ЖИЗНИ

Наступил XXI век, мы живем в начале этого века, века научных свершений, больших преобразований и надежд. Прошедший век это был век Научно-технической революции. Когда человек стремительно продвинулся в понимании загадок природы и самого себя - изучил строение атома, вышел в открытый Космос, высадился на другую планету - Луну, проник в тайну генов, создал компьютер, опустился в глубины Океана. Все эти достижения человек сделал благодаря работе в научной области, развивая свой интеллект и познания, все глубже познавая окружающий его мир, самого себя и забираясь глубже в просторы дальнего Космоса.

За последние сто лет, благодаря научным знаниям, человек изменил свою планету, создал огромную промьштенность, множество машин и устройств, многократно ускоривших и облегчивших его жизнь, изменился сам быт человека. Человек создал так называемую техногенную цивилизацию. Всем этим он обязан труду сотен и тысяч ученых, придумавших все эти новые устройства, машины, приборы и т.д.

Наука стала поистине движущей силой развития человечества. Человек окружил себя множеством приборов и машин, которые взяли на себя многие дела, которые человек выполнял сам. Человек создал транспортные средства, которые в считанные часы могут переместить его из одного уголка планеты в другой, преодолевая океаны и континенты. Средства информационных и коммуникационных технологий, созданные человеком, дают ему возможность за считанные секунды узнать то, что произошло за тысячи километров.

Ни один вид современного производства сейчас немыслим без применения научных знаний и достижений. В мире процветают только те государства, в которых сильно развиты научные исследования, которые имеют возможность применения в производстве новейших найкоёмких технологий и разработок. Стремительный подъем в последние десятилетия таких стран как США, Западная Германия, Япония, Южная Корея, Тайвань обусловлен именно тем, что в этих странах уделялось огромное значение развитию научных исследований и их оперативному внедрению в производстве.

В научной отрасли человеческой деятельности сейчас работает десятки миллионов людей, старающихся разгадать все еще не решённые задачи природы и мироздания. Научная деятельность имеет огромный престиж и привлекательность. Множество молодых людей хотят заниматься именно этим видом человеческой деятельности.

Деятельность человека в сфере науки наряду со своими неоспоримыми положительными моментами имеет негативные последствия, которые особенно отчетливо проявляются именно в последнее время. Научная и производственная деятельность привела к фактическому созданию человеком «второй природы», то есть человеческая деятельность приняла такие масштабы, что ее последствия могут уже оцениваться в планетарных масштабах.

Человечество ежегодно производит миллиарды тонн мусора, пластиков, вредных газов, металлов, химикатов и т.д, с другой стороны идет стремительное использование и уничтожение природных запасов планеты - угля, нефти, того же газа, леса и т.д., в утилитарных целях уничтожаются многие виды животных, растений и насекомых. Такая деятельность человека приводит к изменению климата, загрязнению Мирового Океана, высыханию морей и озер, Истощению земель, появлению новых болезней и т.д. Человечество создало ядерное, химическое, бактериологическое оружие, которое в считанные минуты может уничтожить все живое на планете В последнее время человеческая деятельность в результате достижений в науке стала приносить вред самому существованию человека как биологического вида на планете Земля. Природа жестоко мстит за пренебрежение к ней, только сейчас ясно видна пагубность старого лозунга «Человек не будет ждать милостей от природы, его долг взять их». Человек не может быть царем природы, так как он сам есть часть этой природы. Он создавался Природой на протяжении миллионов лет и за какие-то 100 лет хочет полностью изменить уклад своей жизни, пытается изменить свою природную среду, причем не всегда в лучшую сторону.

В последние годы человечество уделяет большое внимание разрешению возникших экологических проблем, во многих странах научные исследования в области экологии имеют приоритетное значение, проводится огромная организационная работа по улучшению экологической ситуации на Земле. Следует отметить, что эта проблема имеет глобальное значение для всех народов планеты, ее невозможно решить усилием нескольких, пусть даже и крупных государств. Первым, поистине мировым шагом к решению этой проблемы, является разработка Киотского протокола 1997 г., который предусматривает в течение ближайших лет снижение выбросов углекислого газа в атмосферу на 8% всеми государствами, подписавшими его. Правда, здесь необходимо отметить, что основные загрязнители атмосферы такие крупные государства, как США и Россия, пока от подписания протокола отказались, но проблемы глобального загрязнения заставят их отказаться от своих узких национальных интересов в пользу решения общей мировой задачи.

В создавшейся ситуации роль и ответственность науки возрастает многократно. В ближайшие годы человечество должно найти пути решения глобальных экологических проблем, появившихся вследствие его неразумной деятельности по применению полученных научных знаний.

Увеличение роли науки проявляется в таком явлении как глобализация, которая все больше и больше заявляет о себе. В связи с бурным развитием промышленности, средств связи, транспорта, торговли государства все более и более сближаются, происходит их фактическое слияние. Например, страны Европы, создавшие Европейский Союз, в котором нет границ, действует общая валюта, общий парламент, суд и т.д. Конечно, такое сближение приносит большую пользу народам, так как упрощает перемещение людей, товаров, услуг, финансов. Но, с другой стороны, явление глобализации ведет к нивелировке народов, стандартизации всего и вся. Уже сейчас многие люди

беспокоятся, что этот процесс может уничтожить национальные особенности стран, населяющих их народов, их колорит и непохожесть. Большие и сильные страны навязывают свой образ жизни малым странам, поглощают их экономику. Наука и здесь должна найти компромиссный вариант решения этой проблемы.

Человек с большой осторожностью должен применять полученные научные знания, так как они в разных руках могут принести или большую пользу, или огромный вред. Действительно, возможности науки, ее достижения в последнее время достигли такого уровня, что наука применяется в таких областях жизни человека, природы, что она может оказывать огромное на них воздействие. Например, достижения генной инженерии. С одной стороны, изменение генов способствует появлению новых полезных для человека видов животных и растений, но, с другой стороны, могут появиться новые формы жизни, неизвестные ранее на планете, новые вирусы, бактерии, бороться с которыми человек не умеет, могут появиться монстры - животные и, что самое страшное, монстры- люди. Эта проблема ответственности науки всегда волновала людей, но в последнее время она становится все острее. Человечество не должно уподобиться ученому из романа Г.Уэлса «Остров доктора Моро», которого убили собственные подопытные животные, из которых он делал монстров полуживотных-получеловеков.

Прогресс научного движения нельзя остановить, требуется ввести научные работы в русло получения полезных для всего человечества знаний, и постараться пресекать научные работы, направленные во вред. Этические проблемы научных исследований должны стоять наравне с чисто научными. Настоящий ученый всегда должен отдавать себе отчет, что дадут его исследования людям, обществу, как они будут использоваться. Он должен исключить возможность применения своих достижений во вред человеку. Ученый всегда должен оставаться Гражданином своей страны, своего народа. В романе Ж. Верна «Равнение на флаг» француз-ученый профессор Рок считает, что главное создать научное достижение и заработать на этом деньги. Ради этого он продает свое изобретение новый вид мощной торпеды бандитам-пиратам, которые начинают шантажировать весь мир. Но в последний момент, ученый видит на одном из боевых кораблей, которые приближаются к острову, на котором размещена база пиратов, флаг Франции, его Родины. Он понимает, что сейчас все эти корабли, и люди которые находятся на них, будут уничтожены, оружием, которое создал он. В нем просыпается гражданская совесть, ответственность ученого. В последний момент он взрывает свое оружие вместе со всем островом и самим собой. Роль ученого, его гражданская позиция, показаны в таких известных произведениях литературы, как «Промелькнувший метеор» С. Муканова, рассказывающий о судьбе великого казахского ученого и гражданина Ч.Валиханова, «Аэроусмит» С. Льюса, «Открытая книга» В. Каверина, повествующие о работе ученых микробиологов и т.д.

1.2 МEТОДОЛОГИЯ НАУЧНОЙ РАБОТЫ

Современная наука является сложным видом трудовой деятельности человека, требует огромного напряжения как умственных, психических, так и физических сил человека. Наука была и остается сложной сферой деятельности, требует больших информационных знаний, умений и навыков. Основой плодотворной деятельности на научном поприще, кроме информационной насыщенности, является знание основной методологии научной работы.

Перед современным исследователем-ученым стоит задача определить наиболее правильный подход к разрешению той или иной научной проблемы. Стихийный поиск такого подхода требует много времени и сил, причем это часто не приводит к правильному решению.

Кроме того, в настоящее время необходимо не только правильно сформулировать вопрос, определить характер ответа на него, но знать и предвидеть результаты практического использования результатов научного труда. Результативность научного труда в значительной мере зависит от знания и умения применять методологию научного труда.

Существует три уровня научной методологии - философский, общенаучный и конкретно-научный. Какой-либо резкой границы между ними не существует, они плавно переходят друг в друга и взаимно дополняются.

Философия как методология вооружает исследователя знанием наиболее общих законов развития природы, общества и мышления, позволяет охватить мир в его целостности, определить место и связи изучаемой проблемы среди множества других.Общенаучная методология позволяет овладеть некоторыми общими законами и принципами исследования, эффективными в различных областях знания, например в естествознании, технике и т.д. Естественно конкретно-научная методология отражает сумму закономерностей, приемов, принципов, эффективных для исследования узкой области конкретной научной дисциплины, например - биологии, математики и т.д.

Важное значение для плодотворной научной деятельности имеют также общееобразование, культура, общественная активность.

Совреенная методология включает в себя систему знаний объективных законов развития природы и систему соответствующих качеств самого исследователя. Эти две стороны единого познания взаимосвязаны, взаимодействуют друг с другом, от их эффективного взаиомотношения зависит результативность и полезность конечных результатов работы ученого.

Одной из главных частей научной методологии является знание конкретной области исследования, то есть профессиональные знания.Превое и одно из основных требований научной методологии является постоянное и планомерное повышение уровня профессиональных знаний. Для этого необходимо, начиная со школы, повышать свою грамотность в научных дисциплинах, быть всесторонне образованным человеком.

Другой, не менее важной частью, научной методологии является философия. Само по себе знание философских истин обогащает интелект.

Философия пронизывает нашу жизнь, так как человек, какой деятельностью он бы не занимался, неизбежно опирается на весобщие категории, общие понятия и особенные принципы, выработанные им самим, заимствованные из окружения или же усвоенные из опыта предыдущих поколений. Пренебрежение знаниями основных законов философии в конечном итоге может привести исследователя в болото псевдонаучных теорий, научные истины начнут подменяться шарлатанскими выводами и теориями, которые не имеют ничего общего с настоящей научной деятельностью.

Эффективность научной работы в значительной мере зависит от широты кругозора, образованности, общей информационной культуры. Высокий уровень развития и необычайная сложность современной науки лишают человека знать всё и вся. Редким, лишь особо одаренным людя удается в наши дни сказать новое слово сразу в нескольких направлениях одной научной дисциплины, не говоря уже о разных научных дисциплинах. Узкая специализация современного исследователя – вынужденное явление, имеющее свои положителные и отрицательные стороны. Она позволяет достич определённых результатов в разработке отдельных, частных вопросов и нередко затрудняет общее глобальное движение науки, создание обобщающих, основопологающих теорий. Кроме того, узкая специализация в конечном итоге может привести к творческому тупику, так как учёный либо исчерпывает проблему, либо утопает в ней.

Начинающий ученый должен гpамотным эрудированным человеком, причем во многих областях знаний. Обучаясь в средней школе, Вы должны усвоить основные базовые зиания, которыми должеи обладать любой грамотный человек, считающий себя современным и передовым. Некоторые, молодые люди, увлекающиеся техникой, считают, что изучение литературы, истории, биологии им не надо, не ходят на занятия по этим предметам, считая эти занятия потерей времени. Другие учащиеся, увлекающиеся гуманитарными предметами, наоборот, не любят занятия по точным наукам - математике, физике, черчению и т.п.

Это глубочайшее заблуждение, современный ученый не должен замыкаться только в рамках тех научных дисциплин, в которых он работает. Этим он сужает область своей фантазии, полета своих мыслей, обедняет свою жизнь. Давнишний спор физиков и лириков показал, что не должно быть чистых физиков и чистых лириков.Человек науки должен быть комплексной многогpaнной личностью. Всем известно, что многие великие ученые, кроме своей основной работы занималисъ и другими делами, в которых также достигли некоторых успехов. Например, А.Энштейн хорошо играл на скрипке, Д. Менделеев занимался вопpocaми метрологии и стандартизации, химик А. Бороднн прославнлся и как велнкий композитор. Одним из важнейших моментов научной работы является выдвижение новых идей и разработка гипотез. Когда ищут новую, пока ещё не известную, но существующую закономерность о ней высказывают какое – то предположение, которое в дальнейшем может оказаться верным, а может и ложным. Гипотеза - научное предложение – является неизменным спутником

ученого в его работе. Настоящий ученый не может обойтись в своей работе без воображения, фантазии, догадки. Без воображения, фантазии, изобретательности, способности придумывать новые идеи в науке результатов не добиться. Одна логика, терпеливость, трудолюбие способны привести к новым идеям, подобно тому, что, владея одной грамматикой, нельзя написать поэму. Построение гипотез - это закономерный этап в развитии научного творчества. Гипотеза рождается из противоречия между существующей теорией, научным понятием и экспериментом, но не следует забывать, что любая, даже самая пионерская, гипотеза, базируется на существующих знаниях и связана с ними. Однако новая гипотеза соответствует прежним знаниям не полностью, какие-то ноложения устаревают и отмирают, заменяясь более новыми и отвечающими в более полной мере реалиям окружающего мира. Развитие науки время от времени с неизбежностью приводит к пересмотру сложившихся ранее теоретических представлений, выдвижению новых идей и положений.

Для грамотного выдвижения новых идей и разработки гипотез необходимо научное предвидение, то есть ясное понимание хотя бы основных направлений развития научных идей. Достоверное предвидение возможно, если оно опирается на научные знания.

Наиболее распространенным методом предвидения является экстраполяция, согласно которой известные законы переносят на такие явления, которые еще не известны. Экстраполяция - это распространение знаний об одной предметной области на более широкую сферу действительности, еще не освоенную наукой.

Научные законы по типу бывают: эмпирические, теоретические, структурные, статистические, динамические, количественные и качественные.

Эмпирические законы базируются на экспериментах и наблюдениях. Эти законы не являются столь глубокими как теоретические, но прогнозы- предвидения, сделанные на их основе отличаются высокой степенью достоверности. Примером такого предвидения служит нахождение законов геометрической оптики-закона отражения и преломления.

Теоретические законы более глубже и полнее выражают соответствующие объективные законы природы, нежели эмпирические закономерности, следовательно, эти законы обладают большей прогностической мощью. Примером такого прогноза является открытие такого явления, как отклонение луча света при прохождении вблизи крупного небесного объекта (теория относительности А.Энштейна).

Значительные предсказательные возможности имеются у структурных законов. Вскрывая существенную связь между элементами, какой-либо системы, эти законы дают возможность предсказать существование неизвестных компонентов в этой структуре и их взаимоотношения. Примером такого предвидения является периодический закон химических элементов Д.И.Менделеева.

Большое место в науке занимает проблема соотношения прогнозов, основанных на таких типах законов, как динамические и статистические.

Динамические - это законы науки, которые дают возможность на основе знания начального состояния объекта и внешних условий, в которых он находится, однозначно предсказать его состояние в любой момент времени.

Статистические закономерности относятся к совокупности объектов, то есть к множеству однородных объектов, описывая их поведение как целого элемента. Поведение отдельного элемента в этом множестве является случайным и может быть описано с долей вероятности и не однозначно. Главная задача статистического прогноза является предсказание поведения множества однородных объектов, не вдаваясь в характер поведения каждого отдельного элемента. Вероятностный характер статистического предвидения не умаляет его ценности. Данные предсказания не являются менее полными или менее правдоподобными, чем предсказания, ocновaнные на динамических законах. Предсказания, основанные на статистических законах, широко применяются в астрономии, социологии, медицине, биологии и т.д.

Качественно формулируемые закономерности вскрывают лишь общие тенденции развития явлений. Эти законы не могут быть выражены на языке математики и формулируются в общем виде, без приведения каких-либо конкретных цифр. Количественные законы формулируются на языке математических формул и уравнений. Формальный математический аппарат, с помощью которого выражаются количественные законы, даёт возможность достичь высокой точности предсказаний.

Научная работа обязательно должна быть связана с практикой. Это не значит, что от исследователя требуется незамедлительное применение своих разработок в производство. В этой связи ученый должен иметь хотя бы небольшие общественно - организаторские способности. Само по себе научное достижение, как бы оно ни было полезно, современно и необходимо, может не найти практическое применение, если не проводить соответствующей информационной, разъяснительной, организационной работы. Следовательно, сам исследователь должен уметь активно способствовать материализации своих идей, выступать организатором, популяризатором, пропагандистом своих разработок.

Подлинное творчество неразрывно связано с борьбой идей. Было бы наивно думать, что часто случается с молодыми учеными, что их новая идея или научный результат тут же будет признан. Любая новая идея, теория требуют не только осознания ее самим автором, но и убедительной аргументации при ее разъяснении. Новая мысль возникает не на пустом месте. Она должна вытеснить старую, занять ее место в системе знаний. Как известно, старое весьма устойчиво и без борьбы своего места не уступит. Кроме того, новое никогда не появляется в одиночку. Возникают различные его варианты, и предпочтение, которое может быть отдано тому или иному из них, в значительной мере определяется личными качествами автора, его способностями отстаивать свои мысли и убеждения. Пропаганда и защита своих научных идей - это не только долг ученого, но и необходимое условие эффективности его работы. Оттачивая свои полемические способности, ученый одновременно высвечивает суть обсуждаемой проблемы, находит новые идеи,

глубже раскрывает тему исследования. В науке, как и в жизни вообще, умение наступать и защищаться столь же необходимо, как и профессиональные знания.

1.3 ВИДЫ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

По своему масштабу научная работа может решать фундаментальные и прикладные задачи. Фундаментальная наука решает глобальные вопросы природы и окружающего нас мира, предметом ее исследования являются самые общие вопросы построения мира и вселенной. К данной науке неприменимы какие либо экономические критерии, здесь не ставится вопрос практического использования полученных результатов в ближайшее время.

Прикладная наука решает более земные практические задачи, опираясь на достижения фундаментальной науки. Здесь практическое использование результатов является одним из основных, то есть начиная исследования необходимо сразу ответить на вопрос: кому это надо? Четкой грани между фундаментальными и прикладными науками провести невозможно, поскольку, являясь источником проблем для фундаментальных исследований, прикладная наука в своем развитии и обобщении зачастую переходит в фундаментальную.В то же время, обогащенные новыми фундаментальными идеями прикладные науки стимулируют постановку и разрешение крупных проблем хозяйственного и производственного значения. По характеру работы прикладная наука может быть теоретической и эмпирической.

Теоретическая наука характерна теоретическими исследованиями, то есть здесь результаты получают путем сбора информации в литературных источниках, ее обобщением, анализом, обработкой, проведением расчетов, выдвижением новых идей и разработкой гипотез. Такой характер научной работы называется дедуктивным методом. Самым известным стороником этого метода, как известно, был знаменитьш сыщик Шерлок Холмс. Это он говорил: «Для раскрытия этого преступления мне необходимо мое удобное кресло, несколько трубок табаку, и я раскрою это дело, не выходя из комнаты» Основная работа проводится в голове исследователя, за письменным столом, компьютером. В этом виде научной деятельности очень важны творческие способности человека, его информационная насыщенность, способность выделить из огромного потока информации ту ее часть, которая в дальнейшем позволит сделать новые выводы и дать новые оригинальные идеи. Внешне работа в этой области заметно мало, человек занимающийся такой наукой может просто целыми днями сидеть за столом или лежать на диване и, по мнению окружающих, просто бездельничать, но он в это время работает, вернее, работает его мозг. В это время происходит обработка собранной информации, выделение ее сущности, обработка и появление новых идей. Такой исследователь может работать в любое время - в автобусе или автомашине по пути на работу, на даче, в магазине, в бане, как Архимед, и даже во сне, как Д.И.Менделеев, хотя последнее утверждение, скорее всего шутка. Именно так были созданы многие основные законы науки, например в физике, математике и т.д.

Такой вид деятельности достаточно рискован в смысле получения результатов, так как в значительной степени, как уже было указано зависит от самой личности человека, от его творческих способностей, умения фантазировать, находить в обыденных явлениях необычные непонятные факты на основе которых предлогаются новые идеи. Поэтому бывает, что затратив уйму времени, исследователь не получает никаких результатов или получает отрицательные результаты. Теоретическая наука в свою очередь делится на аналитическую и изобретательскую.

Аналитическая наука представляет из себя в основном расчетные действия по математической обработке известных научных понятий и законов, целью такой деятельности является получение количественных характеристик этих эффектов и законов. При этом преследуется цель получения математических зависимостей с последующим предсказанием поведения объектов исследования при различных условиях, возникающих при её реализации.

Теоретическая наука мало нуждается в обеспечении, каким - либо специальным оборудованием и помещениями, исследователь, в общем, не зависит от чьей-либо помощи, все, что ему необходимо он в принципе может обеспечить себе сам. Поэтому теоретическая наука очень часто является наукой одиночек, то есть даже отдельный ученый может давать очень неплохие результаты.

Изобретательская деятельность состоит в нахождении совершенно новых решений новаторского характера, открывающих новые возможности, значительно повышающих требуемые параметры объекта исследования, способствующих появлению новых доселе неизвестных свойств объекта. Для такой деятельности мало иметь большое информационное обеспечение, то есть много знать, необходимо иметь большие творческие способности, фантазию, умение мыслить неординарно, не так как все, не быть скованным авторитетом известных решений. Но именно такие решения могут двинуть научную мысль далеко вперед, открыть для нее новые горизонты и перспективы, вывести из тупика устаревших идей.

Эмпирическая (экспериментальная) наука характерна проведением большого количества практических опытов для получения новых результатов и идей. Основной поток информации здесь получается из результатов проведения опытов, практической деятельности в лаборатории на специально для этого создаваемых установках. Такой метод научной работы называется индуктивным. В этом виде деятельности обязательно большое терпение, целеустремленность, способность не поддаваться неудачам, которые часто встречаются во время проведения опыта, желание годами проводить трудоемкую рутинную физическую работу. Например, великие физики Пьер и Мария Кюри вручную переработали более 6 тонн отходов урановой руды и нашли новый химический элемент радий.

В этом виде научной деятельности элемент творчества, фантазии присутствует меньше, чем в теоретической деятельности. Также про ведение такой работы требует наличия лабораторного оборудования и условий для

проведения опытов. Поэтому такой вид научной деятельности обычно имеет коллективный характер. Для работы необходимо большое материальное обеспечение - это специальные приборы, машины, стенды, реактивы, индикаторы, посуда, образцы и т.д., результаты работы в значительной мере зависят от качества этого обеспечения и своевременности его доставки. Индивидуальность самого исследователя при такой работе заметна меньше, чем в теоретической науке, также одиночки здесь встречаются редко, так как объем чисто физической работы очень велик и обычно он не по силам одному человеку. Эмпирическая наука содержит наименьший риск в получении результатов и обычно предсказуема на довольно длительный срок. Задача исследователя состоит в проведении серии опытов и выявлении зависимостей вводимых параметров и получаемых данных.

Теоретическая и эмпирическая наука взаимно дополняют и обогащают друг друга, являясь необходимыми элементами познания нового. Движение науки, основанное только на практических опытах, приводит к загромождению деталями и потере общей перспективы. С другой стороны научные разработки, основанные только на теоретических умозаключениях часто приводят к схоластике, полному отрыву получаемых идей от реальности и практической целесообразности. Каждому исследователю необходимо найти оптимальное соотношение этих двух компонент научной работы.

По объекту исследования наука делится на естественные и гуманитарные.

Естественные науки изучают объективно происходящие в мире процессы, характер протекания которых не зависит от воли человека. Эти процессы многократно повторимы при обеспечении неизменных условий их протекания и существуют неограниченное время. Это такие науки, как физика, химия, биология, медицина и т.д. Выводы научных исследований в таких науках абсолютно объективны, они не зависят от личности исследователя, его мировоззрения. Они подчиняются только абсолютным законам природы и существуют всегда, пока существует мир.

Гуманитарные науки изучают процессы, связанные с духовной жизнью человека и зависящие от воли человека, его развития, времени и места в котором он живет. Это такие науки, как история, филология, лингвистика и т.д. Данные науки более субъективны, их выводы сильно зависят от личности человека, методов исследования, времени и места исследования. При работе в данной науке от ученого иногда требуется большая гражданственность и честность в своих выводах. Это связано с тем, что раз исследования связаны с духовной жизнью человека, которые могут трактоваться по-разному, с разных позиций, выводы могут искажаться в угоду каким-то политическим, этническим, экономическим интересам. Например, историческая наука, оценка и действия какого-либо исторического лица могут рассматриваться поразному, в зависимости от политических взглядов существующих на данный момент и общей ситуации в стране. Каждый молодой человек, желающий заниматься научными исследованиями должен определиться, какой научной деятельностью

он хочет заниматься, что ему ближе и интереснее, к чему больше способностей и соответствует характер.

1.4 СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД

Увеличение сложности научных технических задач и изменение масштабов человеческой деятельности, характерные для современного этапа развития науки и техники, привели к качественным изменениям в подходе к решению многих научных задач. При разработке крупных энергетических, радиотехнических, информационных, вычислительных и других сложных комплексов приходится рассматривать проблемы, относящиеся не только к особенностям функционирования отдельных устройств, но также и к свойствам всей системы в целом.

Характерной особенностью сложной большой системы является наличие огромного числа взаимосвязанных элементов и взаимодействующих компонентов. Поэтому многие технологические процессы, особенно оснащенные средствами механизации трудоемких работ и автоматизации управления производственными циклами, также необходимо рассматривать как сложные системы.

Принцип, подчеркивающий значение комплексности, широты охвата, четкой организации и взаимосвязи в исследованиях, планировании и проектировании, получил название системный подход, то есть такой метод исследования, при котором учитывается большое число факторов, определяющих работу того или иного технического объекта, устройства, деятельности живого организма, ход общественного явления или процесса. Системный подход предполагает, что наряду с технико-эксплуатационными параметрами функционирования производственной системы учитываются экономические, социально-политические, экологические, биологические, морально-этические и другие факторы.

Вообще системный подход требует прослеживания как можно большего числа связей, причем не только внутренних, но и внешних, с тем чтобы не упустить действительно существенные факторы, а также оценить их эффекты. В пределе должны быть учтены все существенные факторы, от которых зависит функционирование данного устройства или процесса и все их воздействия на сам процесс, и окружающую среду. Поскольку никогда нет полной уверенности, что действительно учтены все определяющие факторы, остается говорить, что по крайней мере их должно быть много, а в идеале все факторы.

Все факторы (как учтенные, так и не учтенные) действуют одновременно и являются взаимосвязанными, взаимозависимыми и взаимообусловленными. Поэтому изменение какого-либо одного фактора, который взят отдельно, само по себе кажется незначительным, может служить непосредственной причиной цепи изменений других, иногда очень многих и важных факторов. Это приведет к тому, что работа технического устройства, ход данного явления, деятельность организма и т.д., короче функционирование всей системы в целом может быть

нарушено, ее работа начнет развиваться по совершенно непредсказуемому сценарию.

Определение системы может быть сделано двумя принципиально разными способами:

1) прямым или конструктивным определением, то есть путем явного описания строения соответствующего объекта.

2) косвенным или описательным путем.В повседневной жизни и в научных исследованиях описательное

определение встречается чаще, особенно на начальном этапе работы. Однако на следующем этапе встает задача преобразования описательного определения в конструктивное, так как только оно дает доказательство его реального существования, тогда как косвенное определение может описывать и несуществующие объекты, например «вечный двигатель» и т.д.

Конструктивное определение производственной системы основано на выделении системы из ее окружения по какому-либо системообразующему признаку, в качестве которого чаще всего выступает цель системы. Таким образом, получается следующее функциональное определение системы:

«В систему из бесконечной среды включаются все те и только те элементы, которые необходимы и достаточны для её функционирования, обеспечивающего достижение поставленной цели».

Следовательно, из системы исключаются не только внешние элементы, но и те элементы, которые вещественно входят в состав технического устройства или биологического организма, но для достижения конкретно поставленной цели функционально не нужны.

Что включать и что не включать в систему, определяется характером проблемы, для разрешения которой она образуется.

Точное определение целей системы является логической основой рассмотрения любых систем. Цель очень важна, так как именно она определяет планирование новых предприятий, создание новых машин, медицинских препаратов, технологий и т.д. выбрать «правильную» цель конструирования важнее, чем сконструировать саму «правильную» систему. Поскольку «неправильная» система это не лучшая и не оптимальная система, но которая все - таки выполняет поставленные цели, хотя, может быть, не самым совершенным образом. Если же выбрана неправильная цель, то система будет не та, которую ожидает исследователь: как бы совершенна и удачна не была ее конструкция, она не будет соответствовать предъявляемым требованиям, то есть цель окажется невыполнимой. Хорошая формулировка цели сама по себе содержит направление ее достижения. Недаром говорится, что правильно поставить задачу - это наполовину решить ее. Уяснить, в чем заключается задача - это значит существенно продвинуться на пути ее решения и, наоборот, неправильно понять задачу - значит направить дальнейшую работу по ложному пути. Четкая постановка цели - это ключ к получению хорошей системы, одна из гарантий успешного выполнения, так как она направляет всю работу, устанавливает для нее критерии качества, определяет способы оптимизации и правила выбора между возможными вариантами.

Постановка цели - это трудный и неоднозначный процесс. Трудность формулировки цели вызвана, в первую очередь, тем, что цель является общественно-исторической и социальноэкономической категорией и может существенно меняться в зависимости от развития общества, от роста его возможностей и соответственно от изменения его потребностей. Происходит это из-за того, что для достижения цели необходимы оборудование, материалы, транспорт, квалифицированные работники и т.д. нужны ресурсы, а их запасы обычно ограничены. Поэтому цели могут ставиться только необходимые в данное время и реальные для выполнения. Нет необходимости говорить, что постановка нереальных, пусть даже очень красивых и заманчивых, целей является просто разговором и ничего кроме вреда принести не может.

Для выбора цели имеются научно обоснованные методы, которые могут помочь при определении и которые можно использовать для их четкой формулировки и выяснения предпочтения одних целей перед другими. В основе всех таких методов лежит анализ и использование математических моделей.

Анализируя с помощью математических моделей положения, возникающие в результате задания тех или иных целей (иными словами, проигрывая различные ситуации на моделях), можно выяснить потребность в ресурсах, необходимых для достижения целей, изучить возможности использования разных методов проведения процесса и получить другую информацию, позволяющую 1) отбросить нереальные цели 2) определить взаимное предпочтение целей и в конечном итоге сделать обоснованный выбор цели.

Системный анализ - это совокупность научных методов и практических приемов разрешения сложных проблем: технических, экономических, естественных и т.д. Характеризуется системный анализ за использованием новых физических явлений и не специфическим математическим аппаратом, а в первую очередь упорядоченным и логически обоснованным подходом к решению проблемы. Он служит способом упорядочения и более эффективного использования знаний, опыта и даже интуиции специалистов в постановке целей и принятия решений по возникающим проблемам.

Цель процесса часто указывается очень расплывчато. Это объясняется тем, что интуитивно цель ясна, она связана с желанием как-то улучшить существующее положение, получить новые изделия, усовершенствовать технологию, но выразить ее четко, а тем более в каких-то количественных мерах часто очень затруднительно. Многие факторы, особенно связанные с такими понятиями как эстетика, репутация, престиж, квалификация и т.п. не имеют естественной шкалы для точного измерения, оценка этих факторов субъективна и неоднозначна. Но именно эти понятия часто выступают как факторы мотивации постановки цели. Многие факторы не только не имеют естественной шкалы для измерения, но в принципе не соизмеримы друг с другом. Так, например, не соизмеримы между собой безопасность и стоимость, между подобными параметрами не может быть обычных арифметических операций.

1.5 ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙВ настоящее время, когда развитие науки и техники достигло

значительных высот, стремительно растут масштабы производства, деятельность человека все более и более значительно влияет на окружающую его природную среду, последствия принимаемых решений, как в управлении, так и при введении в действие каких-либо технических новшеств могут оказывать значительное влияние на судьбы большого количества людей, изменять условия их жизни. В этом случае крайне необходимы рекомендации по правильному и научно обоснованному выбору варианта решения.

Типичная ситуация такова: организуется какое-либо дело, которое может быть осуществлено разными способами, необходимо выбрать одно решение из некоторого ряда. Какой вариант выбрать? Каждый вариант обладает какими - то преимуществами и какими-то недостатками, причем в силу сложности обстановки не ясно, какой из возможных вариантов лучше других. Для этого организуется серия математических расчётов. Их задача - помочь исследователям, принимающих решения, сдедать правильный выбор.

Такие методы, помогающие найти правильный лучший вариант, называются исследование операций. Исследование операций широко применяется в области управления всевозможными объектами, выработке наиболее оптимального пути достижения цели при руководстве большим объектом, включающим множество составляющих, например запуск большого технологического процесса. Операцией называется комплекс решений, объединенный общим замыслом и направленных на достижение поставленной цели. Операция является управляемым решением.

Для осуществления операции необходимы материальные ресурсы: материалы, оборудование, финансовые средства, работники и т.д., но обычно количество ресурсов ограничено. Поэтому первая задача заключается в том, чтобы найти такой способ действия, то есть так распределить, имеющиеся ресурсы, чтобы добиться достижения цели с максимальным эффектом. Задачей исследователя в этом случае является сравнение получаемых результатов при разных стратегиях решения, поставленной задачи, и выбора наилучшей.

В зависимости от того, какой информацией располагает, исследователь, принимающий решения, условия принятия решения меняются и изменяются программы и проекты, применяемые для выработки рекомендаций. Если известны все действующие в системе факторы, то есть отсутствуют случайные воздействия, то это будет принятие решения в условиях определеноости. Когда решение может привести не к определенному исходу, а к одному из множества возможных с разными вероятностями их осуществления, то принимающий решение рискует получить не тот результат, на который он рассчитывал. Поскольку исход каждой конкретной реализации случаен и поэтому заранее точно не предсказуем, метод называется принятием решения в условиях риска.Если же исход операции зависит не только от стратегии, избранной исследователем, но и от ряда факторов, не известных в момент принятия

решения, то такая задача называется принятием решения в условиях неопределенности.

В общем случае цель операции выражается в стремлении к достижению максимального значения критерия эффективности, то есть К mах.При наличии неопределенности это уже не строго математическая задача, которая дает однозначное решение. Теперь она должна быть сформулирована следующим образом:

«При заданных ограничениях А1, А2,..., Ап найти такие элементы воздействия U1, U2,..., Uk, которые с учетом случайных воздействий Р1,Р2, … Рr

по возможности обеспечивают максимальное значение критерия эффективности К mах».

Теперь нет уверенности в том, что можно будет получить решение, а если оно будет получено, то нет гарантии в том, что оно будет единственно правильным. Именно поэтому в формулировке задачи приходиться делать оговорку «по возможности».

В исследовании каждой операции можно выделить шесть этапов: 1) постановка задачи, 2) построение математической модели явления или операции, 3) анализ модели и получение решения, 4) проверка адекватности модели явлению и анализ качества решения, 5) корректура модели и решения, 6) реализация результатов решения.

Постановка задачи является одним из наиболее ответственных этапов исследования операций. Изучаемые операции, как правило, не изолированы. Они связаны с другими операциями и явлениями, которые в настоящий момент не выявлены в достаточной мере или не учитываются при работе. Осознание операции и ее цели, анализ факторов, относящихся к ней, соизмерение важности имеющихся ресурсов дают основание исследователю отделить более важное от менее важного и сформулировать условия для создания математической модели процесса или операции.

После создания модели производится ее анализ и решение. Результаты, полученные при этом, обычно не могут сразу быть непосредственно рекомендованы для практической реализации.

Математическая модель лишь частично отражает реальную действительность с достаточной долей достоверности. Правильность полученного решения с использованием математической модели можно оценить, сравнивая отдельные фрагменты решения с данными, полученными в экспериментальном порядке в реальной обстановке. На основании этой работы в структуру математической модели вводятся поправки, максимально приближающие модель к реальной ситуации. Работы по исследованию операции имеют смысл, если они применяются и используются в практическои деятельности. Для этого очень важно представить результаты работы в понятном и наглядном виде для потребителя, показать ему преимущества нового в планировании процесса или проектировании технологии.Решения, полученные на основе исследования операции имеют элемент некоторой вероятности, так как они получаются при изучении модели, которая не может учесть все факторы, влияющие на конечный результат процесса,

причем многие факторы просто невозможно предвидеть заранее, так как они являются случайными процессами. Таким образом, при разрешении проблем, возникающие в реальной жизни, математическая теория и научно обоснованные методы не дают точного решения. Сложность задач принятия решений в условиях определенности зависит от того, какова природа неизвестных факторов. По этому признаку они делятся на два класса:

Стохастические задачи исследования операций, когда неизвестные факторы представляют собой случайные величины, для которых известны законы распределения вероятностей и другие статистические характеристики, неопределенные задачи исследования операций, когда неизвестные факторы не могут быть описаны статистическими методами. Приведем пример стохастической задачи исследования операций. Исследователи разработали новый медицинский препарат, они не знают точно какие пациенты будут использовать его, каков их возраст, вес, пол, состояние здоровья и т.д., требуется принять решение эффективной дозы и времени ее принятия. Характеристики случайных факторов могут быть получены статистическим путем. На основании этих факторов будет принято решение о дозе и времени принятия препарата. Показатель эффективности в данном случае, приносящий от случайных величин, также будет случайной величиной, другими словами, в некоторых случаях препарат будет очень хорошо помогать выздоровлению, в некоторых не очень, а могут быть реальные случаи, когда он будет приносить вред. В таких случаях за показатель эффективности лучше всего принять среднее значение, и выбрать такое решение, при котором это значение принимает экстремальное значение. В нашем примере за такой показатель эффективности препарата можно взять не количество больных из сотни, которым препарат действительно помог, применяя дозы и время приема препарата, получить максимально большое число.

2 ОРГАНИЗАЦИОННО – ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

2.1. Инициатива и преодоление инерцииВ основе плодотворной работы ученого лежит творческий подход и

изобретательность. В результате творческого процесса появится нечто новое, что-то такое, чего раньше не было. Ученый может иметь свежий взгляд. Он должен уметь в обыденном, много раз повторяющемся и всем известном процессе, увидеть что-то новое что до него никто не замечал. Иногда это новое кажется абсурдным и непонятным, окружающие могут считать новую идею глупой и нереальной. Но проходит время, и имя этого ученого узнает весь мир, оно остается в истории. Идею Колумба о том, что в Индию можно попасть, плывя на запад, а не на восток, современники воспринимали, как не нормальную и смеялись над ним. Ученый должен уметь, фантазировать, выдвигать новые революционные идеи, суметь выйти из рамок привычных представлений и границ.

Новые решения могут основываться на неизвестных до этого явлениях природы, могут использовать новые соотношения сил свойства новых

материалов и т.д., но могут быть заимствованы и у других областей науки и техники.

Ко всем таким случаям в равной степени применимо понятие изобретательность, новаторство. Речь идет об умении придумывать, находить или заимствовать из других областей новые методы достижения поставленных целей. Изобретательство необходимо в любой деятельности, где есть элемент творчества. Чем успешнее учёный предлагает новые идеи, тем больше появится различных решений, и поэтому увеличивается вероятность того, что среди них найдется наиболее удачный вариант, и цель будет достигнута с максимальным эффектом.

В настоящее время, когда технические устройства стали очень сложными, а производственные системы чрезвычайно многообразными, для успешной работы по их развитию, повышению их функциональных и эксплуатационных качеств требуются профессиональные знания и эрудиция. Однако наличие профессиональных знаний само по себе еще не значит и не обеспечивает успешной изобретательности, творческих способностей предлагать новые решения научных проблем.

Наиболее серьезной помехой творчеству является предрасположение во всем следовать установившимся образцам, воспринимать первую попавшуюся возможность как наилучшую или даже единственно возможную. Это качество человека получило образное название «психологическая инерция». В интеллектуальной деятельности инерциеи является догматическии подход по принципу « пусть все будет по-старому, ничего нового нам не надо».

Для преодоления психологической инерции есть одно простое правило - следует постоянно иметь ввиду, что кроме первого пришедшего на ум решения существуют и другие, которые следует найти и проанализировав все решения, выбрать наилучший.

По поводу того, как увеличить число вариантов решения задачи существует несколько известных методов разработки разных вариантов решения творческой задачи:

1. Метод аналогий. По аналогии возникает очень много новых идей, оригинальных решений. Его применение не сложно: разрешение предлагаемых проблем подсказывается аналогичными ситуациями, встречающимися в природе, других областях науки и техники и т.д. Например, создана целая наука - бионика, которая переносит идеи, которая создала природа в область техники.

2. Метод инверсии. Этот метод позволяет сознательно подойти к преодолению психологической инерции и таким образом дать новое решение известной. Образно выражаясь сущность этого метода заключается во фразе «сделать все наоборот», «поменять ролями», «перевернуть все вверх дном». Например, ученые создают сверхпрочную муфту для соединения двух валов. При резком начале вращения валов, иногда силовые воздействия выходят за рамки расчетных, муфта ломается. Работы ведутся в постоянном наращивании прочности муфты. Но здесь предложили абсолютно противоположный вариант, делать в муфте слабый элемент, срезаемый палец. Теперь при резком трогании

и получении нештатной ситуации, палец срезается, но сама муфта остается целой и после замены пальца снова готова к работе.

3. Метод модификации. Этот метод характеризуется внесением плавных эволюционных изменений в существующее решение и постепенное его преобразование в новое решение, с новыми характеристиками и параметрами. Этот метод часто применяется при плавном поэтапном наращивании функциональных параметров какой-либо техники, например мониторы компьютеров.

4. Метод расширения функциональности. Результатом применения метода является увеличение возможностей использования конструкций, технологий, оборудования в области, где они раньше не использовались. Простейшим примером использования этого метода является создание универсальных устройств, имеющих две или более функции применения. Причем системный подход предполагает, что новые качества и расширение функциональности проявляется не только как результат суммирования первоначальных свойств составляющих, но и должны быть выявлены и использованы те новые возможности, которых не было у исходных компонент.

5. Метод агрегирования. Этот метод по сущности противоположен предьщущему. Сущность агрегирования состоит в выделении в системе отдельных блоков, производящих отдельные функции. При этом производится обеспечение автономности работы этих блоков, чтобы в дальнейшем создавать новые машины или устройства комбинированием их в разных сочетаниях. Этот метод применяется при конструировании манипуляторов промышленных роботов, схема манипулятора разбивается на блоки - схвата, привода, вращения и т.д. Каждый блок разрабатывается автономно, а затем все блоки состыковываются.

6. Метод систематического исследования комбинаций или морфологический метод. Этот метод предполагает полное комплексное исследование всех возможных комбинаций компонент и возможностей, получаемых при этом систем.

7. Метод «выполнения роли» и «вживания». Этот метод предлагает исследователю самому представить себя в роли того объекта, который подвергается исследованию, «почувствовать» изнутри как работает машина, происходит технологический процесс.

Для успешной работы необходимо всегда проявлять инициативу, стремиться ставить перед собой цель и стремиться ее достичь. Не надо бояться ставить перед собой большие цели и задачи. В начале такая цель кажется далекой и недостижимой, но это только первое впечатление. Для достижения большой глобальной цели надо иметить промежуточные вспомогательные цели и поэтапно стремиться выполнять действия по их достижению. И в конечном итоге обязательно наступит день, когда Вы достигнете намеченной большой цели, покорите свой Эверест в науке. Для этого необходимо верить в себя, свои знания, фантазию, логутку, удачу. Каждый день что-то делать, чтобы приблизить день решения поставленной задачи. Не надо надеяться только на помощь старших товарищей, их советы и помощь, такое отношение рождает

состояние инфантильности и неуверенности в собственные силы. Только тот, кто постоянно стремится к своей цели, побеждает.

2.2. Критика в научной деятельностиСогласно основополагающего закона философии необходимым и

обязательным компонентом любого движения вперед является наличие борьбы и единства противоположностей. Без этого фактора любой процесс будет затухать и в конечном итоге его развитие прекратится. Критика как раз и является той необходимой противоположностью, которая позволяет исследователю объективно определять свои достижения, уровень развития своих идей и разработок. Правда, такое положение справедливо только для объективной конструктивной критики, дающей конкретные замечания, основанной на научном, профессиональном подходе, выводы которой изложены только после тщательного изучения объекта, анализа полученных данных и их проверки.

Настоящий ученый не должен бояться критики, наоборот он всячески должен приветствовать разбор своих научных работ, указание на их недостатки и недоделки. Это позволит точно определить направление дальнейшей работы, не терять драгоценное время на ненужную работу.

Напротив, если разработчик не любит критику, боится ее это уже достаточно верный показатель недобросовестности его научной деятельности, ее поверхности, надуманности. Такой разработчик обычно любит выступать только перед неподготовленной непрофессиональной аудиторией дилетантов, которые естественно не могут дать никакой оценки его «научных трудов». Также характерным признаком псевдоученого является его привычка давать самооценку своим достижениям. Обычно научного объекта масштабом меньше открытия у него не бывает, но эту оценку он дает себе сам, причем на все предложения окружающих опубликовать свои разработки в серьезных научных журналах и сборниках, где они могли бы получить серьезную профессиональную критику, он дает отказ.

Встречается другой тип ученого, имеющего неплохие оригинальные разработки, но в силу своего нерешительного стеснительного характера боящегося критики. Такой ученый впадает в другую крайность, он крайне отрицательно оценивает свои результаты, считает их незначительными, и свою роль как разработчика сильно принижает. Он не публикует своих разработок в научных журналах из-за страха показаться окружающим не совсем умным, что его идеи могут оказаться ложными и т.д. Здесь следует вспомнить английскую пословицу «Не бьют только мертвую собаку». Внешняя положительная оценка работы такого ученого придаст ему новых сил, даст импульс для дальнейшей плодотворной работы.

Здесь хотелось бы отметить такое явление как самокритика, то есть самооценка самого ученого. В этом вопросе следует быть максимально объективным, оценивать свои результаты в сравнении с работами других исследователей, имеющих такой же уровень научных достижений.

Необходимо отметить, как следует воспринимать критику. Если критика правильная, конструктивная, профессиональная, следует воспринимать ее только с благодарностью и как руководство к действию. Такая критика должна быть тщательно проанализирована, систематизирована, в ней должна быть выявлена самая значительная точка зрения исследователя часть, должны быть выявлены замечания, которые не будут приняты в расчет, если с ними автор не согласен, выявлены замечания, которые будут частично учтены в будущей работе и замечания, которые помогли выявить достаточно крупные упущения, которые в дальнейшем могли бы привести к значительным ошибкам в научных исследованиях, что повлекло бы за собой недостоверность, получаемых результатов и огромную потерю времени и труда на исправления этих ошибок. Часто в серьезных критических замечаниях можно выявить очень дельные мысли, которые могут значительно продвинуть исследования вперед, дать им новый толчок и направление, найти решения задач, которые долгое время поставили все работы в тупик.

Не следует бояться критиковать работы своих хороших друзей, знакомых, указывать на недостатки их работы. Видя, что в их работе имеются недочеты и скрывать это - именно такая молчаливость несет их деятельности большой вред, так как результаты будут искаженные.

Критика научных работ также приносит большую пользу и самому человеку, который эту критику делает. Критично разбирая научные работы, исследователь повышает собственный научный потенциал, способность жестко и достаточно безболезненно воспринимать мелкие и крупные неудачи в своей работе, уметь защищать свои собственные достижения от не конструктивной критики. Выставляя свои научные работы на ознакомление подготовленной аудитории, автор проверяег правильность своих научных положений, получает объективную информацию о действительном уровне своих разработок, имеет ориентиры для дальнейшей работы, видит её слабые и недоработанные места, учится грамотно отвечать на критические замечания, отстаивать свои научные позиции и достижения, повышаег свой уровень специалиста и ученого. Для получения конструктивной грамотной критики начинающий ученый должен общаться со своими научными коллегами, иметь творческих соратников по работе, он должен широко обмениваться с ними своими научными достижениями и замыслами.

Обсуждение научных работ в таком коллективе очень полезно для всех, кроме получения полезной информации, такие обсуждения приводят к увеличению оптимизма в работе и повышению результативности.

2.3. Публикации и научные сообщенияПубликации в научных журналах и сборниках являются логическим

завершением научных изысканий исследователя, итогом его долгих экспериментов, поисков новых решений поставленных задач, нахождения новых идей. В публикации должно быть грамотно и понятно изложены новые разработки ученого, показаны его научныe достижения, что нового добился исследователь в разработке какого-нибудь научного вопроса. В публикациях

ученый сообщаег коллегам о своих достижениях, делится опытом, предостерегает от ошибок, указывает правильный путь к решению научных проблем.

Публикации являются одним из критериев оценки эффективности работы ученого, создают ему авторитет в научных кругах или наоборот показывают всем надуманность и призрачность дутого псевдонаучного достижения. Публикации создают научный приоритет ученого, показывающий его первенство в получении научного результата. К этому следует добавить, что сама по себе статья не является мерилом научной состоятельности исследователя, основополагающим критерием является качество статьи, та информация, которая дается в ней. Не случайно в некоторых странах, например в США, критерием научной деятельности ученого является не только количество статей и публикаций, но и частота ссылок на публикации данного ученого в статьях других исследователей. Если данные публикаций ученого часто примелькаются: в статьях других исследователей, это показывает ценность полученного научного материала, его достоверность применяемость. Напротив, редкое упоминание в других научных работах статей ученого, говорит о низком качестве публиикации, невысоком уровне оригинальности и новизны, надуманности тематики, отсутствии новых идей и разработок.

В любой научной публикации обязательно должен присутствовать элемент оригинальности нового, чего до этого никто нe описывал, пусть это будет совсем небольшое, какое – то промежуточное достижение, но оно должно быть обязательно новым полученным именно тем исследователем или группой исследователей, которые написали данную публикацию. Наиболее часто встречающейся публикацией является научная статья, обычно это сравнительно небольшое сообщение о каком-то промежуточном результате, объемом 5-8 машинописных страниц. В статье в обязательном порядке должны даваться ссылки на использованные библиографические источники, чтобы совершенно ясно было видно, что было известно до появления публикации и что нового предлагает непосредственно сам автор.

Каких-то строгих правил в написании статьи естественно нет и быть не может, каждый пишет публикации - статьи как умеет, в силу своих творческих и индивидуальных способностей. Но хотелось бы рекомендовать наиболее типичную последовательность изложения материала в статье.

Название статьи должно с максимальной ясностью отражать содержание публикации. Не следуег давать статье длинное название, состоящее из более десятка слов. Такое название плохо воспринимается читателем, также не следуег давать слишком короткие название, которое в силу своей краткости не может в полной мере осветить основное содержание статьи.

2. Статья обычно начинается с области применения полученных результатов.

3. Следующим этапом является постановка вопроса в настоящее время, то есть дается информация о существующих в настоящее время способах или устройствах, с помощью которых решается поставленная задача, причем здесь следует различать теоретически существующие и практически применяемые.

После описания решений дается обзор их положительных качеств, позволяющим им решать поставленные задачи, а затем критический анализ недостатков, не позволяющих этим известным решениям использоваться в каких-то особых случаях, или создающим им помехи в использовании в будущем при изменении условий эксплуатации или требований заказчика и т.д.

4. Дается постановка задачи, то есть формулируется имеющаяся в настоящее время проблема, которую трудно или вообще невозможно решить имеющимися средствами, или это сопряжено с большими финансовыми затратами и т.п.

5. Дается принципиальное разъяснение предлагаемого нового решения, доказывается его принципиальная применимость и работоспособность.

6. Если предлагается новое устройство, описываются его основные узлы и их назначение. Если описывается новая технология, дается описание основных этапов и их назначение и последовательность.

7. Даются основные формулы и расчеты, если в этом есть необходимость.8. Даются основные выводы: каков основной научный результат

исследований, что получено разработчиками, какой положительный эфФект дает предлагаемая новая идея, где она может применяться, основная область использования и какова перспектива на будущее, в каком направлении будут продолжаться следующие исследования.

9. Список использованной литературы.

ТЕМА: КОМПЬЮТЕР И НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Компьютер появился в 1945 г., но за столь короткое время он внес заметные изменения в жизнь человека и, в частности, в жизнь ученого. Человек, не умеющий работать на компьютере, не может заниматься научной деятельностью. Компьютер внес значительные изменения в характер научной деятельности, можно сказать изменил саму психологию и идеологию научного труда.В настоящее время компьютер выполняет следующие три основные задачи в научной работе: 1. Расчетные операции. 2.Оформительские действия. 3. Источник информации.3.1 Расчетные операции. Этот вид деятельности был самым lIервым, для этого в компьютер и создавался своими создателями.г·, " тот вид компьютернои деятельности хорошо освещен во многих источниках и здесь особо раскрьmаться не будет. Расчетные операции ведутся на компьютере с помощью специальных алгоритмических нзыков, которых сейчас известно несколько сотен. Достоинства и Ilедостатки этих языков описаны в специальной литературе. К этому ~ледует добавить , что для расчетов разного характера следует Ilспользовать языки, наиболее хорошо приспособленные и созданные IIMeHHo для таких расчетов. Например, язык Кобол хорош для 'lI<ономическихрасчетов, Паскаль, С++ для инженерных расчетов и Т.д.

Грамотно и умело составленная про грамма расчета для l\Омпьютера дает огромную экономию времени и сил исследователя.Компьютер за короткое время может посчитать то, для чего человеку, вооруженному калькулятором, понадобится несколько лет. В 19 веке (I)ЩН английский ученый затратил всю жизнь на вычисление точного "!ачения числа р. Он получил результат с точностью около 700 знаков I юсле запятой. В 70-е годы прошлого века американский компьютер 111 полчаса посчитал число р до 1000 знаков после запятой, причем l\Омпьютер обнаружил, что англичанин ошибся где-то в районе 500 11 1 ака, и последние 200 знаков были неверные.Программа - это набор инструкций, при помощи которых 111 Iмпьютер работает с данными. Язык программирования позволяет IIIIM создавать эти инструкции. Вначале программирование 111011 юлнялось с использованием команд, непосредственно понимаемыхкомпьютером. Это было столь медленно и утомительно, что программисты стали создавать языки программирования высокого уровня, которыми бьто проще пользоваться. Такие языки не могли восприниматься машиной напрямую, поэтому были созданы специальные программы, называемые компиляторами, для перевода этих новых языков в систему команд компьютера.В компьютерной области существуют сотни языков программирования. Для каждого языка имеется множество компиляторов, распространяемых различными разработчиками.Выбор компилятора является делом вкуса и опыта.Операторы языков низкого уровня очень похожи на систему команд самого компьютера. Такие языки очень близки к компьютеру, поэтому программы на данных языках могут быть очень эффективныI. Однако проблема состоит в том, что программа, написанная на языке низкого уровня, трудна для восприятия: например, несколько строк кода могут вьmолнять такую простую операцию, как печать символа.Кроме того, языки низкого уровня специфичны для конкретного процессора. Так, программа, написанная на языке низкого уровня для процессора одного ТЩIa не будет понятна процессору другого типа.Для языков низкого уровня характерна крайне низкая (или вообще никакая) переносимость из-за сильной зависимости между языком и компьютером. Языки низкого уровня часто называют языками ассемблера.Языки высокого уровня гораздо удобнее для восприятия человеком. Программы, написанные на таком языке, обычно не так эффективныI, как на ассемблере. Однако, написать такую программу гораздо проще. Языки высокого уровня, как правило, менее зависят от аппаратуры; программа, написанная на языке высокого уровня для одной аппаратной платформы, в общем, может быть перенесена на другое аппаратное обеспечение, хотя и снебольшими модификациями.Многие языки высокого уровня стандартизированы организациями, такими как ANSI (Американский национальный институт стандартов). Такая стандартизация делает язык более переносимым. Примерами языков высокого уровня являются, например, FORTRAN, COBOL, Pascal.

При начале изучения следует рационально выбрать изучаемый

'JO

алгоритмический язык. Язык должен максимально подходить для ваших научных задач, быть несложен в изучении, нагляден, иметь возможность графического представления результатов, иметься на вашем компьютере. В настоящее время в компьютерном мире 'уществует множество языков программирования. Программу, выполняющую одни и те же действия, можно написать на визуал ;ейсик (Visual Basic УВА), DELPHI 6, С++.Visual Basic для приложений (Visual Basic for Applications УВА) представляет собой язык программирования и среду, включенную во множество приложений Microsoft, таких как W ord, I ~xcel, PowerPoint или Access. Начиная с версии 14, VBA доступен и )щя работы с AutoCAD. УВА идеально подходит для тех случаев, '\огда вам необходимо работать более чем с одним приложением О)щовременно. ActiveX , также обеспечивает доступ к объектам )~ругих приложеНИЙ. Однако VВA может быть использован не только )I,JIЯ доступа к другим приложениям, но и для раБотыI в пределах одного Ilриложения- AutoCAD.Программы VBA сохраняются в виде проектов. Проект 'одержит все необходимое для выполнения программы. Для Ilросмотрапроектов VВA можно использовать VВAManager, который I( тому же позволяет загрузить, выгрузить, сохранить и создать проект УВА.Язык программирования Рзsса1 оказался настолько удачным, что . момента его появления за короткое время различными фирмами IIJ.lЛО создано достаточно большое количество компиляторов (компилятор - программа, переводящая инструкции языка Ilрограммирования, языка высокого уровня, на язык инструкций 11 роцессора вычислительной машины, язык низкого уровня). Одной 11'11 rаиболее удачных стала разработка американской фирмы Borland, 11 которой бьти объединеныI редактор текста и высокоэффективный IЮМПИЛЯТОр. Созданная система получила название Turbo Pascal, а 'IJ.lK программирования, используемый в ней, стал назьmаться Turbo I'lIscal.Развитие вычислительной техники и технологии "r'Юграммирования привело к тому, что фирма Borland разработала "ринципиально новый программный продукт, который получил IIII'шание Delphi.

39Delphi - это среда разработки программ, ориентированных на работу в Windows. В основе идеологии De1phi лежит технология визуального проектирования и методология объектноориентированного программирования.Первая версия, De1phi 1, работала в среде Windows 3.1. С появлением Windows 95 Bor1and выпустила сначала 1б-разрядную версию, De1phi 2, а затем значительно более совершенную 32разрядную - De1phi 3. С появлением Windows 98 была выпущена четвертая версия, затем пятая. И вот теперь для разработчиков программ стала доступна De1phi б.

De1phi б может работать в среде операционных систем от Windows 95 до Windows 2000. Особых требований к компьютеру система не предъявляет, за исключением того, что процессор должен быть типа Pentium, оперативной памяти - не менее 32 Мбайт и достаточное количество свободной дисковой памяти (порядка 200 Мбайт).Для представления про грамм в De1phi используется разработанный фирмой Bor1and язык Object Pasca1, в основе которого лежит ставший классическим ТшЬо Pasca1. Слово «Object» особо подчеркивает, что язык поддерживает концепцию объектноориентированного программирования.Несколько лет назад рядовому программисту оставалось только мечтать о создании своих собственныхпрограмм под Windows, так как практически единственным инструментом разработки программ, ориентированных на работу в Windows, бьm Bor1and С++ for Windows, явно предназначенный для профессионалов. В настоящее время, благодаря появлению De1phi, возможность создания про грамм под Windows стала реальностью.С-это язык программирования, который находится на границе языков высокого и низкого уровня. Он похож на первых из них тем, что это структурированный и процедурный язык. Одновременно он сходен с языками низкого уровня в том, что включает операторы, которые оперируют с отдельными битами. Таким образом, вы можете написать на С весьма эффективные программы, хотя и уступающие тем, которые написаны на чистом языке низкого уровня. Программы на С более эффективны, чем на любом другом языке высокого уровня.В настоящее время для языка С существует стандарт ANSI, и 40

Ilаписание совместимых программ на языке С достаТОЧlIО про\ .1 С++ -это объектно-ориентированный язык програ~РО\:I~, ,111 Ilрограммное обеспечение, превращаясь в более мощный #CТP~~Ali,!!одновременно становится и более сложным. Каждая l:lаJ3ая ~\I~Ali текстового редактора, базы данных, электронной таБJl:и~Ы б,\ r!\ Ilредыдущей по объему и предоставляет новые воз~ЮЖI\\~lfuii' 'I~ ii У величение размеров и сложности программного ()6еспе,I~1:)J;'liLтрудняет управление процессом его разработки. ВО Вj:)t;iМЯ б\\ Ar!!Ilрограммистов с этой проблемой возникают новые ИДеV:' Oд\\:~1' множеств таких идей является концеlЩИЯ объектно-ориеlfrv:Pова\АII;11111 Ilрограммирования. IM'I~I ,.Хотя объектно-ориентированные про граммы могут 111 111 Il<юисаны на С или BASIC, в этих языках отсутствуют Оl1j1едеЛ\I,(f;11 С б ~~ IЮЗМОЖНОСТИ. Например, не о еспечивает механизма зilпре~~Аil) Ilссанкционированного доступа к переменным. KPOJ\1:e TOrC\II/I/;:IlOзволяет объявить класс подклассом другого КЛасса. d1И и д((: iil IIt;обенности были добавлены в язык С Бьерном CTpayOTPYI!hiii1 11"1 Iщмпании AT&T's Веll Labs в начале 1980-хгг. ОнназВaJr:;JТОТ'111i:II~ l' II'IЫКС++. )..1'1.···11 I~I'I :

Bor1and С++ может служить платформой для разр&-БОЦ\j 11 роцедурных, так и объектно-ориентированных програ~п",1· \Ifl:Bor1and С++ - это компилятор компании Bor1and ,z::tЛЯ Я!,\ IIрограммирования С и С++. Он разработан для paao1ы B\f}11 Wil1dows з.х. Компилятор может создавать програМЛП:f1, KO'I:f!i IIЫIЮЛНЯЮТСЯ под управлением операционных СИСТемf MS!lf~11 Windows или Windows NTI)i~i!3.2 Оформительские действия. Это вид комn:"ют, !';l~t'~lтельности возник сравнительно недавно, ПОСЛе lllИР\\ 1\1,1 \111, IIlIсдрения в практику систем основанных на пер(iОНaJ!\f~I;1 111 Jмпьютерах обеспечивает: 1. Наглядность отображеltиft теЫI\ilil щране монитора. 2. Неограниченная коррекция текст&-, 3. :n\н 1:111 IllIмпьютер текста слю~ого места и в любой последова'l'е)IЬН~\~~I!li (iо'щание иллюстрации. 5. Компьютерная проверка ClIfITaK\'1 ff!,I.i 111 Jфографии текста.б. Практически неограниченная еМl\оСТЬ III:.\~~lj.11 ра lIения текстов и рисунков. 7. Форматирование Tel\c1a в .J\\~~I IIIЮМЯ. 8. Неограниченное по времени хранение текстоIз ~ риq\ ~I;I 'J 1 IIIII( В самом компьютере так и на дискетах. 9. MltofoK~\~ \} I \,t\iвоспроизведение текста и рисунков на бумаге. 10. Практически мгновенная пересьшка текста по необходимому адресу.Также широко компьютер используется для создания чертежной документации и представления научных задач в графическом нагЛЯдНОМ виде. для этого создан мощный графический пакет «AutoCAD 2000». Отсюда все преимущества, перечисленные выше стали относится и к чертежам. Эти возможности компьютера с каждым годом расширяются и увеличиваются. В основном эти проблемы решает офисный пакет «Мiсrosоft Office».Использовать пакет Мiсrosоft Office достаточно легко. Кроме того, все программы Office, Word, Excel, Access, PowerPoint и Outlook - во многом похожи друг на друга.Программа Мicrоsоft Word разработана специально для обработки текстов. для большинства пользователей Word главное в этой программе -возможности форматирования и кор~ктировка текста.Например, если Вам не нравится расположение абзаца, щелкните пару кнопок, и он переместится на новое место. Вьщеление особо важных фрагментов текста полужирным и курсивным начертаниями или замена шрифта тоже не вызовет никаких трудностей.Описание редактора «Word», широко освещено в специальной литературе[4]. Можно отметить некоторые возможности этого редактора, которые могли значительно помочь исследователю при оформлении его научной работы.1) Настройка рабочей панели вашего графического редактора.При стандартной загрузке редактора в компьютер на экране могут отсутствовать некоторые необходимые для вас значки, позволяющие правильно оформить научную публикацию. Для установки дополнительных значков на экран компьютера необходимо открыть функцию «Сервис», которая располагается в верхней части экрана, найти в ней строчку «Настройка», открыть в ней раздел «Команды», найти здесь необходимую вам для работы

команду, рядом с ней находится ее значок. Этот значок выделяется курсором «мышки» нажимается левая клавиша <<МЬШIКИ» после чего, не отпуская клавишу, значок перемещается на панель экрана компьютера, после отпускания клавиши, значок остается на том месте панели экрана, где 0)1 находился во время отпускания клавиши. Таким образом, на ЭКРaJl можно вывести, например, ввод индексов (Х ), степеней (Х 2 ), 42

редактор формул и Т.д.2) Автозамена. В научных текстах очень часто происходит повтор какого либо слова или целой фразы. Для ускорения ввода такого слова или фразы необходИМО применять автозамену. для этого открываем функцию « Сервис» в верхней части экрана, находим строчку «Автозамена», открываем ее, появляется табло, состоящее из двух частей, над одной написано «заменить» , над другой «НЮ>. В Ilервую часть табло записываем код слова или фразы, это может быть Jl[обое сочетание букв, желательно чтобы эти буквы имели ассоциацию с кодируемым словом или фразой. В другую часть табло 'l<Lписываем кодируемое слово или фразу. Пример. В публикации IIQСТОЯННО повторяется слово « компьютер». Для ускорения его lIаписания кодируем его сочетанием «кт». После ввода в текст t'очетания «кт» и нажатия на клавишу« пробел», вместо «кт» в теКСТе 1 юявится слово «компьютер».Также в этой же табличке « Автозамена» можно поставить IIIтоматическую постановку первой буквы предложения прописной (г,ольшой), компьютер сам будет ставить прописную букву в первом ('.!lQве каждого предложения. Такая возможность позволяет не IlIIжимать каждый раз клавишу для простановки прописной буквы, '11'0 значительно ускоряет ввод текста и позволяет печатать на 1\ /lавиатуре ОдНой рукой.3) При наличии большого текста его просмотр лучше вести с IЮМОIЦЬЮ клавиши Р5, после нажатия этой клавиши появляется IIIЮШКО, в которое вводится номер необходимой страницы и пОСле IlIlжатия на ОК или ENTER , эта страница практически мгновенно II(IЯВИТСЯ на экране.4) При переходе с английского шрифта на русский не следует IlIlжимать на клавишу «пробел», в этом случае набираемые русские 11(lВa компьютер будет принимать за английские, которых нет в его 111 шаре и все подряд подчеркивать красной чертой.5) При создании рисунков в редакторе удобно открыть IItщиальную вставку «Рисунок в Мiсrоsоft Word». Для этого IIClО{)ХОДИМО открыть функцию « Вставка»», найти в ней строку )ъект», в которой в свою очередь выделяется строка «Рисунок в ('I'osoft Word». Рисунок, созданный таким образом, является 1111/11.11 ым, перемещается по странице целиком, может растягиваться 41как по горизонтали так и по вертикали, может увеличиваться и уменьшаться.Программа Мiсrоsоft Excel2000 предназначена для работы с электронными таблицами, позволяющими собирать, анализировать и представлять количественную информацию. С помощью Ехсеl легко контролировать и составлять финансовые и технические расчеты, планировать свои действия, а

также решать множество других повседневных задач проще и быстрей, чем при использовании ручки и бумаги.Файл, создаваемый и сохраняемый в Excel, называется рабочей книгой. Она состоит из рабочих листов, очень похожих на листы бухгалтерской книги. Программа Excel автоматизирует все вычисления, в нее можно ввести практически любой математический или логический алгоритм, затем вводя в нее различные цифровые данные практически мгновенно получать результат расчета, а также позволяет выполнять некоторые другие задачи.С помощью Excel Вы сможете создавать самые разнообразные документы для сбора и анализа данных, например:- расчетные таблицы с данными расчетов и экспериментов;- диаграммы и графики, иллюстрирующие ваши научные разработки;-производить всевозможные технические расчеты машин и оборудования;- составлять списки и систематизировать их по разным критериям.Мicrоsоft PowerPoint. Если вы хотите продемонстрировать результаты работы своим коллегам или подготовить увлекательный показ слайдов для научной конференции, Мiсrosоft PowerPoint 2000 поможет Вам представить данные умело и профессионально.Графическая программа для подготовки презентаций, PowerPoint, предоставит Вам средства для эффективного показа слайдов: диаграмм, рисунков, списков, шрифтовых вьщелений, видеои звуковых записей и Т.д. С помощью PowerPoint Вы без труда сопроводите слайды дополнительными материалами - тезисами, примечаниями и «прозрачками».Закончив работу над презентацией, покажите ее другим сотрудникам (для цросмотра не обязательно устанавливать АА

PowerPoint) Вашей организации или поместите в Интернет, причем через Интернет Вы можете продемонстрировать все стадии подготовки презентации, а не только ее готовый вариант. В PowerPoint входят инструменты управления показом слайдов, которые позволят Вам руководить этим процессом.AutoCAD. Система AutoCAD - это мощная система, не только позволяющая разрабатывать двумерные, плоские чертежи, но и моделировать сложные пространственные каркасные и объемные конструкции. Название системы образовано от сокращенного английского словосочетания "Automated Computer Aided Drafting and Design", что в переводе означает "Автоматизированное черчение и проектирование с помощью ЭВМ".Системы такого рода позволяют:t. Создавать и вести информационные базы данных чертежей;2. Создавать библиотеки стандартных элементов чертежей;3. Разрабатывать чертежи различной степени сложности в формате 2D и 3D;4. Создавать планы и карты местностей и различных строительных конструкций;5. Строить схемы следующих типов: Электрические, Гидравлические, Пневматические, Кинематические, Оптические, Вакуумные, Газовые и др.

Первый AutoCAD произвел фурор в области программ для инженеров-конструкторов, географов и дизайнеров. AutoCAD нереведен на 18 языков и применяется миллионами пользователей во всем мире, и, надо сказать, не безуспешно.Новая, 15 версия наиболее распространенного, мощного пакета АПР известная также как AutoCAD 2000:1. Содержит более 400 новых возможностей;. Значительно расширяет производительность пользователя и ноставляет новаторские элементы, которые делают работу более удобной и эффективной;~. Содержит в себе среды виртуального программирования Visual Basic и AutoLisp-мощные средства настройки, управления и Ilроектирования AutoCAD. Эти же программные средства "рименяются при работе с современным и, на данный момент, с "LMbIM результативными и распространенными текстовым редактором 45Word и всемирно известными таблицами Excel.4. Новейшая система интерфейса Heads-Up Design Enviropment позволяет:- открывать более чем один чертеж в одном окне одновременно;- редактировать несколько чертежей отдельно, а затем успешно объединять их в один чертеж или в одну модель;- быстро, а главное результативно, организовывать базы данных для чертежей, различных блоков и, конечно, данных из Международной Пользовательской Сети INTERNET~ 5. Последнее достижение разработчиков AutoCADa - база корректировки 3D_Orbit. Она позволяет в широчайшем диапазоне преобразовывать изображения в реальном трехмерном пространстве;6. Теперь в пакет AutoCAD включена мощнейшая система для связи по сети Hyperlink. Она позволяет бесперебойно в современном интерфейсе обмениваться данными;7. Переработанная система User Coordinate System (UCS) Manager успешно помогает пользователю создавать новые системы координат в любом масштабе, корректировать общепринятые оси в трех- или двухмерном формате;8. Увеличено возможное число знаков в имени файла или объекта с 31 по 255;9. Наконец-то появилась великолепная возможность выбирать толщину линий в диапазоне 0.05 - 2.11 мм;10. Увеличена система счисления длин, путем добавления международных систем Internation Standart Organization (ISO), и American Nation Standart Institute (ANSI);11. Добавлено число разНОВИдностей штриховки;12. Разработчики пакета дали возможность конструктору лично на свое усмотрение создавать свои панели инструментов.3.3 ИСТОЧНИК информации. В последнее время компьютер становится огромным источником научной информации. Это, в первую очередь связано с появлением и расширением глобальной информационной сети Интернет которая в самое ближайшее время станет основным источником любой информации для людей. Также появились так называемые электронные книги,

учебники и журналы, записанные на лазерные CD диски. Все больше нормативноЙ докумеН,тации, классификаторов, патентной литературы

А/

тиражируется в исполнении на компьютерных дисках. Появилось и стремительно развивается дистанционное обучение через сеть Интернет. Теперь преподаватель, находясь в другом городе или даже другой стране, имеет возможность через монитор компьютера общаться и обучать ученика.Интернет является огромным и безграничным источником информации, для которого нет границ и расстояний, причем электронный характер хранения информации предполагает полную систематизацию и классификацию всей информации, максимальную оперативность ее подачи, при желании практически мгновенный ее перевод на язык пользователя и т.Д. Все это конечно является огромным подарком для современного ученого, имеющего такой фонд информации.Чтение материала с экрана компьютера очень удобно, причем материал может быть дан в динамике, с помощью мультипликации, например можно посмотреть как работает двигатель внутреннего сгорания, заглянуть вовнутрь, как работает каждый отдельный узел.Показ может сопровождаться звуковым оформлением и I<омментариями. Компьютер быстро находит интересующие вас тексты и рисунки, все, что вас заинтересовало, можно занести в память 'обственного компьютера или распечатать на принтере. Хранение информации на дисках и в дискетах не требует много места и больших финансовых затрат.Но с другой стороны не следует переоценивать возможности Интернета, по качеству, полноте и своевременности подачи 111 rформации. Информацию в него вводят люди, информация является l'OBapoM, особенно в наше время. Поэтому естественно многие не отят отдавать свою информацию даром. Интернет в этом случае Il<':nОЛЬЗУется только как витрина магазина. В нем выставляется только Ilсбольшая часть информационного блока, либо рекламный проспект . перечислением основного содержания. Остальную часть IIнтересующей исследователя информации, он может получить за (>ответствующую плату или купив научный журнал, сборник, где 11'" информация дается в полном объеме. Следует отметить, что 11I);~авляющаячасть научного материала вИнтернете подается именно 11 таком ВИде.

д74. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДEJШ В НА учных ИССЛЕДОВАНИЯХ

Математика считается царицей наук. Практически не существует научной дисциплины, в которой можно обойтись без математики, ее строгой логики, системности. Невозможно заниматься научной деятельностью, не зная математики, ее основных законов.

Это относится даже к таким наукам, как история, политология, филология и др. Ниже приводлтся некоторые основные математические методы, применяемые в научной практике.

4.1. Моделирование

Один из мощных инструментов анализа научной ситуац~и является моделирование. Модель является представлением реального объекта, системы или понятия, идеи в lIекоторой форме, отличной от формы их фактического реального существования. Обычно модель служит средством, помогающим в Qбъяснении, понимании или совершенствовании системы. Модель какого-либо объекта может быть или точной копией этого объекта (хотя возможно и выполнение в другом масштабе или из другого материала), или отображать некоторые характерные свойства объекта в абстрактной форме, в частности в виде математической модели.Анализ математической модели дает в руки исследователя эффективный инструмент, который: может использоваться для предсказания поведения системы и сравнения получаемых результатов. Таким образом моделирование позволяет логическим путем прогнозировать последствия различных действий и достаточно уверенно с высокой вероятностью достоверности указьmать какому из вариантов следует отдать предпочтение.Математическая модель может использоваться традиционным способом, то есть для получения какого-либо частного решения, но может применяться в виде имитационного моделирования. Имитация - это воспроизведение на модели той I01И иной реальной ситуации, ее исследование и, в конечном итоге, на:хождение наиболее удачного решения. Имитационное моделиров ание основывается главным образом на теории сложных систем, теории вероятности и 48

математической статистике. Но в то же время имитационное моделирование во многом остается творческим процессом.Собственно имитационное моделирование состоит из конструирования математической модели реальной системы и постановки на ней экспериментов для оценки всевозможных ситуаций, которые могут происходить в реальности.Для достижения цели всегда существует несколько путей ее достижения, но требуется выбрать один, самый лучший, самый удачный - оптимальный путь.Трудность, которая здесь возникает, состоит в том, что понятия« JlУЧШИЙ», «удачный», «хороший» не однозначны и зависят от тех 'шдач, которые должны быть выполнены при достижении цели.Например, критерием лучшего в одном случае может выступать 'корость проведения процесса, в другом его стоимость, в третьем качество получаемого продукта, а в общем случае критериями могут одновременно выступать все эти параметры.для определения лучшего варианта решения из числа возможных IIOЛЬЗУЮТСЯ понятием «целевая функция», которая является IIСКОТОрЫМ

объективным критерием эффективности предложенного решения. Целевая функция составляется так, чтобы ее значение реагировало на изменяемые параметры процесса, причем в t'(ютветствии с их значением для ПОВЬШIения эффективности процесса I пносительно выбранного критерия оптимальности, например, чаще II~CГO таким критерием бывает наименьшая стоимость процесса или . (Iборудования - экономический критерий или наибольшая IIРОИЗВОДИТельность процесса или оборудования - производственный l\ритериЙ. Показателем достижения наилучшего результата по 11I.(бранному критерию .~IВляется достижение целевой функции IlIобального экстремального значения.

При решении сложной задачи большое значение имеет Ilрактический опыт самого исследователя, его научные навыки и 1111 работки, дающие возможность выделять наиболее существенные фа кторы, охватить ситуацию в целом и выбрать оптимальный путь IIIIH достижения поставленной цели. Опыт помогает найти IIшюгичные ситуации в прошлом и не позволяет совершать ошибки 11111 )Добных ситуациях в будущем.Под опытом следует понимать не только собственный, но и чужойА()опыт, который описан в книгах, журналах, бьш УСЛЬШIан на научных конференциях и Т.д. Однако, редко встречаются совершенно одинаковые ситуации, поэтому принимать решение и осуществлять действия приходится в условиях неполной и недостаточной информации. В таких случаях недостающую информацию получают, используя догадки, предположения, результаты научных опытов, умозаключения и особенно изучая на моделях.Человечеству всегда хотелось знать будущее, поэтому с древнейших времен создавались различные методыI предсказаний.Некоторые из них не имели ничего общего с реальностью, другие опирались на достижения науки и давали достаточно реальные результаты. К последним относятся методы математического прогнозирования.Если раньше основная задача науки была в том, чтобы понять поведение изучаемой системы, то теперь очень актуальной является возможность оценить различные стратегии, обеспечивающие достижение выбранной цели, то есть путь движения к цели. Стремление получить максимальное количество информации об исследуемом объекте или процессе и особенностях их будущего поведения, может быть удовлетворено только одНИМ способом, путем исследования интересующих свойств на моделях. Модель дает способ представления реального объекта, который позволяет леI'-КО и с малыми затратами ресурсов исследовать различные его свойства.Только модель позволяет исследовать не все свойства сразу, а лишь те из них, которые интересуют исследователя в настоящее время.Поэтому модели позволяют сформулировать упрощенно представление о системе и получить нужные результаты намного проще и быстрее, чем при изучении самого реального объекта.Сложность современных технологических систем и процессон прИВОДИТ к тому, что ДJIЯ их изучения приходится использовать разны виды моделей.

Простейшими являются масштабные модели, J\ которых соблюдается геометрическое подобие оригинала и модели, но натурные значения всех размеров умножаются на постоянную величину - масштаб моделирования. Громоздкие объекты (корабли, самолеты, здания) представляются в уменьшенном виде, а мелки/' объекты (молекулыI, мелкие животные сильно увеличиваются.В аналоговых моделях исследуемые процессы изучаются JI\'

50

непосредственно, а по аналогичным явлениям, то есть по процессам, имеющим иную физическую природу, но которые описываются такими же математическими соотношениями. Для такого моделирования используются аналогии между механическими, тепловыми, гидравлическими, электрическими и другими явлениями.Например, колебания груза на пружине аналогичны колебаниям тока в электрическом контуре, такими же уравнениями описываются движения маятника и напряжение на выходе генератора переменного тока.Самым общим методом научных исследований является использование математического моделирования. Математической моделью называют формальную зависимость между значениями lIapaMeTpoB на входе моделируемого объекта или процесса и IIЫХОДНЫМИ параметрами. При математическом моделировании отвлекаются (абстрагируются) от конкретной физической природы t )бъекта и про исходящих в нем процессов и рассматривают только IIреобразование входных величин в выходные. Анализировать математические модели проще и быстрее, чем экспериментально IlIIределять поведение реального объекта в различных режимах работы. Кроме того, анализ математической модели позволяет lIыделить наиболее существенные свойства данной системы, на I\Oторые надо обратить особое внимание при принятии решения.

Дополнительное преимущество состоит в том, что при ,тематическом моделировании не представляет большого труда Ilt'llbITaTb исследуемую систему в идеальных условиях или наоборот 11 t х;обых экстремальных режимах, которые на реальной системе очень I рудно создать или даже невозможно.В зависимости от вида системы и конкретных целей, которые IIIВЯТСЯ при анализе, возможныI различные методы описания систем, I t I ссть существует несколько разных подходов к математическому i~слированию и системному анализу. В основе каждого подхода одятся те или иныIe представления, какой-то основной набор идей It't )рий ИЛИ, как сейчас принято говорить, определенная концепция.Одна из возможных целей математического моделирования 111 на с желанием разобраться, хотя бы качественно, в свойствах Il'M вообще. В этом случае

требуется иметь такую модель, которая Ilывала бы как можно более широкий класс объектов и процессов.

С1Другая задача состоит в тщательном, количественном изучении систем определенного класса. При этом надо дать подробное математическое описание объектов интересующего класса и столь же подробное математическое описание происходящих в них процессов. Наконец, третий подход, с которым чаще всего приходится сталкиваться, связан со стремлением использовать для анализа какието конкретные виды математических моделей.Для этого было бы желательно классифицировать математические модели. Эту классификацию будем проводить по элементам математической модели: исходным данным, искомым переменным, зависимостям, описывающим целевую функцию и ограничения (рисА. 1. ).

ЭЛЕМЕНТЫ МОДЕЛИ

Рис. 4.1.Исходные данные, которые заданы определенными величинами, называют детерминированными. Исходные данные , которые D процессе решения задачи могут изменяться, например, производственные ресурсы, называются случайными.Переменные могут быть непрерывными и дискретными.Непрерывная величина - это, например, количество получаемог вещества. Дискретная величина- это целочисленная величина, KOTOpaJl может принимать только целые значения, например, количеств изготовленных станков.Зависимости между переменными, как целевые функции, так 1'1

52

ограничения, могут быть линейными и нелинеЙными. В кон омических задачах чаще всего встречаются линейные зависимости, в технических задачах - нелинейные зависимости.

4.2 Имитационное моделирование

Имитационное моделирование - это искусственный 'Жсперимент, при котором вместо проведения натурных испыганий с реальным оборудованием про водятся опыты на математических моделях. Имитационное моделирование состоит из разработки модели реальной системы и постановки экспериментов на ней с целью понять ([оведение системы либо оценить различные стратегии, обеспечиIзающие достижение поставленной цели. Термин «реальный» используется в смысле «существующий», а под моделью реальной системы понимают представление группы объектов внекоторой форме, отличной от их реального воплощения.

Практически имитационное моделирование осуществляется lIa компьютере, в который вводят математическую модель, 'вязывающую характеристики состояния процесса с параметрами исследуемой системы, исходная информация и начальные условия.Ila основании этих данных и допущений о тех или иных случайных ноздействиях со стороны окружающей среды компьютер определяет ныходные параметры исследуемого процесса и другие арактеристики. При моделировании случайных воздействий распределение величин определяется по какому-либо теоретическому шкону, либо из экспериментальных данных.Практически поступают следующим образом:1. На основании ряда чисел, отражающего исследуемый процесс, 'троят график функции распределения. Значения случайной lюременной процесса лучше отложить по оси абсцисс, а значения 'оответствующих вероятностей - по оси ординат. Опытные данные можно сгладить, про ведя по экспериментальным точкам плавную ривую, а можно оставить и ступенчатую ломанную, так как точность ;'Года не велика.2. Каким-либо известным методом находят случайное число в Ilределах от О до 99.

533. От точки на оси ординат, соответствующей полученному случайному числу, про водят горизонталь до пересечения с экспериментальной кривой распределения вероятностей. Из точки пересечения опускают перпендикуляр на ось абсцисс. Полученное значение на оси абсцисс принимают за случайную разыгрываемую величину с законом распределения, соответствующим экспериментальным данным.4. Действия по п. 2 и 3 повторяют много раз.Полученная таким образом информация может быть использована для исследования операций и оценки их эффективности.Пример. На заводе было замечено, что отказ оборудования происходит при поломке муфты, в каждом узле оборудования таких муфт 4 штуки. При поломке муфты ее сразу заменяют на новую, на эту операцию обычно уходит около 1 часа. Такой простой обходится предприятию в 100 долларов. Сама муфта стоит 5 долларов.Оборудование работает в две смены, годовой фонд ее работы 4200 часов. Перед учеными поставлена задача - определить стоимость простоев оборудования из-за поломок муфт и найти путь снижения этих затрат.Срок службы каждой муфты является случайной величиной и зависит от множества факторов - случайных и закономерных. Бьшо принято решение про извести практическое испытание большой партии муфт - 500 штук и определить срок их службы. Результаты испытаний занесены в таблицу 4.1.

Таблица4.I.

Часы работы Количество Накопленное выбьmших количество Вероятность отказа от до О 200 О О О 201 400 4 4 0,8 401 600 41 45 9,0 601 800 92 137 27,0 801 1000 173 310 62,0 1001 1200 151 461 92,2 1201 1400 35 496 99,2 1401 1600 4 500 100,0

По данным таблицы 4.1. строим график-кривую распределения чаСТQ'1 выхода из строя муфты (рис.4.2.). После этого можно моделироваТl1 ~Д

время, когда произойдет поломка муФты в течение года на протяжении 4200 часов. Возможный срок работы каждой конкретной муфты определяется с ПОмощью случайного числа СЧ ( от О до 100) и кривой распределения. Общая продолжительность работы получается как сумма всех часов работы каждой муфты с учетом всех производственных замен. Полученные данные сводим в таблицу 4.2.

Таблица 4.2.

1 муфта 2 муфта 3 муфта 4 муфта :ё :t: СЧ СЧ сч сч ~ :а ~ е 0:1 :ё :ё :ём - ... о 0:1 - ... о 0:1 - ... е 0:1U О 8 8 ..о о r.... О ..о О r.... О ..о о В S~ "'>о и>о U u и>о U u и>о::;' '" ~~ '" '" u '" ~[ u '" ~[ ~~о.. ::;'0.. ~ :r ~:>"О 35 750 750 69 920 920 98 1250 1250 17 600 600 1 38 780 1530 67 920 1830 55 860 2110 43 800 1400 2 77 980 2510 25 670 2500 12 540 2650 46 820 2220 3 12 540 3050 75 960 3460 52 850 3500 96 1140 3360 4 43 800 3850 6 420 3880 87 1060 4560 36 760 4120 5 94 1140 4990 11 520 4400 - - - 61 880 5000

Коли'!ество сломанных 500

сч

400

100

80

300

60

200

I I

_1/ _ _ J N.I I I

40

100

20

о

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 часов

Рис. 4.2.

55

Для каждого узла установки муфты в третьем столбце указанообщее время работы с учетом произведенных замен муфт после поломки. Это время не может быть меньше 4200 часов (годовой фонд времени). Из табшщы 4.2. видно, что только 3-й узел установки муфты потребует менять ее 4 раза, остальные придется менять 5 раз за год.Та.ким образом с большой долей вероятности за год про изойдет 19 поломок муфт, требующих их замены. Потери от простоев в этом случае составят: П1 = 19 х 100 = 1900 долларов. Стоимость самих муфт составит: Т1 = 19х 5 = 95 долларов. Итого общие потери составят: Пт = 1900 + 95 = 1995 долларов.Про анализируем ситуацию и дадим научно-обоснованные рекомендации. Сразу будем считать, что конструкцию муфт менять нельзя. Они приходят на завод в готовом виде и в этом направлении повышения надежности муфты сделать что-либо уже невозможно.Предложим такой вариант, что при поломке одной муфты в устройстве замене будет подлежать не только та муфта, которая сломалась, но остальныIe 3 муфтыI, входящие в комплект этого оборудованИя. Теперь срок работы всего комплекта из 4-х муфт будет определять та муфта, которая имеет наименьший срок службы. Используя старые данныIe об отказах муфт и результаты имитационного моделирования, составим новую табшщу 4.3. сроков и количества ремонтов.·

Табшща4.З.

Номер Номер муфты срок службы Сумма часов ремонта работы О 4 600 600 1 1 780 1380 2 3 540 1920. 3 1 540 2460 4 2 420 2880 5 2 520 3400 6 3 880 4280

Как видно из таблицы 4.3. за год произойдет 6 отказов, про которых придется заменить 24 муфты. Потери за простои состаВЯ'1 П2 = 6х100 = 600 долларов.

Стоимость замененных муфт: Т 2= 24 х 5 120 долларов. Общие потери составят: Пт = 600 + 120 = 720долларОlt Из полученных данных видно, что приняв предложенную систему заменыI муфт, завод не делая никаких дополнительных затрат, ТОЛЬЮ I

за счет новой организации системы заменыI сломанных муфт понизит свои потери более чем в 2 раза.

4.3. Линейное программирование

Термин линейное программированиепоявился в 1951 г. в ША. Слово «программирование» объясняется тем, что набор lIеременных, подлежащих нахождению, определяет программу (план) работы. За работы в области линейного программирования советский уl{еный Л.В. Канторович в 1975 г. бьш удостоен Нобелевской премии.Рассмотрим основные положения теории линейного Ilрограммирования. Если целевая функция или зависимость выхднойй IIСJ1ИЧИНЫ от параме1рОВ процесса имеет график, на котором имеются II<стремальныIe значения - ПИКИ, то оптимальным является тот режим, IIрИ котором получается экстремальное значение. Но если ш IJИСИМОСТЬ представляет собой линейно возрастающую величину, 1( !"Горая на графике не имеет пиков - экстремальных значений. Здесь 1IIIтимальныIй результат находится по-другому.Предположим, надо определить скорость движения, при которой 111 установленное время будет пройдено максимальное расстояние.IIIIIИСИМОСТЬ расстояния L от скорости V является линейной функцией 1.=Vt· Значит, чем больше скорость, тем лучше. Поскольку "1I'ранично большой скорости не бывает, имеется множество 111 раничителей, препятствующих повышению скорости - мощность 1/11 11 'ателя, состояние дороги, инспектор дорожной службы и Т.д.Задача поиска оптимального режима при линейной зависимости 1IIIIюбретает смысл только с учетом ограничений. Точка пересечения 1111 юйно возрастающей зависимости с прямой ограничения (в общем Ilу'ше также с линейной зависимостью) как раз и дает аналог Iремальнойточки на кривой показателя эффективности системы.. Jадачи нахождения значений параме1рОВ, при которых получается ,рсмум целевой функции с учетом ограничений, наложенных на аргументы, называются задачами математического 1 раммирования. Линейное программирование является их Illымслучаем.'Jадачи линейного программирования являются самыми Щ·I'I.IМИ, дЛЯ них характерно, что показатель эффективности 57(целеваJlФУНКЦИЯ) Lлинейно зависит от элементов решения X1, Х2,..., Хп' а огJ?~ниqеIIИЯ , налагаемые на элементы решения, также имеют вид линlliliЬJX равенств относительно тех же Х], Х2,· . "Хп' На практике такие зздачивстречаются очень часто.

1. зрдача использования сырья. Для изготовления двух видов продукi-lIШ П1 И П2 используется три вида сырья: С]' С2 И Сз. Запасы сырья I1a складе и количество единиц сырья, затрачиваемых на изготовflение единицы продукции, приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4.

Вид сf~ЪЯ Запас сырья Количество единиц сырья на изготовление Единицы п ЮдVКЦИИ П1 П2 СI 20 2 5 G 40 8 5 С' 30 5 6

ПРIIDЫЛЬ от реализации единицы продукции П1 составляет 50 тенге аОТПРОДукции П2 - 40 тенге.НеоDЮДИМО составить такой план выпуска продукции, чтобы ПОЛУЧИ1vмаксимальную прибьшь.Об~lIачим через х1 количество единиц продукции Пр а через Х - колllqество единиц продукции П2. Тогда, учитывая количество 2 единиц~рья,расходуемоенаизготовлениееДИНИЦЫПРОДУКЦии,а также з#асы1 сырья, получим систему ограничений:2Х 15Х2 $ 20;8X]15X2 $ 40; 5Х]lБХ2 $ 30;]КО'Drая показывает, что количество сырья, расходуемое на изготовflIие продукции не может превышать имеющихся на складе запасовJ()неЧНую цель решаемой задачи - получение максимальной прибы.JJIIIРИ реализации продукции, выразим через целевую фyнкциJ!WЗ)'Х переменных Х] и Х2. Реализация Х1 единиц продукции П дает ~1Iб.ыль 50 . X1, а реализация Х2 единиц продукции П2 дает 40 -х T~e прибьши . Суммарная прибьшь L =~' Х] + 40 . Х2 Нео\ФДйМО найти такие неотрицательные значения х1 и х2, при которыJунв:ция L достигает максимума. Условиями не оговорена

58

неделимость единицы продукции, поэтому х1 и х2 могут быть дробными числами.2. Задача о составлении пищевого рациона. Ферма производит откорм коров. Имеется два вида кормов П1 и П2. При откорме каждое животное должно ежедневно получать не менее 9 единиц питательного вещества C1, не менее 8 единиц вещества С2 и не менее 12 единиц вещества Сз. Содержание количества единиц питательных веществ в 1 кг каждого вида продуктов приведены в таблице 4.5.

Таблица 4.5.

Питательные вещества КОРМП1 КОРМП2 С] 3 1 Cz 1 2 СЗ 1 6

Требуется составить такой пищевой рацион, чтобы заданные условия по содержанию в смеси основных питательных веществ бьши выполнены, но при этом стоимость рациона бьша минимальной.Для составления математической модели обозначим через Х1 и х2 количество килограммов корма П 1 и П2 В дневном рационе. С учетом удовлетворения требуемой питательности получаем систему ограничений

3Х! +Х2 ~ 9;

xl+2x2~8; (4.1.)

Х] +6Х2 ~ 12;Если корм П1 стоит 4 тенге, а корм П2 - 6 тенге, то общую 'гоимость рациона можно выразить в виде линейной целевой функции L = 4Х1 + 6Х2 ---7 min (4.2.)

'Jадача сводится к выбору значений переменных Х! и Х2

удовлетворяющим неравенствам (4.1.) и при которых значение I~слевой функции (4.2.) минимально.. Задача о планировании производства. Предприятие производит и'щелия трех видов: Вр В2, ВЗ' По каждому виду изделий у Ilредприятия имеется план, согласно которому оно обязано вьшустить:

59не менее fЗl единиц изделия В!, не менее fЗ2 единиц изделия В2 и не

менее fЗз единиц изделия Вз' План может быть перевыполнен, но в

определенных границах, так как условия спроса ограничивают количества произведенных изделий каждого типа. Поэтому можно

выпустить соответственно не более fЗJ' fЗ2' fЗз единиц.

На изготовление изделий идут определенные материалы и заготовки. Будем считать, что всего имеется четыре вида сырья: С"

С2, СЗ И С 4' Запасы сырья ограничены числами у" У2' уз И У 4 единиц

каждого вида сырья.Теперь необходимо указать, какое количество сырья каждого вида идет на изготовление каждого вида изделия. Эти значения

сведены в таблицу 4.6. Первый индекс у числа ~j - вид изделия, а

второй вид сырья.

Таблица 4.6.

Вид сырья Изделие Вl В2 Вз С1 All А21 Аз!С A12 А22 АЗ2 2 С А!з А2з Азз з С4 ·A14 А24 АЗ4

Когда готовые изделия реализуются, они приносят предприятию прибьшь: одно изделие Вl приносит прибьшь С" изделие В2 - приБЬШlJ.С2, изделие ВЗ - прибьшь Сз' Нужно так спланировать производство, то есть определить сколько и каких изделий производить, чтобы: вопервых, план бьш выполнен или перевыполнен, во-вторых, при перевыполнении плана не должно быть затоваривания, в -третьих, суммарная прибыль должна быть максимальна. Снова задаЧi!линейного программирования, очень похожая на предыдущую, . Разница в том, что неравенств-ограничений будет больше и BMeC'J'( I минимума необходимо иметь максимум целевой функции.4. Задача о загрузке оборудования. Ткацкая фабрика располага<: I станками двух типов. Имеется N] станков типа 1 и N2 станков типа

60

Эти станки могут производить три вида ткани: Т}' Т2, Тз' но С разной производительностью. Станок типа 1 может производить в месяц А'I метров ткани Т] или производить Al2 метров ткани Т2 или А1з метров ткани ТЗ' Соответственно станок типа 2 можетпроизвестиА2[,А22, А2з· Фабрика имеет план, согласно которому она должна произвести за месяц не менее В, метров ткани Т l' не менее В2 метров ткани Т 2 И не менее ВЗ ткани Тз· Доход, который фабрика получает от реализации своей продукции, также не одинаков. Каждый метр Т, приносит фабрике прибьшь С" ткани Т2 - прибыль С2, ткани Тз - прибыль Сз' Количество метров каждого вида ткани не должно превышать

соответственно fЗ" fЗ2 , fЗз метров. Кроме того, все без исключения

станки должны быть загружены.Требуется так распределить загрузку станков производством тканей Т" Т2, ТЗ' чтобы суммарный месячный доход бьш максимален.Вначале кажется, что поставленная задача практически не отличается от предыдущей. Можно обозначить X,'~, ~ количество l'канейТ" Т2, ТЗ в плане и максимизировать суммарный доход:

N,Xj + N2x2 + СзХз Однако при этом ничего не решается с загрузкой оборудования.Ilоэтому элементами решения в это'м случае должны быть не I<оличество тканей каждого вида, а количество станков типа 1 и 2, 111 нятых

производством тканей каждого Вида. Элементы решения 'недует обозначить буквами х с двумя индексами: первый будет '( >ответствовать типу станка, второй виду ткани.Всего будет шесть элементов решения:

(4.3. )

щссь X11 - количество станков типа 1, занятых изготовлением ткани

1 " XI2 - количестыво станков типа 1, занятых изготовлением ткани

IIша Т2 и т.Д.Запишем условия -ограничения, наложенные на элементы lIIения х... Прежде всего обеспечим выполнение плана. Это даст')1'11 неравенства -ограничения:

(;tIIX11 + а21х2, ~ в, <l12X12 + а22Х22 ~ В2 (4.4.)

а IЗХ'З + а2зх2з ~ вз

61после этого ограничим перевыполнение плана. Это даст еще три неравенства-ограничения:a11xll + a21x21 ~ 131 a12xl2 + а22Х22 ~ 132 ( 4.5. ) а1зх1з + а2зх2з ~ I3з теперь запишем ограничения, связанные с наличием оборудования и необходимостью его полной загрузки. Суммарное количество станков типа 1, занятых изготовлением всех тканей, ДОЛЖНО быть равно N1, число станков типа 2 должно быть равно N2.Отсюда еще два условия - на этот раз равенства:X11 + Xl2 +х1з = N1 ( 4.6. ) Х21 + Х22 + х2з = N2 определим теперь суммарной доход от производства всех видов тканей. Суммарное количество метров ткани Т1, произведенное всеми станками,будетравноа1lХ11 +а21 и принесет доход С1 (a11x" +а2Iх2).Рассуждая аналогично, найдем суммарный доход фабрики за месяц при выполнении плана, заданного выражением (6.3. ):L= С/ allx11 + a21x2) + С/ al2xl2 + а22х22) + СЭС а1зх1з +а2зх2з) Эту линейную функцию шести аргументов надо обратить в максимум:L -7 тах.5. Транспортная задача. Типичная задача из школьного учебника: из пункта А в пункт В выехал автомобиль, ему навстречу выехал другой автомобиль и т.Д. наша задача более сложная имеем, например, четыре пункта: A1, А2, Аз, А4, на которых сосредоточены запасы определенного вида грузов в количествах a1, а2, аз, а4 единиц.

Имеется также три пункта прибытия грузов В" В2, ВЗ' заказавшие соответственно Bj' в2, вз едИНИЦ груза. Общая сумма заявок на доставку равна сумме имеющих запасов:ВI + В2 + ВЗ = а) + а2 + аз + а4· Кроме того, известна стоимость перевозки единицы груза из каждого пункта отправления Ai к каждому пункту назначения В , где J i - номер пункта отправления, а j- номер пункта назначения.Стоимость перевозки из i- го пункта в j-й обозначим Cjj.Нужно составить план перевозок, то есть программу того, какое количество груза из каждого пункта отправить и куда именно, чтобы суммарные расходы по перевозкам обратились в минимум.{;.')

Составим математическую модель этой задачи. Обозначим элементы

решения: Xjj - количество едИНИЦ груза, отравленных из А; -го пункта

отправления в Вj-й пункт назначения. Всего ПОЛУчается 12 переменных элементов решения:

ХIIХ12ХIЗ Х2lХ22Х2З ХЗIХЗ2ХЗЗ Х41Х42Х4З

уммарная стоимость перевозок при таких решениях будет равна:

L=C11X11 +C12X12 +С1зХ1з +С21Х21 +С22Х22 +С2зХ2з +СЗ1ХЗ1 +СЗ2ХЗ2 +СззХзз +С41Х41 +С42Х42 +С4зХ4з Ограничения, налагаемые на элементы решения, будут двух Видов:1. Все заявки должны быть выполнены

\'"11 +Х21 +ХЗ1 +Х41 =~

(4.7. )

""l З + Х2З + Хзз + Хsз = ~. Все имеющиеся грузы должны быть вывезены

"" + XJ2 + Х1З = а1

"'1 + Х22 + Х2З = а2

(4.8. )

\,,, + Х42 + Х4З = а4

Требуется выбрать такие неотрицательные значения

lН.:peMeHHЫx xll' х2р....' чтобы выполнялись эти ДВе системы уравнений (4.7.,4.8.), а функция L обращалась в минимум, Ilсзависимо от смыслового содержания все задачи математического "рограммирования с формальной точки зрения СВОДЯТся к ОДНой

1IIIOВОЙ задаче: найти значения переменных Xj, Х2. ...., IЮторые не

"рсвосходЯТ заданных ограничений и при которых целеваЯ:ЛИНейная функция достигает экстремального значения при условии наличия

63ограничений. в реальных задачах, связанных с определением на:и:более рациональных способов организации производства, ис:rюльзования сырья и оборудования, назначения технологических режимов и Т.д., целевая функция имеет вИд линейной зависимости от

МIJОГИХ переменных: L = L C;Xi а ограничения задаются системой

111 линейно независимых уравнений с n неизвестными:

al1x1 +а12Х2 +...+а1пХп =81 а21Х1 + а22Х2 +.., +а2пХп = 82

(4.9.)

,. о" 0.0 0'0 0'0 0.0 ..0 0'0 0,0 0.0 0.0 ....

Если бы число уравнений было равно числу неизвестных , то ЭТО была бы обычная задача, решение которой хорошо известно.Однако особенностью данных задач является то, что число неизвестных больше числа уравнений, Т.е. n > т.Поскольку в задачах линейного программирован:и:я числ переменных больше числа уравнений, то имеется бесчисленно" множество решеНИ:Й. Иными словами, имеется множества наборов

переменных X1, Х2 ' , . ., Х" ' которые в принципе удовлетворяют всеМ заданным условиям, КаждЫЙ такой набор можно считать решением, однако не все решения можно считать приемлемыми.

1) все Xi являются каКИМИ-ТО физическими велич:и:нами, они не могу'

быть отрицательными, следовательно, сушествуют добавочные 01

раничения Xi ~O, Х2 ~ О, .. " Х" ~ О. ( 4.10. )

Решения системы уравнений ( 4.9.), удовлетворяющие ограничеНИЯ~1 ( 4.10. ), называются допустимыми решениями.2) основной целью линейного программирования является нахожЦi' иие оптимального значения, поэтому из множества допустимых Г" шений необходимо выбрать одно, то самое, которое обращает в Эlil тремальное значение линейную форму L.Поскольку число переменных больше, чем число уравнен 11 11 для получения однозначного решения необходимо сократить ЧИСIIII

переменных. Простейший способ для этого - положить какие-то ( nт) из них равными нулю. Образующуюся в результате такого сокращения систему т уравнений с оставшимися т неизвестными можно решить обычными методами.Набор использованных для решения т переменных называют базисом, а полученное решение базисным. Остальные (n-m) I!еременных называют свободными. В каждой реальной системе может сушествовать несколько различных базисов, каждый со своим набором базисных и свободных переменных. Если среди базисных решений будут такие, которые дают отрицательные значения IleKoTopbIX переменных, то они являются недопустимыми и из )щльнейшего рассмотрения исключаются. Среди допустимых )азисных решений ищутся такие, которые минимизируют линейную I ~елевую функцию L. Это решение и будет оптимальным и наилучшим.Пример. Производство, изготавливающее продукцию, будем арактеризовать двумя параметрами: объемом выпуска продукции и с качеством. Объем выпуска будем измерять в деньгах. Качество 'удем оценивать определенным коэффициентом. Требуется найти ОllТИМальный вариант, имеющий наибольший рбъем выпуска при Iшилучшем качестве. Задача является многопараметрической, имеем 1~lJa параметра - объем выпуска и качество.Имеем три ВИда продукции П1, П2 И ПЗ ' для выпуска которой 1'I)Сбуется три ВИда ресурсов -трудовые, материальные и финансовые.

Таблица 4.7

Характеристика Виды ПРОДУКЦИИ Имеющиеся ресурсы П, П2 ПЗ Ilродукция: 7 12 13 I /бъем выпуска Кnчество 9 7 10 Ресурсы:Т,vnовые 0,2 0.3 0,4 35 tv nтериальные 0,5 0,4 0,3 42 ~ IIнансовые 0,6 0,8 1,2 100

Задачу будем решать методом последовательных уступок. Сугь !'Ода заключается в том, что один из параметров принимают за IIОВНОЙ в целевой функции, а для других задают некоторые

" I

65

предельные,значения. Задачу решают в несколько этапов, постепенно находя наилучший вариант.В качестве целевой функции принимаем максимальное получение объема продукции при условии, что уровень качества не должен быть ниже определенного уровня. Задачу запишем в виде математической модели:

Об = L = 7 Х, + 12Х2 + 13Хз ---7 тах

9х, + 7 Х2 + 10хз ~ KfUii

0,2х, + 0'3Х2 + О,4Хз $ 35

0,5х) + 0,4Х2 + 0,3Хз $ 42

0,6х, +0,8Х2 + 1,2хз $100

Х; ~ О, j = 1,3.

Результаты решения этой задачи приведены в таблице 4.8.Таблица 4.8.

Характеристика Вариант 1 2 3 Кзад Не ограничен 900 970 К 830 900 970 Об 1340 1284 1198 П1 О 14 3Ц П2 90 62 29,5 ПЗ 20 34 47,8 Резерв ресурсов Трудовых О О 0,7 Материальных О О О финансовых 4 1,2 О

Анализируя результаты решения по трем вариантам МОЖIIII сделать выводы:1. Повышение требования к качеству продукции приводи,. l' понижению объема выпуска продукции. В варианте 1 достигнv, максимальный объем выпуска при минимальном качестве.2. В зависимости от требований к качеству меняется структура плаllll

Так в варианте 1 продукция 1, не выпускалась, так она дст

наименьший объем выпуска.3. Дальнейший рост объема продукции лимитируется ресурсами. При этом материалыI всегда используются ПОЛНостью.Таким образом, применяя метод последовательных уступок, можно установить зависимость объема выпуска продукции от качества. В конечном итоге, зная эту зависимость всегда можно найти решение, максимально устраивающее заказчика.В задачах большой размерности число допустимых решений может быть очень велико, поэтому на практике необходимо IIСПОльзовать методы направленного переборадопустимых значений, I/ОЗВОЛЯЮЩИХ сократить количество вычислений и время решения ' ищачи.Геометрическая интерпретация линейного программирования.

Когда П-m = 2, то есть число переменных больше числа Ilcзависимых уравнений на 2, то задаче линейного программирования можно дать наглядную геометрическую интерпретацию, то есть рt;шать задачу наглядным геометрическим методом.

Две из п переменных, скажем Х) и Х2 ,можно выбрать в Iчестве свободных, а остальные m сделать базисными и выразить IIХ через свободные:

'1 =аЗIХj +аЗ2Х2 + fЗз

'1 = а4,Х! + а42Х2 + fЗ4

~ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(4.11.)

",; =aпjx! +ап2Х2 +fЗ"

По осям Ох1 и Ох2 откладываются значения свободных

"сременных Х! и Х2· Так как переменные должны быть.

Ift'отрицательными, допустимые значения свободных переменных

'It'жат только выше оси ОХ, и правее оси ОХ2 . Обычно это отмечается

11/ l'рИХовкой, обозначающей допустимую сторону каждой )рдинатной оси. Остальные переменные также должны быть 11111 )'Iрицательными, то есть должны вьmолняться условия:

аЗ/Хj + аЗZХ2 + fЗз ~ о

а41Х, + а42Х2 + fЗ4 ~ ОХп = ап'Х\ + ап2Х2 + /311 2': О

Рассмотрим критическое значение первого уравнения, когда Хз =0,

то есть Хз = Qз]Х] + QЗ2Х2 + /3з = о Это уравнение прямой, которую можно построить в системе координат Х! . Х2. По одну сторону этой прямой лежат точки, соответствующие ХЗ >0, по другую сторону соответствующую х3 < о. Таким образом, прямая = О делит всю область значений переменных х3 на две полуплоскости « допустимых» и« запрещенных» значений. Аналогичным образом строятся и все остальные ограничивающие прямые: х4 = О , .. ., хп = О и у каждой из них штриховкой указывается «допустимая» зона, где значения соответствующей переменной будут больше нуля. Каждая переменная прямая

соответствует обращению в нуль одной из переменных. Поэтому в точках пересечения будут обращаться в нуль две переменные, то есть ( n - т ) переменных.Однако (п-т) есть число свободных переменных, обращени которых в нуль соответствует базисному решению. Следовательно, приведенное построение дает геометрическую интерпретацию базисному решению и каждая точка пересечения прямых опредеЛЯе'I' одно из базисных решений задачи линейного пр<;>граммирования. Вс( прямые в совокупности образуют область допустимых решениИ (ОДР), представляющая собой вьшуклый многоугольник.После определения области допустимых решений можно приступить к нахождению оптимального решения, то есть TaKOI'(l решения, которое обращает в минимум линейную функцию L. Прl!т = n - 2 этой задаче также можно дать наглядное геометрическо решение. .В уравнении L подставим значения базисных переменных выраженных через свободные, использовав для этого выражеНИIt (4.11.). После приведения подобных членов линейная функция L ВС(\ переменных окажется выраженной только через две свобоДJ!I.II переменные:

( 4.12. )

nR

Где 10 - свободный член, которого в первоначальном виде функции L не было, но теперь, при переходе к переменным х \ и Х2 , он может появиться. Придадим L -10 некоторое постоянное значение Q.L - 10 = 1] х\ + 12 Х2 = Q Получилось уравнение прямой на плоскости Х] . Х2. Угловой коэффициент этой прямой равен I\Л2 ' а отрезок, отсекаемый на оси ординат - Q/12. Изменение постоянной Q не изменяет угловой lюэффициент прямой, а изменяет только начальную ОРдИНату, то есть Ilрямая L -10перемещается параллельно самой себе, образуя линию "авного уровня целевой функции.Если положить Q= L - 10 = О, то получится основная прямая, IIРОХОДЯЩая через начало КООрдИНат. Направление, в котором должна двигаться основная прямая, чтобы величина Q убывала, зависит от '111.aKOB коэффициентов 1, и 12 .Наименьшего значения линейная форма Lдостигнет тогда, когда Ilrямая будет проходить через крайнюю точку области допустимых рошений, наиболее удаленную от начала КООрдИНат. координатыI этой I'ОЧКИ определяют оптимальное решение задачи линейного Ilрограммирования. Зная оптимальные значения свободных Ilоременных хl и х2 с помощью уравнений (4.11.) можно найти опт опт IIIlТимальные значения базисных переменных, а с помощью ыражения ( 4.12.) определить оптимальную величину целевой ФУIIКЦИИ.Пример. Требуется найти максимум целевой функции L = х\ + 3Х2 При условии, что значения хl и х2 ограничены следующим IНlrазом:-х, + Х2 :::; 3 , хl - 2Х2 :::; 4 , Х2 + Х2 :::; 6.

Введя дополнительные переменные, представим ограничения 11II)~е следующей системы уравнений:-х + х + Х =3 -7 х = 3 + х - х \ 2 3 3 1 \ х\ - 2х\ + Х4 = 4 -7 Х4 = 4 - х\ + 2Х2 (4.13.) Х\ + Х2 + xs = 6 -7 xs = 6 - х, - х2.1<11 М образом, число уравнений т = 3, а число неизвестных n = 5.IIrдовательно, имеются три базисные и две своБодныIe переменныI..х5 =0

Q=O

1

о

Рис. 4.3.

Значения свободных переменных отложим по координатным осям хlOх2 (рис. 4.3). Допустимые значения х лежат выше оси Охl и правее оси Ох2. Построим прямую, соответствующую ХЗ = О. Она проходит через точки на координатных осях (0,3) и ( -3,0). Для всех значений ХЗ > О соответствующие точки будут лежать ниже и правее прямой х 3= О. Подобные же построения должны быть сделаны ДЛЯ всех х. В результате будет выделена область допустимых решений, ограниченная выпуклым многоугольником ОАВСО.Теперь можно найти решение задачи, то есть найти оптимальное значение целевой функции. для нахождения максимума выражение L надо представить в виде Lo = - L = -х, - 3х2. Геометрически оно представляется прямой, которая при Q = о проходит через начало координат, а с увеличением Q перемещается вверх.Максимум целевой функции приходится на одно из крайних положений в пределах области допустимых решений. Поэтому

70

оптимальное решение будет находится в одном из углов многоугольника ОАВСО, наиболее удаленном от начала координат.В нашем случае это будет точка В с координатами х, = 1,5 и Х1 = 4,5.Подставляя эти значения в выражение целевой функции, получаем.Что при оптимальном значении аргументов целевая функция принимает свое наибольшее значение равное 15.При увеличении числа переменных таким образом, что л-m =3 , для геометрического построения понадобится пространственная система координат, которой необходимо построить область допустимых значений в виде выпуклого многогранника. Каждое условие Хк = О для одной из базисных переменных ( к = 4,5, ..., л) геометрически будет изображаться в виде плоскости (рис.4.4. ).

ХI

Рис. 4.4.

Роль основной прямой в этом случае будет играть поверхность шданных уровней целевой функции, уравнение которой L = 10 + 1, . Х, + 12' Х2 + lЗ . ХЗ' Когда количество переменных возрастает еще больше, задачу ШIнейного программирования можно представить как построение ыпуклого многогранника допустимых решений внеотрицательном ктанте л - мерного функционального пространства. Для решения I 11 КОЙ задачи в общем виде необходимо использование компьютера.71

4.4. Теория игр

При создании Новой технологии, при разработке стратегии управления каким-либо сложным объектом принимать решения часто приходится, не имея достаточно полной информации о процессе или объекте, то есть в условиях неопределенности. Для обоснованного принятия решения в таких случаях при меняют специальные математические методы, основанные на некотором игровом моделировании реального события. В простых случаях этот метод дает возможность Найти фактически правильное решение, в сложных ситуациях дает дополнительный материал (информацию), позволяющий глубже и детально разобраться в обстановке, оценить ситуацию и с большой долей вероятности найти правильное разрешение проблемы. Методами обоснования решений в условиях неопределенности занимаются математическая теория игр и теория статистических решений.В теории игр рассматриваются ситуации, когда имеются два участника выполнения операции, каждый из которых преследует различные и пРОТивоположные цели. Наиболее характерны такие случаи в области экономики, предпринимательства, где всегда присутствует противоборство, конкуренция. Во всех этих случаях предполагается, что операция проводится против разумного противника (оппонента), преследующего свои цели и оказывающеГi сознательное противодействие достижению цели первой стороной.Какие действия предпримет оппонент, заранее неизвестно, но можно предполагать, что все его действия будут направлены Н(I .достижение его ВЫгоды, его блага. Поскольку цели участников игры противоположны, а результаты решений каждой стороны зависят О') того, какие действия предпримет оппонент, их называю') конфликтными ситуациями. Ограничение возможны противодействий разумного противника только теми, которьн способствуют достижению его цели, сужает област), I неопределенности и значительно помогает с достаТОЧНОI достоверностью Предсказьmать действия оппонента.

Каждая взятая непосредственно из практики конфликтна 11 ситуация очень сложна и ее анализ затрудняется наличием многочисленных случайных факторов. Для проведеНИl1

математического анализа конфликтной ситуации, отвлекаются, убирают все второстепенные и неважные факторы и строят упрощенную, схематизированную модель. Такую модель реальной ситуации назьmают игрой. Результатом игры является победа, ничья или поражение, которые не всегда имеют Количественные выражения, но обычно они могут быть выражены цифрами. В футболе, например, победа дает 1 очко, поражение О очков, ничья 0,5 очка. В азартных карточных играх выигрыши и проигрыши непосредственно выражаются денежными суммами. Игра называется игрой с нулевой суммой, если один из игроков выигрывает ровно столько, сколько "роигрывает другой игрок. В этом ярко проявляется IIРОТИВОПОЛОЖНОСТЬ интересов участников игры, выигрыш одного ~lВляется проигрышем другого.Развитие игры во времени представляется как ряд IlOследовательных ходов. Ходы MOryr быть сознательные и случайные.( 'лучайным ходом называют результат, получаемый не решением III'poKa, а каким-либо механизмом случайного выбора ( кубики, рулетка, генератор случайных чисел и т.д.) . Во всех примерах 'Jlучайного выбора должны быть указаны распределения ш;роятностей возможных исходов. Сознательным Ходом назьmается IlloIбор игроком одного из возможных вариантов действия (стратегии) 1IIIринятие решения об его осуществлении, например очередной ход IlрИ игре в шахматы или конкретное указание на производство Ilt,iiствия в деловой игре, базирующееся на анализе ситуации.Возможные варианты (исходы) игры можно свести в I,РНМОУГОЛЬНУЮ таблицу, называемую IUIатежной матрицей. Строки IIllIIтежной матрицы соответствуют различным стратегиям игрока А, толбцы - стратегиям игрока В. веЛИчина qij на пересечении Il'Ветствующих строк и столбцов называется ценой игры:01 В2 ..... Вп I 1/11 q12 ..... qln 1/21 q22 .... q2n

.........................

111 I/ml qm2 .... qmn.I (елью теории игр является выработка рекомендаций для много поведения игроков в конфликтной ситуации, то есть IIIlIие Оптимальной стратегии для каждого их них. Если игра~остоит только из сознательных ходов, то выбор стратегии АВ однозначно определяет исход игры: выигрыш ( положительный или отрицательный) игрока А. Если кроме сознательных ходов игра содержит и случайные, то оценкой выигрыша будет математическое ожидание, то есть средняя величина выигрыша при многократном повторении игры.Для нахождения оптимальной стратегии необходимо последовательно проанализировать все возможные стратегии и рассчитывать на то, что

разумный противник на каждую из них будет отвечать такой, при котором выигрыш игрока А будет минимален.Обычно минимальные числа в каждой строке обозначаются а; и вьmисываются в виде добавочного столбца платежной матрицы:Вl В2 ..... Вп ai

Аl ql1 q12 ..... qln аl А2 q21 q22 .... q2n а2

Аm qml qm2

qmn. аm

bj Ы ь2 .... Ьп В каждой строке будет свое а; = min qij . Предпочтительной дшt игрока А является та стратегия, при которой ai обращается 11 максимум, то есть а = тах ai , или принимая во внимание предыдущс( выражение, а= тах mш qij' Величина а называется максиминным выигрышем или проc:r'(I максимином, а соответствующая ей стратегия - максиминноll стратегией. Если придерживаться максиминной стратегии, то Прll любом поведении стороны В ( оппонента) гарантирован ВЫИГРЫ/l1 во всяком случае не меньший а. Поэтому А называют также НИЖН{'/I ценой игры -это тот гарантированный минимум, который МОЖIIII обеспечить при наиболее осторожной (перестраховочной) стратеги!!Очевидно, что аналогичные рассуждения можно провести и )1)1 стороны В. Эта сторона должна рассмотреть все свои стратеги!!вьщеляя для каждой из них максимальные значения выигрыша: 11, тах q... Эти значения выписываются в дополнительной CTpOl1l')платежной матрицы. Из всех значений ~ о находится минимально'" ~ = min тах qij

Величина (3 дает Минимаксный выигрыш, или просто МИнимакс.Стратегия, соответствующая (3, называется минимаксной.Придерживаясь этой стратегии, сторона В гарантирована, что в любом случае проиграет не больше (3. Поэтому ~ называют верхней ценой игры.Предположение о разумности каждого игрока приводит к тому, IITO они должны выбирать соответствующие « осторожные» максиминные и МИНИМаксные стратегии. Этот принциn осторожности получил название принципа МИНИмакса.Особое место занимают игры, для которых Min тах q.. = тах min q..') IJ ТО есть Нижняя цена игры равна верхней а = (3=У. Величина V lIазывается чистой ценой игры. В платежной матрице такой игры ~уществует элемент, который одновременно ЯВЛЯется минимальным 11 своей строке и максимальным в своем столбце.

х2

Рис. 4.5.

Ес.тш пренебречь дискретностью стратегий, то можно утверждать, Точка а = (3=у является седловой ( рис.4.5.). Седловой точке тветствует пара минимаксных стратегий, которые будут l1li имальными для обоих игроков, поскольку любое ОТклонение от {.:тратегИЙ приводит к уменьшению ВЫИгрыша первого игрока и IИ1{ению Вьшгрыша второго по сравнению с ценой игры У. Таким 75образом, седловая точка является решением матричной игры, в которой минимаксные стратегии обладают устойчивостью.В научной практике конфликтные ситуации встречаются очень часто, особенно в социальны.i:,, экономических, управленческих задачах. В реальных задачах, возникающих в жизни, эти вопросы осложняются необходимостью учитывать наряду с основными факторами еще и вторичные вспомогательные, которых может быть множество. Очень остро происходит конфликт при внедрении новых разработок и технологий в производство.Пример. Исследователь получил задание разработать конструкцию специальной апп~ратуры. После некоторых размышлений он создал три варианта решения задания: К" К2 И Кз, причем каждый вариантможет быть реализован путем применения трех технологltческих процессов: Tj' Т2 и Тз. Основные функциональные параметры созданной аппаратуры во всех трех вариантов одинаковы, но эргономические параметры и удобство работы будут разные, и зависеть они будут какой технологический процесс будет применен.Если первый вариант К\ будет реализован с помощью технологии Т" то эргономические параметры и удобство работы будут наилучшими. Они будут оценены экспертами в 9 баллов. Эти же параметры варианта К\ выполненные с помощью технологии Т2 оценены на 6 баллов, а технологией ТЗ на 5 баллов. Конструктивный вариант К2 выполненный технологией Т, оценен на 8 баллов, а с применением технологиями Т 2 И ТЗ на 7 баллов. Вариант КЗ при применении технологии Тl оценен на 7 баллов, технологии Т2 на 5 баллов и технологией ТЗ на 8 баллов.Конфликтная ситуация возникает из-за того, что затраты ин реализацию каждого варианта не одинаковы. для простоты расчетОJl и наглядности допустим, что затраты пропорциональны оценко эргономических параметров, то есть вариант, имеющий наибольшую оценку имеет наибольшую цену.Конструктору над9 выбрать и представить на утверждение только один вариант. Конечно ему хочется взять самый удобный в работе, то еСть эргономически проработанный, но он знает, что всегда найдyfcн сторонники более дешевого варианта. Назовем такую группу экономистами». Они будут являться для КОНСТРУКТОРIl 76

противоборствующей группой, препятствующей созданию наиболее качественного варианта аппаратуры.Задача конструктора найти компромиссный вариант, то есть максимально удовлетворить запросы потребителя при минимальной стоимости аппаратуры.

Для решения этой проблемы могут применяться игровые методы. Сведем все данные в одну игровую матрицу (таблица 4.9.)

Таблица 4.9.

КОНС1рукция Технология Т\ Tz Тз К\ 9 6 5 Kz 8 7 7 Кз 7 5 8

Если будет выбран вариант К" то экономисты будут настаивать I (а технологии Тз и получим изделие с эргономическими параметрами . оцениваемыми на 5 баллов. При варианте К2 будут выбраны технологии Т2 и Тз' так как оба они имеют одинаковый уровень затрат и получаемый уровень эргономического удобства, оцениваемый на 7 )аллоВ. При варианте КЗ будет выбрана технология Т 2 С 5 баллами оценки эргономического показателя. Очевидно, что с точки зрения I<OHCТPYКTopa, преимущество имеет конструкторский вариант ~, так как даже при неблагоприятном раскладе получится изделие с оценкой 7 баллов или даже на 8 баллов, если удастся уговорить экономистов Ila технологию Т,.Посмотрим теперь на3адачу со стороныI экономистов И определим какой технологический процесс для них выгоден с позиции снижения финансовых затрат. Если выбрать Т" то при конструктивном варианте 1<, затраты окажутся наименьшими - 7. При варианте Т2 выбирается 1<2 с затратами 7, а при Тз - конструктивный вариант К) с затратами 5.I J,ля экономистов наиболее лучшим будет являться вариант Т 2 ' так ILК он при всех конструкторских вариантах имеет наименьшие 'штраты. Следовательно и для конструктора и экономистов омпромиссным будет являться вариант в сочетании конструкторского IIttрианта К2 и технологического варианта Т 2 - максимальный IIЫИГРЫШ К совпадает с минимальным проигрышем в Т.Отметим в заключение, что не все матрицы имеют седловую !'Очку. Поэтому какую либо стратегию в чистом виде, то есть путем 77выбора той или иной строки и столбца, для решения игры найти не удается. Решение можно найти, применяя смешанные стратегии, то есть чередуя случайным образом несколько отдельных стратегий. Смешанные стратегии представляют собой математическую модель изменчивой, гибкой такmки, при которой оппонент не знает, с какой обстановкой ему придется встретиться.

4.5. Графические сети

Графические сети - это метод графического представления технических и организационных систем. Графическое представление научных задач дает наглядность представления проблемы, иногда значительно упрощает решение поставленной задачи. Универсальным средством наглядного графического представления достаточно разнообразных задач является граф. При этом под графом понимают совокупность вершин и ребер ( рисА.б. ). Разнообразные сочетания различных ребер и вершин представляют многообразие возможных

графов и их применение. Графы, в которых направления ребер не заданы, а вершины приведены в виде прямоугольников, описывают блок-схемы, которые используют для представления структуры технических систем. Граф, показанный на рисА.б. , назьmают деревом, Обычно с помощью графа-дерева описывают метод ветвей и гранИI \ при рассмотрении задач целочисленного программирования. Если н дереве все вершины распределены по нескольким уровням, то в этом случае имеем многоуровневую иерархическую систему. Если ребро графа имеет направление, то его называют дугой. Граф, в котором связь между вершинами имеет направление, то есть осуществляете)1 с помощью дуг, называется сетью. С помощью сетей могут БЬJТI, представлены различные задачи нахождения опmмального решеНИ!I, в которых рассматриваются перемещение либо вьmолнение работ) 1(1 времени. Сеть характеризуется структурой и параметрами ДУI Структура сети, или , как ее называют топология, показывает, каКИI вершины связаны между собой и каково направление связывающи дуг. Каждую вершину обозначают порядковым номером. Начальнун I вершину назьmают источником, а конечную стоком.

Рис. 4.6.Дугу обозначают двойным индексом. В общем случае она обозначается i-j, где i- номер вершины из которой выходит дуга,jномер вершины в которую входит дуга. Каждая дуга имеет свою арактеристику. Например, t i-j - продолжительность движения по дуге, Cj-j - стоимость перемещения, d j-j- пропускная способность нугиит.Д. (рис. 4.7.).

tij, с ij, d ij

Рис. 4.7.Зная структуру сети и характеристики ее дуг, можно решать различные задачи, достаточно часто встречающиеся в научных IIt:CЛедованиях.1. Задачи по перемещению.11) Задача коммивояжера. Имеем 5 пунктов, расположенных, как lIоказано на рис. 4.8., и соединенных между собой дорогами так, что· '1 любого пункта можно проехать в любой другой пункт. Требуется I 111 йти такой маршрут движения, чтобы выехав из заданного пункта, I,fiъехать все пункты за кратчайшее время.

Рис. 4.8.ДЛЯ решения задачи составим математическую модель. Для ,того введем обозначения: i и j - номера пунктов выезда и въезда; t..']. время переезда из пункта i в пункт j . Как видно из таблицы 4.10._. в общем случае может быть не равно времени переезда в обратном']Iaправлении tji.

Таблица 4.10.

Из пункта i В ПУНКТ i 1 2 3 4 5 1 О 10 25 25 10 2 1 О 10 15 2 3 8 9 О 20 10 4 14 10 24 О 15 5 10 8 25 27 О

Рис. 4.9.Составим модель. Из пункта 1 можно выехать в любой ЖI четырех пунктов или остаться в пункте 1 (рис. 4.9). Но при этом можно выехать только в одном единственном направлении. Это условие запишем в следующем виде:О" + 012 + 013 + 014 + 015 = 1В общем виде это условие запишется так:51: О.. = 1']j=l Если от пункта 1 перейти к произвольному i - пункту, это БУДС'1 выглядеть так:51: О.. = 1, i = 1, 5']j=l

( 4.14 )

80

Эти зависимости обеспечивают выполнение условия, что из каждого пункта выезд производится только в одном направлении и только один раз. Требование минимальной продолжительности маршрута запишем в виде целевой функции.

F = t11o" + t112012 + t1зо1з + tl4014 + t15015 + t21021 + t22022 + '" + t55055 ~ min, (4.15.) Где значения t.. берутся из таблицы 4.10., а О.. ЯВляются u u ИСКОмыми переменными. Переходя к сокращенной форме записи, задачу можно сформулировать так:5 5F = 1: 1: t .. О.. ~ min ;'] ']i = 1 j=l

51: О.. = 1, j = 1, 5 ;']i=l

( 4.16.)

51: О. = 1, i =1, 5 ;']j=l

О.. = [О;1]']

в результате решения системы ( 4.16. ) получим следующие lIIачения: 0J5 = 052 + 023 + 034 + 041 = 1 , остальные Ojj = О. Общая "родолжительность маршрута F= 10 + 8 + 10 +20 + 14 = 62. Этот аршрут показан на рис. 4.10.

Рис. 4.10.

810+--0

Рис. 4.11.

Если от частНОГО случая перейти к общей постановке задачи, включающей объезд n пунктов , то можно записать:n nF = L L t .. О.. --7 min ;'] ']i = 1 j=l

nL О.. = 1, j =1, n ;']i=l

( 4.17.)

nLo..=l, i=l,n;1] j=l

о.. = [0;1]']

Заметим, что условиям ( 4.16 и 4.17.) удовлетворяют 11 маршрут, имеющий разрьmы между отрезками движения, но УСЛОВl11 однократного выезда и въезда в пункт выполняется (рис. 4.1\,) Системы ( 4.16 и 4.17. ) включают условия, которые необходимы, 11I I недостаточные. Требованию

неразрывности маРШРУ'l1I обеспечивается введением дополнительных N ограниченийN = ( n - 1 ) 2 - ( n - 1 ),А каждое ограничение имеет вид :

У_у. _ n О.. ~ n - 1; i = 2, n ;1] 1]_00 < У .. < 00 .']

j =2, n

( 4.18.

так, для нашего примера таких дополнительных ограничений будет N = ( 5 - 1 )2 - ( 5 - 1 ) = 12 Они будут иметь вид У2 - уз + 502з ~ 4; У 2 - У4 + 5024 ~ 4; У2 - У5 + 5025 ~ 4 ;УЗ - У 2 + 50З2 ~ 4 ; ...; у 5 - У 4 + 5054 ~ 4.

Таким образом математической моделью задачи будет система (4.17. ) с добавлением дополнительных ограничений (4.18.). К задаче коммивояжера сводится много задач, возникающих при решении научных проблем - это оптимальная организация технологического процесса обработки какого либо изделия, организация снабжения баз и Т.д.б) Задача поиска кратчайшего пути. Из пункта А в пункт В ведет много дорог, как показано на рис.4.12.

Рис. 4.12.

По некоторым дорогам движение одностороннее, по другим щ'устороннее. Длина пути между двумя пунктами показана у каждой нуги. Необходимо найти кратчайший путь из А в В. Начнем с )СТавления математической модели. Допустим, ЧТО В пункт i входят IIIЗ него выходят дуги, как это показано на рис. 4.13.Чтобы маршрут был непрерывным, в каждыЙ пункт должна входить и из него выходить только одна дуга. Это требование будет выполнено, если будут соблюдены следующие условия:для дуг, входящих в пункт, р NiBX = L <\0 = 1 ( 4.19. ) k=1

Где oki соответствует дуге, выходящей из пункта k и входящей в пункт 1,

~i = {1, если дуга k-i входит в маршруг ,

~ - в противном случае.

Условие (4.19.) обеспечивает вход в пункт i только по ОДНОJ4 дуге, для дуг, выхоДЯЩИХ из пункта, 1 NiBbIX = L О. = 1 ( 4.20. )']j=1

Где oij соответствует дуге, выходящей из пункта i и входящ

впунктj,

Oij = r 1, если дуга i-j входит в маршруг,

1 о - в противном случае.

{1 - для начального пункта, Niвx - NiвbIx = О - для промежугочНЫХ пунктов, 1 - для конечного пункта.

( 4.21.)

Действительно, для начальноГО пункта N = О. Значит · 11 ВХ начального пункта должна выходить только одна дуга. 1~'1 промежуточных пунктов условие N. = N. обеспечивает ВХО)I , lBX lВЫX выход только по одной дуге. И наконец, для конечного пункта. )111 кот ого N = О, приведенное условие обеспечивает вход толью 111 вЫХ одной дуге.Таким образом, условия (4.20.) - ( 4.21.) обеспеч и 1111 11 QL1

получение непрерьmного маршруга. Если мы хотим, чтобы маршрут имел при этом и кратчайшую длину, необходимо добавить целевую функцию:

р= LLC. О... . '] 1]1 J

( 4.22.)

Где Cij - длина пути, а суммирование производится по всем дугам.Объединяя ограничения и целевую функцию, запишем систему:F = L L с.. О.. ~ min'] ']

Р i { 1 - для начального пункта, ~Ью . k Ьц = О - для промежуточных пунктов, ( 4.23.) """1 j=1 1 - для конечного пункта.

0..20']

На переменные О.. достаточно наложить только требование']IIl.:отрицательности, то есть о. 2 О. Требование о.. = о или 0..= 1, можно'] '] ']111.: накладывать, так как такая задача благодаря ограничениям II()сспечивает получение в решении для oij только либо О, либо 1.Составим систему (6.23.) для задачи, приведенной на рис.4.12., IЯ удобства и наглядности представим такую систему в виде таблицы 11.

Таблица 4.11.

Пункт 012 013 014 023 025 032 034 035 043 045 'знак Правая часть (1 2 б 8 3 7 5 1 5 4 2 шil1I -1 -1 -1 - -12 1 -1 -1 1 = О, 1 1 -1 -1 -1 1 = О., 1 1 -1 -1 - О, 1 1 1 - 1

в которой каждой дуге соответствует переменная, а каждому ту - ограничение. Величины, представленные в таблице, I'Jывают коэффициенты, с которыми переменные входят в lIичения.Так для пункта 2 ограничение имеет вид 812 - 823 - 825 + 832 = О, где знак « +» стоит перед ВХодящими дугами, а знак « _» _ перед выходящими. В результате решения задачи получаем следующие значения: 812 = 823 = 834 = 845 = 1. Остальные 8jj = О. КратчайшиЙ маршрут включает ДУГИ, для которых 8.. = 1. Такой маршрут показал')на рис. 4.14.. Несмотря, что он проходит через все пункты ( что не является обязательным условием), его длина имеет минимальное значение и составляет F = 2 + 3 + 1 + 2 = 8. Нетрудно заметить, что маршруты проходящие только через один промежуточный пункт имеют большую длину. ( 1- 2 - 5 = 2 + 7 = 9, 1 - 3 - 5 = 6 + 4 = 1 О, 1 4 - 5 = 8 + 2 = 10 ).

Рис. 4.14.

в практических задачах большие маршруты достаточно трудно )бозримы, сплошной перебор возможных вариантов представляет fзвестную сложность. Поэтому данный способ нахождения сратчайшего пути довольно эффективен и прост.В общем случае при решении многообразных практических адач характеристика дуги i-j может иметь различный смысл:[родолжительность, стоимость, трудоемкость и Т.д. При этом К задаче ыбора кратчайшего маршрута могут быть сведены самые разные :!Дачи, возникающие при решении научно - технических проблем.

в) Задача о распределении потоков в сетях. Имеется сеть, редставленная на рис. 6. 12. для большей наглядности будем считать [у сеть трубопроводом, по которому перемещается нефть. т о есть меем задачу перемещения некоторой продукции по сети за ::который период времени.Для составления математической модели принимаем, что

5

элементы сети - дуги и узлы - имеют свои характеристики. КаЖдая дуга i-j характеризуется параметрами: Cu -стоимость транспортировки единицы продукции по дуге, Djj - пропускная способность дуги, которая может принимать значения О $ D.. < 00. Принимаем, что Н. = О~ ~в том случае, когда дуга отсутствует, то есть узлы i и j не связаны меЖдУ собой. Dij = 00 в том случае, когда на пропускную способность не накладываются никакие ограничения.КаЖдЫЙ узел может быть трех видов: выпускающий продукцию, потребляющий продукцию и транзитный. Характеристиками таких узлов являются: для выпускающего - Aj - количество продукции, выпускаемой узлом i в единицу времени, для потребляющего - В. -. )количество продукции, потребляемой узлом j в единицу времени, для транзитного А. = В = О., )в общем случае в каЖдЫЙ узел входят и выходят потоки. Эти потоки показаны на рисА. 13. Очевидно, что суммарные потоки, соответственно входящий в i - й узел и выходящий из него:р S = :Е Х . ( 4.24.) вх kl k=l L S =:Е Х. ( 4.25.) вых ') j=l для транзитного узла справедливо S = S , то есть все, что в ВХ БЫХ него входит, то и выходит. После подстановки значений SBX ( 4.24.) и S (4.25.) получим:ВЫХ р L :Е Xk. =:Е х.., ')k=l j=l

или окончательно р L :Е Xk. - :Е х.. = о, ')k=l j=l

( 4.26.)

Уравнение ( 4.26.) назьmают уравнением сохранения потока или уравнением материального баланса. Оно обеспечивает непрерьmность потока в узле.

87Составим аналогичные уравнения для выпускающего и потребляющего узлов.

для выпускающего узла:р S = А. + LXk· вх 1 '1 k=1

LS = LX..ВЫХ 1J j =1

Уравнение материального баланса будет иметь вид:р LА. = L Xk. = L х.., ., ']k=1 j =1

или окончательно р L L Xk. - L х.. = - А.I 1] 1 k=1 j =1 для потребляющего узла:р S = LXki ВХ k=1

( 4.27.)

LS = LX.. + В.вых u 1 j =1 Уравнение материального баланса будет иметь вид:р LL Xk. = L х.. + В., 'J'k=1 j =1 или окончательно р L L Хю - L х.. = В. ( 4.28.) 1] ' k=1 j =1

88

Объеденив уравнения (5.26.) - (5.28.) запишем:

Р L { Ai - для выпускающего узла, ~ ~i - ~ Х; = О - для транзитного узла, k=1 j =1 Bi - для потребляющего узла.

EcJш сравнить условия ( 4.29.), обеспечивающие непрерывность потока, с системой (4.23.), обеспечивающей непрервыность пути в задаче выбора кратчайшего маршруга, то легко убедиться, что система (4.23.) является частным случаем системы (4.29.).Рассмотрим простейший случай. Принимаем , что в начальном узле i= 1 есть некоторое количество продукции Ai, все узлы транзитные. Составим уравнение баланса (4.29.) для этого случая. В начальном узле i=1 входящих дуг нет, следовательно:р LXki =0 k=1 И в уравнении (5.27.) остается L L х.. = -Ai ( 4.30.)']j=1 В конечном узле i=n выходящих дуг нет, следовательно:

L LX.=O nJ j=1 И в уравнении (5.28.) остается р L Xk = В. (4.31.) n , k=1 Объединяя уравнения (5.26.), (5.30.) и (5.31.), получим:для начального узла L L X1j = Аl ( 4.32.) j=1 для транзитных узлов р L L Xk. - L х.. = о ( 4.33.) I 1J k=1 j =1

(4.29.)

89ДЛЯ конечного узла

р I,X = В 1m n k=1

( 4.34.)

Уравнения ( 4.32., 4.33., 46.34.), обеспечивающие непрерьmность рассматриваемого потока, и тем самым являются ограничениями, выпОлнение которых дает возможность получить допустимые решения.Если требуется решать задачу оптимизации потока в сети, то необходимо дополнительно сформулировать целевую функцию и граJ:llI1IНыеусловия. При этом возможны различные постанОВКИ задачи оптимизации. Рассмотрим наиболее типичные из них.1. Минимизация стоимости ( экономический критерий)F = I, I, с х. ----7 min'] 1]А=А 1 зад , О ~ Х. ~D.'] ']

Где Cjj _ стоимость транспортировки единицы продукции по дуге, суммирование производится по всем дугам, Dij - ПРОПУСКНЭII способность дуги. Такая постановка задачи обеспечивает, }Н пре~ышая пропускную способность каждой дуги, полУЧИТI, минимальную стоимость прохода продукции при транспортировке.1. Максимизация потока (производственный критерий) F = I. I, В ----7 mах n 1 J А=А 1 зад' I, I, С. Х.. ~ С ;. . '] '] зад1 JO~ Х. ~D..'] JI Такая постановка обеспечивает получение максималЫЮI iI пОТока продукции, при обеспечении стоимости траНСПОРТИРОВТО111 заданных пределах Сзад.Задачи распределения потоков на сетях имеют раЗЛИЧ\lI,1 разновидности. На практике большой класс самыХ разнообразlllll по содержанию задач может быть представлен в виде за)III'1 оптимизации на сетях. Поскольку математическая модель таких 3:1)111'1

( 4.35.)

(4.36.)

О(\

отличается от общей задачи линейного программирования тем, что перед переменными в ограничениях коэффициенты равны единице, существуют специальные методы решения таких задач. Эти методы проще, чем универсальный симплекс-метод.Одним из важных приложений применения сетей является умение построения сетевых графиков. Разберем такую простую 'итуацию как прием гостей. Чтобы это сделать необходимо совершить 'ледующие действия или работы: а, - закупить продукты, а2IIРИГОТОВИТЬ обед, аз- убрать квартиру, а4 - подать обед на стол.I Тоследовательность действий для приема гостей может быть показана 11 виде графа. Графическое представление последовательности l\I.шолнения работ, необходимых для достижения поставленной цели, llaзывают сетевым графиком. Так, из представленного сетевого I рафика, видно, что есть работы, которые можно выполнять только IlOследовательно : закупка продуктов и приготовление обеда, но есть I\I.:ЙСТВИЯ, которые можно выполнять параллельно, например, Ilриготовление обеда и уборку квартиры. Естественно, для такой IIсбольшой работы, как прием гостей, сетевой график не нужен, но IlрИ планировании больших комплексных планов работ, особенно IШУЧНОГО направления, включающих в себя сотни этапов, наличие II(юснованного сетевого графика необходимо.Сетевой график, как любая сеть, состоит из дуг и узлов. Дуге lIответствует выполняемая работа, узлу, который в этом случае щ\'\ывается вершиной - событие, то есть состояние перед работой и IIЩ:Jlе ее выполнения. Исходные данные для составления сетевого 11\Аlфика удобно представлять в виде таблицы. Такая таблица должна JllOчать последовательность выполнения работ и продолжи11,1 юсть каждой раБотыI.В качестве примера рассмотрим построение сетевого графика от, необходимых для решения задач на компьютере. Исходные lIIые для построения сетевого графика приведены в таблице 4.12.

Таблица 4.12.

РАбота Содержание Следует после Продол- Обознаработ жительность 'Iение а, Получение компьютера . 1 1-2 А2 Выбор задачи - 2 1-3 Аз Монтаж И отладка компь- аl 4 2-3 тера п. Подготовка поль.зователеЙ аl 3 2-4 11, Решение задачи 32. а4 6 3-4

91Сетевой график по приведенным данным показан на рис.4.15.

2аz(I-З)

Рис. 4.15.Здесь числа над дугами показьmают продолжительность каждоlработы. Для дальнейшего пояснения введем нумерацию событий 1\ работ. Наименование событий и обозначение времени их наступлеЮНI приведены в таблице 4.13.

Таблица 4.13,

СоБЫПfе Время наС1УПления Начало работ Т, Компьютер пол,\'Чен Т2 Задача выбрана. компьютер отлажен Тз Задача решена, пользователи готовы Т4

Два собьrrия отметим особо -это начальное и конечное собьтт Начальное событие - это состояние, с которого начинается весь ЩII\ 11 выполнения работ. Конечное событие - это состояние, КОТОРЩI завершается цикл работ. Работу будем обозначать двумя индексаМl1 i-j , где i - номер события после котрого начинается работа,j - HOM!'I' события, которым заканчивается работа.Для дальнейшего рассмотрения введем новое важное ПОНЯ'I'III Последовательность работ, в которой конец предьщущей раБO'l ',1 совпадает по времени с началом последующей, будем назьmать ПУI1'~1 Возможные пути для этого примера и их продолжительно( 11 приведены в таблице 4.14.Путь, имеющий наибольшую продолжительность, назыlII1I11~ критическим. В примере критическим путем является путь 2, КОТОI )1,111 на рис.4.18. обозначен жирной чертой.

92

Таблица 4.14.

Пугь Какие работы входят Продолжите.IJЬНОСТЬ 1 (1-2), (2-4) 1+3=4 2 (1-2),(2-3),(3-4) 1+4+6 = 11 3 (1-3), (3-4) 2+6=8

2

I

4

2

3

Рис. 4.16.

На критическом пути лежат работы 1-2,2-3,3-4. Эти работы IIЫПОЛНЯЮТСЯ непрерывно, следуя одна за другой. Увеличение IIродолжительности выполнения работ, лежащих на критическом IIУТИ, приводит к более позднему наступлению конечного события.I)аботы, не лежащие на критическом пути, могут быть позже начаты IIJIИ позже окончены, а также могут иметь большую Ilродолжительность без изменения срока окончания всех работ.IJсличину, на которую может быть увеличена продолжительность lIыполнения такой работы без увеличения времени наступления онечного события, называют резервом. Увеличение lIJюдолжительности выполнения работ, не лежащих на критическом "ути, на величину, не превышающую резерв, не при водит к более 11O'IДHeMY наступлению завершающего события. В нашем примере lIе нежат на критическом пути работы 1-3 и 2-4. Если руководитель IJlСДИТ за обеспечением выполнения всех работ в срок, то он должен I'KO знать, какие работы лежат на критическом пути. Ведь любая, мая мелкая задержка работы, лежащей на критическом пути, 1'\ОБет срыв срока завершения всех работ. В то же время, если работа нежит на критическом пути, ее задержка в пределах резерва вполне нустима.В рассмотренном примере критический путь бьш найден путем 93перебора всех возможных путей. Такое решение может быть получено на небольшом сетевом графике. Для большого сложного графика необходима математическая подготовка решения вопроса, для этого необходимо составить математическую модель задачи.В примере время наступления каждого события может быть найдено по зависимости:ТI = О, Т2 = ТI + tl2 = О + 1 = 1.Поскольку 3-е событие может наступить после выполнения работ 2-3 и 1-3, запишем:Тз ~ ТI + t1з = О + 2 = 2;ТЗ ~ 2;ТЗ ~ Т2 + t2з = 1 + 4 = 5 ;Тз~ 5;Аналогично найдем время наступления последнего события:Т4 ~ Т2 + t42 = 1 + 3 = 4 ;T4~4 ;Т4 ~ ТЗ + tЗ4 = 5 + 6 = 11 ;Т4 ~ 11 ;Окончательно времена наступления событий будут равны:ТI = О, Т2 = 1, ТЗ = 5, Т4 = 11.

Рис. 4.17.

Из рисА. 17 . видно, что резерв работы 1-3, который обозначим

~Iз,равен:

~ =5-2=3 IЗ значит ,работа 1-3 может быть начата не в начальный момент, н спустя 3 единицы времени, или может продолжаться на 3 еДИНИЦJ.1 94

времени больше, чем первоначально предпологалось, то есть может длиться 2 + 3 = 5 единиц без увеличения момента наступления конечного 4-го события. Аналогично ~24 = Т - ( Т 2 + t24) = 11 - ( 1 + 3) = 7 продолжительность работы 2-4 может быть увеличена на 7 единиц.для работ, лежащих на критическом пути резерв времени равен нуmo.

~12 = ~2З = ~З4= Одля 3-го события можно записать

Тз=Т)+tIЗ+~lЗ Откуда (ТЗ-Тl)-~Iз=t)з (4.37.) Выражение ( ТЗ - Т 1) записано в скобках, чтобы было хорошо видно, что это интервал времени между двумя последовательными событиями. И этот интервал за вычетом ре'зерва ~IЗ равен продолжительности работы 1 -3. В этой зависимости задана продолжительность работы t)з = 2, которая находится в правой части уравнения, остальные величины являются искомыми переменными.Если их обозначить: ТЗ = ХЗ' ~IЗ' ТI = Xl' t1з= Ь1з' то можно записать ( хз - Х1 ) - х1з = Ь1з Из такой записи хорошо видно, что полученная зависимость является линейным уравнением с тремя неизвестными.Если записать аналогичные зависимости для всех событий и работ, входящих в наш сетевой график, то получим систему:(Т2-Т)) - ~12 = tl2 (Тз-Т,)- ~)З = t)з (Тз-Т2) -~2З = t2з ( 4.38.) (Т4-Т2) - ~24 =t24 (Т4-Т) -~З4 = tЗ4

Эта система описывает структуру нашего сетевого графика.ледовательно, сетевой график может быть представлен не только в I рафической форме, но и аналитически, такую форму представления 'шдачи легко можно ввести для решения в компьютер. В системе 95(4.38.) справа находятся известные величины - заданные продолжительности работ. Подставим их числовые значения:(Т2-Т,) - Дl2 = 1 (Тз-Т,)- ДIЗ = 2 (Тз-Т2) -Д2З = 4 ( 4.39.) (Т4-Т2) - Д24 = 3 (Т4-Тз) -ДЗ4 = 6 Эта система содержит пять линейных уравнений и девять неизвестных. Она имеет бесчисленное множество решений. Чтобы решать подобную систему, необходимо к ней добавить граничные условия и целевую функцию. При этом возможны две постановки задачи оптимизации.Первая постановка задачи. Задаемся временем начала работ, то есть значением Т J' например Т, = О, и стремимся закончить работу как можно раньше. Такая постановка задачи может быть записана в следующем виде:F, =T4~ min Т, = О ( 4.40.) Вторая постановка задачи. Задается срок завершения работ, например Т4 = 15, требуется начать работы как можно позже, но уложиться в заданный срок. Эта постановка задачи записываеТСЯ]l следующем виде:

F2=TJ ~тax Т4 = 15. (4.41.) Обе постановки задачи являются задачами линейного програМмирования. Результаты решения обеих задач приведены 11 таблице 4.15.

Таблица 4.1.....

Задача Целевая Гранич. Т! Т2 Тз Т4 б12 б!З б2З б24 БЗ4 функция условия 1 Т4~шil1 T1=O О 1 5 11 О 3 О 7 О 2 T!-+I1ШХ T4=15 4 5 9 15 О 3 О 7 О

Из таблицы видно, что резерв Дjj не зависит от от постаНОВЮI задачи.. Времена окончания работы в первой постановке задачи 11 начала работы во второй постановке определяются задаННЫМII граничными условиями.После рассмотрения числового примера, опишем определен~н

96

характеристик сетевого графика в общем виде.Чтобы задать сетевой график, необходимо записать систему, описывающую его структуру. в общем виде такая запись будет иметь вид:

(Т - Т) - д = t.. (4.42.) J 1 IJ IJ Если обозначить S - число событий, R - число работ, то система , описывающая сетевой график, будет включать n переменных , Iде п= S+R, так как каждому i- му событию соотвествует неизвестная Т, а каждой (i-j)- й работе соответствует неизвестная .1.... А число 1 U ()граничений m =R, то есть каждой работе соответствует ограничение.Поэтому в реальных сетевых графиках одна строка (6.42.) IIревращается в систему линейных уравнений, содержащую СОТНИ;, а 11 ногда и тысячи неизвестных и ограничений.В системе (4.42.) в левой части искомые переменные, а в правой заданные значения tjj. При этом в каждом ограничении три искомых IlcpeMeHHbIx: Ti - время наступления i- го события, Т- время J lIаступления j- го события, .1.jj - резерв времени между этими двумя 'обытиями.Записав выражение (4.42.) в общем виде, возможно 'формулировать задачу оптимизации в двух видах.F, =ТП ~min T,~ Т, . (4.43.) зад

F2= Т, ~ тах (4.44.) Т ::;Т n пзад Первая постановка (4.43.) обеспечивает решение задачи IlIlтимизации, то есть нахождение всех времен наступления событий 11'11 raчений резервов при условии скорейшего завершения всех работ, ш'Да начало работ определяется не раньше заданного момента ремени. Вторая постановка (4.44.) имеет самое позднее начало работ 11'" lачения всех искомых величин, обеспечивающих завершение всех I",бот не позже заданного срока. На практике встречаются оба вида \Дач.Реальные сетевые графики включают сотни событий и работ.lтTOMY здесь необходимо применение вычислительной техникимпьютеров.

97Рассмотренные сетевые графики строили исходя из заданной продолжительности работ. На практике такая заданная продолжительность работ может изменяться в процессе её реализации, то есть быть величиной недостоверной . Ведь не всегда до начала работы, особенно новой, можно точно указать, сколько времени такая работа будет продолжаться. Поэтому в ходе вьшолнения работ необходимо вводить уточненную продолжительность и исходя из этого про изводить корректировку всех расчетов. Эту процедуру необходимо выполнять много раз. Такой подход является основой сетевого метода планирования и управления.

4.6 Планирование эксперимента

Любой процесс, протекающий в природе, происходит по какойлибо зависимости. Задачей ученого обычно является определение и нахождение этой зависимОСТИ, чтобы впоследствии можно бьшо точно прогнозировать ожидаемые результаты. По своему происхождению и виду зависимости могут быть теоретическими и статистическими.Теоретические зависимости могут бьП'Ь описаны с высокой точностыо математическими формулами, например, площадь прямоугольника может легко быть описана одной формулой s= А В, в которой точн отражена зависимость площади от длин сторон прямоугольника А.и В. Но часто в жизни характер развития процесса зависит от множества факторов, которые воздействуют на процесс по-разному, поэтому такой процесс практически невозможно описать математическими формулами. В этом случае зависимости, по которым протекае'l процесс, называют статистическими. Эту зависимость МОЖНО определить только про ведя эксперимент при воспроизведении J\ лаборатории изучаемого процессас проведением замеров параметрОJl, определяющих зависИМОСТИ. Эксперимент может быть активным июl пассивным (рис. 4.18.).

[ НАТУРНЫЙ

I МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛ~ I ФИЗИЧЕСКАЯ модЕлы~

Рис. 4.18.В активном эксперименте исследователь сам определяет режим работы исследуемого объекта. Пассивный эксперимент, или lIаблюдение, ведется в ходе обычного функционирования изучаемого объекта или процесса. В свою очередь, активный эксперимент может )ыть натурным или модельным. Натурный эксперимент проводят lIепосредственно на исследуемом объекте, он наиболее достоверен, 110 такое исследование не всегда можно провести на практике.

110ЭТОМУ приходится иногда проводить эксперимент на моделях, физических или математических. Суть любого эксперимента состоит 11 том, что необходимо что-то задать, а затем после эксперимента что1'0 замерить.Объект эксперимента характеризуется n параметрами: х. ( j= 1, n .1 ). для определения в результате эксперимента зависимостей между I'ИМИ параметрами необходимо прежде всего эти параметры разбить На две группы.К первой группе относятся параметры, которыми задаются в ходе II(сперимента. Они назьmаются факторами. Факторы будем обозначать ~ l' Х2' . . ., хр, или xj G = 1,р). Параметры , которые в ходе эксперимента lюлучаются, и которые необходимо замерять назьmаются откликами.тклики будем обозначать УРУ2'"'' ут yj (j = 1,т). При этом сумма 'Iиела откликов и числа факторов равна общему чиелу параметров II+rn = п. Зависимости отклика от факторов называют функциями Irl'КЛИКа.Целью экспериментов является нахождение фУНКЦИЙ отклика.Для достижения этой цели необходимо выполнить планирование и проведение эксперимента, получение данных и обработка результатов.Проведение эксперимента и получение данных составляют его главную и трудоемкую часть. Проведение каждогО конкретного эксперимента зависит от особенностей процесса или объекта.Разработкой планов проведения экспериментов занимается специальная наука, которая называется теорией планирования эксперимента. Отметим наиболее общие и важные положения этой теории, по которым можно определить зависимоСТИ между параметрами. все параметры объекта эксперимента следуетраздеЛИТJI на факторы и оТКЛИКИ. В эксперименте каждому фактору необходимо придать различные значения. При планировании эксперимеНТI!возникают три основные задачи: 1. Сколько проводиТ\l экспериментов; 2. Какие значения придавать факторам; 3. В каком сочетании разные параметры принимают различные значения.Для ответа на этот вопрос допустим, что в результа'IТ эксперимента состоящего из N опытов, в котором один фактор X,II один ОТКЛИК У l' получены значения параметров, показанные 1111 графике.Для получения аналитической зависимостИ надо, чтобы {'\ график бьш как можно ближе к экспериментальным точкам. ТаКУНI функцию отклика называюТ аппроксимирующей и обозначают у I (х), аеё видом задаются. В результате обработки экспериментальJ-II" данных находят коэффициенты аппроксимируемой функции 11 выражают ее в виде аналитического уравнения.Допустим, экспериментальные данные имеют xapaK1'('I' показанные на рис.4.19 точками.

Уn

~---C!

,I

,,,,I I,I I,,,I

Хn

Рис. 4.19.

У2

о ХI

Х2 Xi

100

Задачей эксперимента является пocrpoение кривой графика через эти точки, который с максимально возможной точностью отражал бы реальный процесс и являлся бы в дальнейшем исходным материалом для предсказания протекания процесса в практических условиях. для 'Этого мало иметь график, необходимо получить аналитическое 'шачение полученной функции. Это есть конечная цель про ведения 'lКсперимента.

4.7 Оценка неметризуемых факторов

в научной практике часто появляется задача оценки результата работы, которая не может быть выражена какими-либо числами или I'ОЧНЫМИ показателями. Это, например. объекты научной разработки 11 пищевой отрасли - вкусовые качества, создание новых Iроматических веществ для использования в парфюмерии, оциологические исследования и Т.д. Задача такой оценки является Ilостаточно сложной, так как не имеет ясного объективного критерия 111 (енки. Сложные производственные и научные системы характеризуются большим числом параметров. При этом многие факторы, в 'IIIСТНОСТИ, связанные с такими признаками, как престиж, надежность 1lllpTHepa, внешний вид, эргономические параметры и Т.д. не могут IIIТЬ положены на весы или измерены линейкой, у них вообще нет Iкой-либо стандартной единицы измерения. Но именно эти эстетиIсuкие, психологические и социальные

признаки часто выступают к факторы мотивации цели и оценки получаемых результатов. их 1'llOсительная значимость определяется субъективными симпатиями, Щt)нками отдельных людей, у каждого из которых это отношение ет быть разным.Точное формулирование цели системы и критериев ее "I'ижения (целевой функции) в общем случае представляет собой )(Нейшую проблему измерения и сравнения разнородных менных, часть которых вообще не имеет естественной шкалы оценки и в принципе не соотносима друг с другом. В результате )(У такими параметрами не может быть обычных арифметических раций, возможно лишь их ранжирование, то есть установление I рхии относительно субьективных ценностей и шкалы оритетов. Они меньше всего поддаются формализации и в 101основном базируются на мнении достаточного количества экспертов, имеющих специальные знания и опыт в этом деле.Ранг - это показатель, характеризующий порядковое место оцениваемого объекта или явления в группе других таких же объектов.Ранжирование - это процедура установления относительной значимости исследуемых объектов на основе их предпочтительности друг перед другом. Обычно наиболее предпочтительному объекту присваивается первый ранг, а наименее желательному - последний.Для установления ранга привлекаются независимые эксперты. В общем случае каждый эксперт при ранжировании должен расположить все объекты в порядке, который ему представляется наиболее правильным по степени ценности объекта относительно тех приоритетов, которые являются основой для экспертной оценки, Каждому объекту присваивается место, начиная с 1. Точность оценки и надежность ранжирования зависят от количества объектов: чем число их меньше, тем выше различимость и тем достовернее МОЖНО установить ранг. Однако использование несистематизированных высказываний отдельных специалистов при решении сложны производственных и научных проблем часто оказываете!1 малоэффективным, так как они не в состоянии охватить многообразиt взаимосвязей между элементами больших систем и учесть Bt'l альтернативные пути решения возникающих задач. Это заставляt' 1 прибегать к комплектованию групп специалистов, представленных 11 качестве экспертов различных областей знаний: ЭКОНОМИСТQII математиков, инженеров, дизайнеров и Т.д. С помощью такой груш 11,1 ученые могут оценить разные варианты и попытаться наЙ'111 наилучшее решение поставленной проблемы.Когда ранжирование производится несколькими экспертами, '111 сначала подсчитывается сумма рангов для каждого объекта, ПРИ'I('~1 высший (первый) ранг присваиваивается объекту , получивше~1 наименьшую сумму. Наоборот, объекту с наибольшой суммой pal1lllll присваивается самый низкий ранг. Остальные объеl( 11,1 упорядочиваются в сответствии со значениями суммы paHllll' относительно того объекта, которому присвоен первый ранг.

Ранг определяет место, занимаемое данным объектом Cf)t'.JlII других, но метод ранжирования не дает ответа на вопрос, как даЖIII' отстоят друг от друга исследуемые объекты. Ранг не показы 11111 I

насколько первый ваРиант лучше второго, а второй вариант лучше третьего и Т.д. По этой причине метод ранжирования часто применяется совмеСТЕО с методом непосредственной оценки. Для этого разрабатываетсS] шкала интервалов, каждой градации которой присваивается определенный вес ( балл), например от 1 до 5 ИЛИ от 1 до 100 и Т.д. С точки ЗРения экспертов величины интервалов должны быть равными. Задачей экспертов является размещение всех рассматриваемых объектов в определенный оценочныIй интервал, то есть назначение им ОПределенного балла.Степень надеЖlIости полученных оценок можно определить но разбросам оцено!( отдельных экспертов и их групп или, что жвивалентно, по стеПени согласия (совпадения) оценок. Степень совпадения оценок характеризуется коэффициентом конкордации (согласия) W и соответствующим уровнем значимости. Коэффициент W определяется по Формуле:N

12 L (S - S ) 2 I ер i =1

w=----______

(4.45.)

m N 2 ( m n - т) - N L Т J j=1

Где N - количество экспертов, m _ lIариантов, N S. = L К.I JI i =1

кспертами(

количество оцениваемых

- СУМма рангов, присвоенных решению Р; всеми Rjj - ранг, присвоенный этому решению j - м экспертом),

m S = L S, ер J m j = 1 - среднее арифметическое суммы рангов, 1()J(ученных всеми объектами,

1 Г\'1m т. = k ( t" - t) J j =1 - показатель связанных (равных) рангов, назначенных j -м экспертом. Если все m оценок какого -то эксперта различны, то Т. = О, а если среди рангов есть одинаковые, то Т.

J J определяется по приведенной формуле. Например, если эксперт задал ранги, 1,2,3,4, то для него т.= 2 "_2 = 6. Показатель степени пво J всех случаях равен 3.Коэффициент конкордации W изменяется в пределах O~ W ~ 1.Обычно согласованность считается удовлетворительной, если W~,5 ; если же W 2::0,7, то согласованность считается хорошей. При W=l имеем полное совпадение мнений экспертов.Величина уровня значимости определяется по критерию ф2 Пирсона с ( N-1) степенями свободы.N 12 k (S. - S ) 2 1 ер i =1

ф2=

(4.46)

mN m (т + 1 ) - 1/( т-1) k Т.J j=l

Пример. для определения наиболее привлекательного внешнего вида и вкусовых качеств новых сортов сыра бьша приглашена группа экспертов 1 О человек, которых разбили на две группы. На суд экспертов были представлено 3 сорта сыра: "Алматы", "Приз" , "Акбота". Вначале эксперты просто присвоили ранги каждому варианту:Первый тур оценки не выявил явного лидера, незначительно" преимущество получил вариант" Алматы ". Поэтому экспеРТОII попросили дать оценку каждому сорту по 100 балльной шкале таблица 4.17.

Таблица 4.16.

1 rpуппа варианты 2 rpуппа варианты экспертов экспертов Ал маты Приз Акбота Алматы Приз Акбота А 2 1 3 К 1 2 3 Б 1 2 3 Л 1 3 2 В 1 2 3 М 3 1 2 Г 1 2 3 Н 2 1 3 Д 2 1 3 П 2 3 1 Сумма 7 8 15 Сумма 9 10 11 рангов рангов Результнру- 1 2 3 Результиру- 1 2 3 ющип ранг ющип оанг

Таблица 4.17.

эксперт варианты Алматы Приз Акбота А 50 30 20 Б 120 50 30 В 50 30 20 Г 70 20 10 Д 35 45 20 К 40 50 10 Л 50 20 30 М 20 50 30 Н 35 45 20 П 20 30 50 Среднее ~значение 39 37 24 Результирующий 1 2 3 ранг

По этой оценке преимущество получил вариант "Алматы".Ilсопределенность оценки разными экспертами внешнего вида и "кусовых качеств вполне естестественна, так как определяется IIIЩИВИДУальными критериями каждого отдельного эксперта, и эта Щt\нкадовольно субъективна.

Определим степень согласованности оценок экспертов. Среднее ифметическое суммы рангов: Sep = ( 16 + 18 + 26)/3 = 20. В нашем 'lCiе все эксперты дали разным вариантам разные оценки, поэтому О.w=

12 (( 16 -20) 2 + ( 18 -20) 2 + ( 26 -20) 2)

__-----------= 0,28

100(27-3) Степень согласованности очень низкая.Надежность и достоверность решений, принимаемых на основе суждений групп экспертов, зависИТ от организации процедуры опроса, сбора данных, их статистической обработки. Например, для исключения давления мнения более «решительных» и авторитетных экспертов на мнение других крайне желательно опрос и выяснение мнения каждого эксперта проводить индивидуально в тайне от других экспертов.Также иногда применяется метод индивидуально-групповог использования экспертов, так называемый метод Дельфи. В нем выставление индивидуальных оценок сочетается с последовательным ознакомлением всех членов экспертнОЙ группы с мнеНИЯМИ остальных и корректировкой остальных оценок. Сущность метода заключаетс!! в том, что эксперты остаются анонимными и непосредственно дру' с другом не общаются. Каждый результатразрабатьmается в несколы«) туров, и на каждоМ этапе используются результатыl предыдущего тypll опроса экспертов. В первом туре эксперты ранжируют те вариант!.I, которые им представили организаторы опроса. После ЭТОI'(I производится обработка полученной информации. Так ЮНI ранжирование не отражает расстояние между различным 11 вариантами, производить с рангами какие-либо арифметичеСЮII операции нельзЯ. Как максимум можно лишь подсчитать среДl1( арифметическое значение. Поэтому обработка информации СВОДИ'I'(II к определению лишь структурных средних - медианы и квартиж·fj Медиана _ это середина упорядоченного ряда, а квартили - сереДИIII,1 отрезков, образовавшихся слева и справа от медианы. За показаТ(~1II группового мнения принимается медиана, а за характеРИСl'Нl1 согласованности мнениЙ - диапозон квартилей . Если, напримср, 11 опросе участвовало несколько экспертов, то расположив все оцеlll' 11 в порядке убывания, получим ряд изображений в виде графИI111 гистограммы. На ней надо найти медиану и затем установить знаЧlill1l верхнего и нижнего квартилей QB и QH. На оси ряда медиа 1111 11 квартили образуют четыlеe интервала, из которых два среДНИХ, то ('\ 11 QBMe и QHMe, считаютСЯ наиболее достоверными.1()6

Во втором туре экспертам направляются полученные результаты и их просят проанализировать данные. Тех экспертов, чьи оценки выходят за диапазоны верхнего и нижнего квартилей, просят обосновать личные суждения и мнения

по поводу своих разногласий с общей оценкой. Их аргументы могут включать учет каких-то дополнительных факторов, которые не были замечены другими экспертами, поэтому они доводятся до сведения других экспертов без указания от кого эти данные получены.С оценками третьего тура производится аналогичная процедура с определением медианы и квартилей. Эксперты получают не только результаты упорядочивания данных, но и статистические описания мнений всех членов группы и сводку аргументов сторонников верхней и нижней оценок. Подобная процедура позволяет экспертам учесть большее число факторов и в случае необходимости скорректировать {;вое мнение. В следующих турах все повторяется в той же IlOследовательности. С каждым последующим туром разброс оценок уменьшается. Медиана оценок последнего тура принимается за общее мнение.

5. ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЕ ЗАДАЧИ В нАучных ИССЛЕДОВАНИЯХ

Человек, занимающийся научными исследованиями, должен уметь выдвигать новые идеи, решения стоящих перед ним научных Ilщач. Одной из разновидностей такой деятельности является 'юбретательство. Изобретатели это люди, сумевшие придумать такие IЦИ , приборы, механизмы, машины, которых до них никто не знал.IIИ были первыми, кому в голову пришла идея этого нового УL:тройства или процесса. Имена многих этих людей знает весь мир.1'0 Архимед, Эдисон, Нобель, Дизель, Попов, Бессемер, Тесла, MI [ер. Имена этих людей увековеченыl в названиях приборов, машин, I'\ических величин, к разработке которых они бьmи причастны.Люди всегда хотели знать, как человек придумывает что- то lIое, как происходит творчество, и в частности научное творчество.')ТОТ вопрос полностью ответить невозможно, само творчество I [Ь субъективно, сильно зависит от личностных качеств каждого 111<peTHoro человека, его индивидуальных особенностей, 107случайностей и т .д. Но какие-то общие моменты творчества можно выделить, формализовать и создать некоторый обобщенный метод вьщвижения новых идей, изобретательских решений.При решении изобретательских новаторских задач всегда требуется внести изменение в систему элементов и/или компонентов, составляющих данное устройство или технологический процесс.Изменение и улучшение одного параметра часто приводит к УХУдШеmпo другого. Возникает техническое противоречие - выигрьnn в одном сопровождается проигрьnnем в другом. Поэтому для решения изобретательской задачи очень важно, чтобы улучшение одного параметра не приводИЛО к сильному УХУдШеmпo другого параметра, то есть' общий эффект от изменений, вносимых в конструкцию бьш положительный и достаточно велик и заметен. Обязательный признак изобретений - преодоление противоречия.

Не все изобретения по своей значимости однозначны. Известный теоретик по решеmпo изобретательских задач Г.с.Альтшуллер делит все изобретения на 5 уровней.1 уровень. Решение таких задач не связано с устранением технических противоречий и приводИТ К получению незначительных изобретений. Задача этого уровня и средства ее решения лежат в пределах одной профессии, решение задачи под силу каждому специалисту. Объект задачи указан точно и правильно. Вариантов изменения мало. Сами изменения локальны. Получаемый положительный эффект незначителен.2 уровень. Задачи с техническими противоречиями, легко преодолеваемыми с помощью способов, известных применительно к родственным системам. Меняется, да и то частично, только ОДИlI элемент И/ИЛИ компонент системы, получаются мелкие изобретения. для получения ответа обычно приходится рассматривать несколько десятков вариантов решения.3 уровень. Противоречие и способ его преодоления находятся 11 пределах одной науки. Полностью меняется один из элементов и/или компонентов системы, частично меняются другие составные части.Количество рассматриваемых вариантов - сотни.4 уровень. Синтезируется новая техническая система. В эти задачах противоречия устраняются средствами, которые наХОДЯТ('11 далеко за пределами науки к которой относится задача. ИмееlТl1 108

огромное количество вариантов задачи - до десятков Тысяч.Получается крупное изобретение., 5 уровень. Изобретательская ситуация представляет собой клубок сложных проблем. Число вариантов неограничено. Прототипов и аналогов практически нет. Такие изобретения создают принципиально новую систему, которая дает начало созданию множества других изобретений более низкого уровня. Создается крупнейшее изобретение, изобретение на уровне открытия.В настоящее время известно несколько десятков методов решения изобретательских задач, рассмотрим ОСНовные из них.Основные методы создания изобретений:

5.1 Метод проб и ошибок

Наиболее стар и прост. Суть метода заключается в последовательном ВЬЩВИЖении и рассмотрении всеВОЗможных идей решения задачи. При этом неудачная идея отбрасывается и Вьщвигается следующая идея. Идеи вьщвигаются без всякой системы, часто интуитивно. Нет и определенных правил оценки получаемых решений. Метод очень субъективен и эффективность его сильно 'Зависит от конкретной личности человека. По- другому такой метод называют эвристическим. Как известно, Архимед после того, как его неожиданно посетила блестящая идея решения технической задачи, ВОСКЛИКНУЛ:« Эврика!». В результате своего чисто интуитивного перебора вариантов Архимед сделал крупное открытие _ закон Архимеда о

плавучести тел. Но такие крупные разрешения проблем такой метод дает редко, особенно в наше время.Хотя метод является достаточно субъективным и не формальным, но некоторые правила у него есть. В первую очередь lIеобходимо провecrn анализ ситуации, выявить основные параметры, оторые могут привести к решению задачи. Следующим этапом ~ледует найти технический метод либо природное воздействие 'IIOсобное помочь в решении задачи, затем конкретизировать задачу IIрименительно к рассматриваемой ситуации.Например, задача Архимеда. Как известно царь Сиракуз /lОручил ему определить без разрушения изделия, является ли его IЮВая корона полностью золотой или в ней имеются добавки серебра.109Следуя логике МЫС.JIеЙ Архимеда можно предположить, что он сразу выявил основной параметр отличия золота от серебра - это их удельные массы, ЗQЛОТО более тяжелое. Отличие в цвете не может быть применено, 1'ак как изделие нельзя разрезать, ломать и Т.д. , следовательно сеРебро , находящееся внутри по цвету выявить невозможно. Далее, он стал думать как определить объем короны, так как удельную ~accy можно определить зная массу и объем. Здесь ему помог случай 1I наблюдательность. Находясь в бане, он увидел, что при погруженlIи человека в бассейн, он вытесняет из него часть воды. Дальше БыJ1:o уже легко понять, что объем вытесненной воды соответствует об':Ьему тела, погружаемого в воду. Архимед нашел решение задачи Царя. Он предложил опустить корону в емкость с водой, собрать :Вытесненную воду и определить ее объем. После этого взять кусок ~cтoгo золота с объемом равным объему, собранной воды, взвесить этот кусок золота и корону. Корона оказалась легче. Отсюда бьш сделctн вывод, что корона сделана не из чистого золота.Дальнейшими ра~уждениями Архимед понял, почему некоторые тела плавают в воде, а .цругие тонут.

5.2 Морфологический метод

Морфологиче~кий метод является попыткой улучшения метода проб и ошибок, Ьутем упорядочивания перебора вариантов и их оценки, способен Qхватить почти все предполагаемые решения задачи.Этот метод преДJI<>жил для решения технических задач американскиЙ астроном Ф. ЦВl:rкки в 30 -е годы 20 века. Хотя надо отметить, что основа метода еЩе до него в 13 веке предложил средневековый ученыii Р. ЛуллиЙ. Под <""( морфологической« здесь понимается различна н структура и разЛ1dчные внешние формы создаваемого объекта.В данном ме':t'оде совершенствуемый объект расчленяется ]1(1 существеННЫМ,l1ризнакам: блокам, узлам, частям и Т.Д. КОГ)\II объектом являет<ся технология, ее процесс делят на этапы. Затем ДJ 1)1 каждого призна~а указывают возможные варианты его исполнеНИII Каждое решение:, должно включать по одному варианту для каЖДО111 признака. В Ka~eCTBe

примера возьмем судно. Его существеННI.1\ признаки: А - т::ип плавучести, Б - вид двигательной энергии, Н средство для УГI:::равления и Т.Д. ПО первому признаку А находим 110

варианты: 1 - судно с открытой палубой, 2 - судно с надувными отсеками, 3 - скользящее судно ( глиссер), 4- судно на подводных крьтьях, 5 -судно на воздушной подушке и Т.д. По второму признаку Б варианты: 1 - человеческие мускулы, 2 - парус, 3 - паровой двигатель, 4 - двигатель внутреннего сгорания, 5- паровая турбина, 6 - атомный двигатель и Т.д. Варианты третьего признака В : 1- киль, 2 - весло, 3 - водомет, 4 - винт и Т.д.По всем вариантам составляют комбинации. По теории комбинаторики при наличии по признаку А - 5 вариантов, по признаку Б- 6 вариантов, по признаку В -4 вариантов в общем случае возможно IlОЛУЧИТЬ Z = 5ХБХ4 = 120 вариантов исполнения конструкции судна.Например - А1Б1В1, А1Б1В2,..., А5Б6В4. ДЛЯ наглядности и упрощения решения составляют морфологическую таблицу или ящик, Морфологический метод состоит из двух частей: анализа (составление вариантов и таблицы) и синтеза (поиска необходимого решения). Достоинством метода является его упорядоченность и 'истемность, перебор вариантов ведется в строгой /I(~следовательности, ВЫявляются все возможные варианты, IIРОИЗВОДИТСЯ оценка всех возможных вариантов, что исключает lIотерю эффективных решений. Системность метода позволяет Ilрименять при его использовании математические методы обработки результатов и следовательно компьютер. Недостатком метода является 1'0 трудоемкость и сложность нахождения в огромном количестве омбинаций по настоящему стоящих решений. Также этот метод l'Личается некоторой консервативностью и жесткостью, что tJllкладывает некоторые ограничения на предлагаемые варианты и tJрактически исключает появление абсолютно новых « пионерских « l'Сшений, которые обычно вначале кажутся абсолютно дикими и IIСllриемлимыми.

5.3 Комбинаторный метод

Отличие комбинаторного метода от морфологического состоит в II >собе анализа, который содержит понятия рабочего органа, рабочей ~)(Ы, агрегатного состояния вещества, признаки геометрической lюrмы и структуры рабочего органа, понятия непосредственных 111связей и/или опосредованных отношений между элементами и/или компонентами как составными частями рабочего органа на макро- и микро уровнях И Т.д. При синтезе в методе используется перечень целей совершенствуемого объекта, что облегчает оценку решений.Метод более прост и понятен. Его применение облегчает оценку решений. Перебор вариантов более целенаправлен, так как рассматриваются не все имеющиеся варианты, а наиболее перспективные. Решение получается быстрее и легче. Отличается и область применения: морфологический метод применим

для разных областей знаний, а комбинаторный метод только для решения изобретательских (технических) задач.

5.4 Метод мозгового штурма

Это метод перебора с искусственной его активизацией. В основе метода лежит теория Фрейда, по которой сознание человека представляет собой тонкое и непрочное наслоение над бездной подсознания. В обычных условиях мышление и поведение человека определяется в основном сознанием, в котором властвует контроль и порядок:сознание «запрограммировано» привычными представлениями и запретами. Человек в своих мыслях и действиях руководствуется же· . сткими правилами и штампами, известными давно и опробованными до него тысячами людей. Но сквозь тонкую корку сознания прорываются стихийные силыI и инстинкты, находящиеся в подсознании. Онl'I толкают человека на нарушение запретов и совершать нелогичныс, не приняты е всеми поступки, результат которых неизвестен 1'1 непредсказуем. Поскольку любое изобретение является новым реш(:, нием, для его создания необходимо преодолевать психологичеСКИt' запреты, обусловленные привычными представлениями о возможном и невозможном, поступать не как все. Не случайно многих ученых давших миру величайшие открытия, современники часто считаJlII сумасшедшими, смеялись и издевались над ними за их бредовые ИдОII Идеи подсознания вырьmаются вовне наружу и дают новые решеНИII там и тогда,где и когда им создаются соответствующие условия ДJIII раскрепощения человека от стереотипов мьшmения.Мозговой штурм появился в начале 20 века в США. В OCHOII метода лежит четкая мысль: необходимо отделить вьщвижение и)\('11 11')

от их оценки. При обсуждении задачи многие не решаются высказать смелые, невероятные, неожиданные идеи, опасаясь насмешек, ошибок, показаться глупым и Т.д. Если же такие идеи высказьmаются, их зачастую подвергают жесткой критике другие участники обсуждения, и тогда идея гибнет, не развиваясь. Основатель метода, ПРеДПРиниматель из США А.Осборн, предложил вести генерирование идей в условиях, когда критика запрещена, наоборот, всячески поощряется всякая идея, даже шуточная или нелепая. Для этого отбирают небольшую и по Возможности разнородную группу людей ( 6-8 человек), где наряду со специалистами должны быть й дилетанты в этой области. Группе ставится задача, которую они должны решить.Само обдумывание и решение задачи ведутся в непринужденной обстановке, время не регламентируется. Выдаваемые идеи фиксируются, например, записываются на магнитофон или стенографируются. Полученный материал передается группе экспертов для оценки и отбора хороших идей. В группе штурма отбирают людей с богатой фантазией, оптимистов, легких на подъем, с творческими наклонностями. Такой подбор людей и запРет на критику создают благоприятные условия для полета фантазии, раскрепощают ум от шаблонов и

кажущимися незыблемыми научных постулатов. В результате этого появляются абсолютно новые, неожиданные решения. Обычно за 25-30 ми:н;ут штурма набирают несколько )(есятков идей. Группа экспертов, в которую входят люди 'кептического склада ума, жесткие прагматики, в своей деятельности rУКОВОдСТвующиеся строгими, давно уже проверенными фактами и /10 всем придерживающиеся жесткой схемы, получают идеи, выска'Iн.нные смело, до конца без оговорок, и идеи, имеющие уже под собой IIСКОТОРЫЙ фундамент обоснования.При организации штурма группа раскованных людей наперебой lIысказывают Идеи. Причем кроме запрета на критику, не принято lIысказьmать доказательства, поэтому Появление идей идет в быстром "СМпе. В самый пик обсуждения возникают минуты творческого "ropbma, мысли Возникают как бы самопроизвольно и именно в этот омент могут прозвучать самые неожиданные, самые лучшие идеи, оторые в корне могут изменить конструкцию объекта или сам объект Цслом.Метод Позволяет за КОроткое время находить множество решений.

HI5 113---Но его слабость в том, что сложные технические задачи, требующие наличия у людей большого объема технической информации о взаимодействии частей объекта друг с другом, как раз требуют более детального продумывания идеи, что значительно снижает эффективность метода при решении технических изобретательских задач. Метод хорошо применять при решении организационных задач.

5.5 Синектика

РазНОВИдНость мозгового штурма разработана У.Гордоном, ученым из США в 1952г.Основная суть мозгового штурма сводится к запрету критики и ускорению появления идей. Но здесь же и его слабость, появляется много плохих« мусорных» идей. Гордон предложил формировать группы генераторов идей из постоянных членов, которые при совместной работе привыкают друг к другу, создается психологическая совместимость людей, критика которых по отношению мнения других членов группы воспринимается без обиды и страха. Такие группы накапливают опыт работы в определенной области, в ней появляется тематическое разделение труда, людИ быстро понимают друг друга, идеи подхватываются на лету и легко развиваются. В синектике удалось несколько упорядочить темпоритм создания идей, направлять их в определенное русло, руководить ходом творчества.По мнению Гордона, творческий процесс познаваем и поддается усовершенствованию. Членам группы необходимо тренироваться в решении разнообразных задач, находить какие-то новые приемы ДJIЯ активизации мысли. Гордон в отличие от Осборна, делает упор на необходимости

предварительного обучения и научения, на использовании специальных приемов, на определенной организации решения задач. По Гордону существует два вида механизма творчества: не операциональные процессы (<<неуправляемые») интуиция, вдохновение и т.п. и операционные процедуры использование разного вида аналогий. Нужно учить применению операционных механизмов. Это обеспечивает повышени(' эффективности творчества и создает условия для про явления 1-1(' операциональных механизмов. Гордон заметил, что много заВИСИ'1 от понимания задачи. Если первоначальные условия не всегда ясны, 114

нередко они Подталкивают в неверном направлении. Решение задачи лучше начинать с уяснения её условий и уточнения хода решения.Путем обсуждения перейти от начальной формулировки (проблема как она дана - ПКД ) к рабочей формулировке ( проблема как она понята - ПКП). Например, проблема разработки метода обнаружения прокола в автомобильной шине. В ходе обсуждения возникли 4 различные формулировки ПКП. 1. Как найти прокол. 2. Как предсказать и предотвратить прокол. 3. Как найти способ самоустранения прокола. 4. Как создать шину, для которой прокол не имеет никакого значения. Получено 4 разные задачи.Для творческого процесса очень важно умение превращать непривычное в привычно е, и наоборот. Важно увидеть за новой проблемой нечто знакомое и решить известными методами и средствами. С другой стороны, необходим свежий взгляд на то, что уже давно известно, примелькалось и кажется, что никаких новых свойств уже получить обэтом невозможно.Рабочими механизмами для выработки свежего взгляда на задачу являются аналогии 1) прямая, 2) личная - попытка отождествления себя с объектом, 3) символическая - нахождение краткого символического описания задачи, 4)фантастическая - изложение задачи в терминах сказок, литературных произведений, каких-либо художественных образов.

5.6 Метод контрольных вопросов

Перебор вариантов идет целенаправленно по специальному списку вопросов. Существует много списков вопросов. Например в списке А. Осборна имеются следующие вопросы. Как упростить объект ? Что можно увеличить? Что можно уменьпшть? Что можно перевернуть ? Что можно переставить ? Что можно убрать? Всего 9 групп по несколько вопросов в каждой. Метод является вспомогательным и "рименяется совместно с мозговым штурмом или синектикой.

5.7 Метод г.с.Альтшуллера

Все перечисленные методы созданы достаточно давно. В их )снове лежит метод перебора вариантов, в некоторых хаотический, в 115

других более-менее направлеlПIЫЙ. Все эти методы придают большое значение интуиции, подсознанию, озарению. Эти методы трудно поддаются формализации и логике, для них невозможно создать какие-то жесткие правила и приемы, применение которых приводИЛО бы к необходИМОМУ результату.Впервые попытку создать логический целенаправленный метод создания изобретений, новых идей предпринял в СССР ученый Г.с.Альтшуллер. Он сумел создать метод формализованного процесса творческого поиска изобретательских решений и создал в середине 50 -х годов 20 века метод - алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ). Это комплексная программа алгоритмического типа, основанная на законах развития технических систем, логичная, имеющая направленность поиска, высокую скорость и эффективность нахождения решения. Наилучшие результаты метод дает при решении технических и особенно технологических задач.Первая публикация по методу появилась в 1956 г. Автор последовательно разрабатывал свой метод, написал более десятка книг, некоторые бьши переведены на английсКИЙ, немецкий, финский, японский и др. языки, провел множество семинаров по всей территории СССР, организовал специальные курсы для подготовки преподавателей своего метода, который он иногда называет «Теория решения изобретательских задач» (ТРИЗ), создал компьютерный пакет прикладных программ «АРИЗ-85- В - изобретательская машина «, который был внедрен на более 1 00 предприятий СССР. Этот пакет программ бьш куплен многими фирмами Великобритании, Финляндии, Германии, Франции, ClIlA, Италии и Т.д.Основа ТРИЗ - представление о закономерном развитии технических систем. Материалом для выявления закономерностей является патентный фонд, содержащий описание МИJШИонов изобретений. Этот фонд является самым большим источником информации в виде « задача _ ответ «. Анализ патентных материалов выявил ряд важнейших законов развития технических систем.Первая группа этих законов - «статика», относится к критериям жизнеспособности новых технических систем.Условия жизнеспособности.1. Наличие хотя бы минимальной работоспособности ее основных частей.116

2. Сквозной проход энергии через систему к ее рабочим органам.3. Согласование собственных частот колебаний ( или периодИЧНОСТИ действий) всех частей системы.Вторая группа законов развития технических систем - «кинематика «, характеризует направление развития независимо от конкретных технических и физических механизмов этого развития.Все системы развиваются: 1 ) В направлении увеличения степени идеальности. 2) Увеличения степени динамичности. 3) Неравномерно - через возникновение и преодоление технических противоречий, причем чем сложнее система, тем не равномернее и противоречивее развитие ее частей. 4) До определенного

предела, за которым система IIключается как составная часть в более крупную систему - надсистему.Существование технической системы не самоцель. Система нужна только для выполнения функции. Система идеальна, если ее нет, а функция выполняется. К такому результату необходимо :тремиться любому конструктору, то есть он должен стремиться IIЫПОЛНИТЬ заданную технологическую функцию, вводЯ в систему минимальное количество компонентов. Правильный нзобретательский подход к решению задачи можно сформулировать :ледующим образом: «Нужно осуществить это, не вводя в систему новые механизмы и устройства.» Представление об идеальном вариIНTe, вырабатываемое по четким правилам, и сознательные ыслительные операции « по законам «дают то, для чего раньше Iребовалось мучительный долгий перебор вариантов, счастливая 'лучайность, озарение.Пример- задача. Требуется транспортировать жидкий шлак, при "О перевозке он охлаждается и застьmает. Надо предложить решение Ilредотвращающее быстрое остывание шлака. Основной теплообмен Iщет сверху, требуется создать крышку. По закону идеальности I ребуется минимальными средствами создать крышку. Первое, что ilридет на ум, это металлическая крышка сверху, но такое решение r-yдет слишком дорогим, громоздКИМ, неудобным. КРЬШ1Ка будет идеlJIьна, если ее не будет вообще, а функции будут выполняться. Расатривая имеющиеся компоненты, видим, что есть жидкий шлак и Iкружающий воздух. Вспенивая шлак с воздухом, создаем на поверхI!ости шлака пену, которая идеально будет вьшолнять роль крьШIКИ И 117препятствовать остыванию шлака.При решении этой задачи выявляются два важнейших понятия ТРИЗ.1. При решении задачи необходимо ориентироваться на идеальный ответ. Составленную по определенным правилам формулировку идеального ответа называют идеальным конечным результатом ( ИКР).2. Для приближения к ИКР необходимо максимально использовать имеющиеся ресурсы - вещественные и энергетические. Данные по условиям задачи вещества и поля, а также « дармовые « окружающие вещества и поля принято называть вещественнополевыми ресурсами ( ВПР).Изобретательская задача возникает при наличии ряда противоречий.Существуют противоречия административные (АП) - требуется что-то сделать, а как сделать неизвестно. Такие противоречия констатируют лишь сам факт возникновения изобретательской задачи или ситуации.Технические противоречия (ТП) отражают конфликт между ча тями или свойствами системы. Изобретательская ситуация ПрИСУЩil группе ТП. Существуют типовые ТП - например «вес - прочность», « точность - производительность» .Типовые ТП преодолевают типовыми приемами. Путем анали'll\ многих изобретательских решений удалось составитЬ списки при(' мов. При решении сложных задач требуется применять сочетаЮI нескольких приемов. В такиХ случаях необходимо анализирова'll.

глубже, выявляя физическую суть ТП. Современная ТРИ'I предусматривает анализ прИЧИН ТП и переход от теХНИЧеского к фи 11 I ческому противоречию ( ФП).ТП представляет собой конфликт двух частей системы, для пер!хода к ФП необходимо выделить одну часть, а в этой части - 0)\11 задачу, к физическому состоянию которой предъявляются взаИМОЛI111 тиворечивые требования. Формулируется Ф П ТАК: «Данная ЗОII,I должна обладать свойством А (например подвижностью ), что(щ выполнять какую-либо функцию, и свойством не - А ( быть HeJl(! I вижной), чтобы удовлетворять требованию задачи».«Физичность» ФП, четкая локализация и обостренность сам(н I 118

противоречия (А и не А) придает ФП высокую «подсказывательскую» ценность. Если ФП сформулировано правильно, задачу можно считать в значительной степени решенной. Дальнейшее продвижение не вызывает принципиальных трудностей ( хотя требует обширных 'знаний и информационной подготовки).Пример- Задача. Имеется камера по испытанию образцов кубиков на действие агрессивной жидкости, например,КИСЛОТЫ.тенки камеры быстро разрушаются. Найти способ увеличения сроков службы установки.Административное противоречие: требуется увеличить срок i(ействия системы без ее удорожания.Система имеет три элемента: камера, жидкость, кубик. Имеем IрИ пары 1) Камера- жидкость.2) Камера-кубик. 3) Кубик -жидкость.Конфликтуют 1 и 3 пары, 2 пара не взаимодействует.Первый вариант - укрепление стенок камеры, покрытие их защитным слоем. Но общее правило перехода к идеальной системеииимальное количество элементов. Необходимо оставить только объект и обрабатывающий инструмент, объект - это кубик, инструсит - это жидкость. Инструмент тем лучше, идеальнее, чем его сньше. Создаем модель - кубик вокруг него жидкость. Но жидкоcrь IIРОЛЬется. Имеется физическое противоречие ФП. Решаем его.1, Жидкость делаем не проливающейся - в виде желе, которое II(iволакивает кубик.Жидкость находится внутри кубика, кубик делаем полым.llторой вариант лучше, он не требует изменения свойств жидкости.Задача. для временного перекрытия трубопроводов в него закачиIlIIIOT быстротвердеющий полимерный состав. Недостаток - состав отвердевания сильно растекается и его трудно извлекать.)рмируем пару труба -состав. Противоречие - состав должен легко текаться для получения « плотной пробки « , и он не должен 'текаться, чтобы его легко было извлечь. Решение - необходимо I'улировать растекание состава, для этого им необходимо управ1'1.. Например - вводим в состав вещество, которым можно

управ1'1. сквозь стенки трубы, например магнитным полем. Вывод: ввов состав магнитный порошок - металлические железные опилки.Illшем это решение. По условию задачи дано вещество (полимер"" состав), обозначим его буквой В, пунктиром показываем, что 119вещество плохо поддается управлению и надо научиться им управлять (рис.5.1.)

---~B

РИС.5.].Запишем ответ. Вводится магнитное поле ПМ ' действующее на магнитный порошок Вм' который В свою очередь управляет В.(рис.5.2.)

Рис. 5.2.Соединим «дано «и «получено «двойной стрелкой, она замеНИI слова« для решения задачи надо перейти к ... « Бьто вещество В, которое плохо поддавалось воздействию. При шлось пойти в обход - взяли хорошо взаимодействующую пару (1 магнитное поле - железный порошок « и объединили с имеЮЩИМt'11 веществом в единую системы. Видно протцворечие - поле не деЙСI вует на вещество В и должно действовать на В, чтобы управлять им

в- - --~

Рис. 5.3.

Треугольник ПМ - ВМ -В получил название Феполь (феРРОПОРОIIIIII -поле). Таких взаимодействующих полей существует множество, 0111 работают на известных физических законах, которые опредеШll1i свойства материалов. Можно отметить следующие свойства:1. Механическая прочность.2. Хрупкость.3. Плотность. 4. Твердость.,·-5. Упругость.120

6. Растяжение.7. Гладкость поверхности.8. Пористость.9. Вязкость.10. Растворимость в :щидкости.11. Газовая абсорбция.12. Поверхностное натяжение.

13. Тепловое расширение.14. Фазовые изменения при изменении температуры.15. Теплопроводность.16. Теплоемкость.17. Температура плавления.18. Температура кипения.19. Диффузность.20. Капиллярность.21. Сорбционные свойства.22. Осмотические свойства.23. Устойчивость на усталость.24. Звукопроводность.25. Ультразвукопроводность.26. Электрострикционные свойства.27. Электропроводность.28. Сверхпроводимость электрическая.29. Полупроводниковые свойства.30. Магнитопроводность.31. Магнитострикционные свойства.32. Проводимость радиоволн.33. Проводимость инфракрасных лучей.34. Проводимость оптических волн.35. Светоотражательные свойства.36. Люминесцентные свойства.37. Фотопластичность.38. Фотоупругость.39. Фотохромные свойства.40. Проводимость ультрафиолетовых волн.41. Проводимость лучей лазера.42. Проводимость рентгеновских лучей.111\

12143. Радиационная устойчивость.44. Проводимость радиактивных лучей.45. Химическая интертность.46. Химическая стойкость металлов.47. Коррозийная стойкость металлов.48. Химическая агрессивность.49. Токсичность.50. Старение материалов.Из Множества существующих энергетических долей, можно выделить следующие:1. Механическое прямолинейное движение.2. Реактивное движение.

3. Вращательное движение ( центробежная сила ).4. Земное притяжение ( гравитация).5. Пластическая деформация.6. У "ругая деформация.7. Давление жидкости или газа.8. Архимедова сила.9. Струя жидкости.10. Сила потока газа ( ветер).11. Сила фазового превращения.12. Теплопроводность твердых тел.13. Сила теплового расширения.14. :Конвекция в жидкости или газе.15. Сила диффузии.16. СИла капиллярного движения.17. СИла поверхностного натяжения и смачивания.18. СИла сорбции.19. Осмотические силы.20. Механические колебания ( вибрация ).21. А~устические волны.22. Сила давления акустических волн.23. Ультразвуковые волны.24. Элеlпростатические поля.25. Сила электронов ( электроток в металлах).26. Сила ионов ( в жидкостях и газах ).27. СИла электрофореза.122

28. Электронная эмиссия.29. Магнитное поле.30. Вихревые токи.31. Вихревое электрическое поле.32. Вихревое магнитное поле.33. Радиоволны.34. Инфракрасные лучи.35. Световые лучи.36. Люминесценция.37. Ультрафиолетовые лучи.38. Сила давления света.39. Сила индуцированного излучения ( лазерное излучение).40. Рентгеновские лучи.41. Радиоактивные лучи.для более быстрого нахождения решения задачи бьто бы целесообразно ясно видеть цель усовершенствования объекта, из наиболее 'шсто встречающихся целей усовершенствования можно выделить следующие:1. Уменьшение длины.

2. Уменьшение площади.3. Уменьшение объема.4. Приспособление формы к создаваемому объекту.5. Уменьшение массы.6. Уменьшение или увеличение силы.7. Уменьшение или увеличение напряжения, давления.8. Увеличение прочности.9. Увеличение или уменьшение мощности.10. Уменьшение расхода энергии.11. Снижение потерь энергии.12. Увеличение скорости.13. Уменьшение или сокращение продолжительности действия.14. Уменьшение потерь времени.15. Повышение или снижение температуры.16. Улучшение освещенности.17. Уменьшение количества вещества.18. Снижение потерь вещества.

12319. Уменьшение вредных факторов, действующих на объект извне.20. Уменьшение вредных факторов, генерируемых самим объектом.21. Увеличение точности измерения.22. Уменьшение или увеличение точности изготовления.23. Лучшая адаптация, более широкая универсальность.24. Увеличение или улучшение информации.25. Уменьшение сложности контроля.26. Увеличение степени автоматизации.27. Уменьшение сложности устройства. 28. Увеличение удобства изготовления. 29. Увеличение удобства эксплуатации.30. Увеличение удобства ремонта.31. Увеличение устойчивости состава объекта.32. Повышение надежности.33. Повышение производительности.Применяя выше перечисленные свойства материалов и имеющиеся силовые поля можно получить поставленную цель решения. В общем случае возможны структуры, включающие любое поле (рис. 5.4.) :

_ _ ~ -----. ../ПВ ,-----. В k'2 ~ В,

Рис. 5.4.Такую структуру принято называть веполем (вещество и поле ).

Видно, что веполь является схемой минимальной технический системы (ТС). Он включает изделие, инструмент и энергию поля. Любую сложную ТС можно свести к сумме веполеЙ.Задача. Необходимо убирать с поверхности расплавленного металла (цинк, свинец, магний) окисную пленку. Имеется два вещества : чистый металл и его окисел, их удельные веса различны. Окисел гораздо легче и всегда находится на поверхности расплавленного металла. Подбираем силовое поле, способное убирать окисел и не трогать чистый металл. В данном случае можно применить силу поверхностного натяжения и смачивания. Сила смачивания окислов всегда сильнее, чем у чистого металла. Создадим капиллярную решетку, ко124

торую опустим на поверхность расплавленного металла. Расплавленный (жидкий) окисел прилипнет под действием силы поверхностного натяжения и смачивания к стенкам трубок капиллярной решетки и вместе с ней будет поднят с поверхности расплавленного металла, после чего струей сжатого горячего воздуха он может быть удален из самих трубок.Задача. Дана смесь одинаковых по размеру и имеющих одну и ту же плотность кусочков коры и древесины. Как отделить кору от древесины?Даны два вещества, причем ни одно из них не является инструментом. Кроме того, в системе нет поля. Обозначим вредное (ненужное) взаимодействие волнистой линией. Тогда решение задачи в общем виде можно записать. (рис. 5.5.)

/П

---~

В]Л В'Б Рис. 5.5.Необходимо выбрать подходящее физическое поле.Гравитационное поле не подходит, удельный вес веществ одинаков.Попробуем для построения веполя применить наиболее управляемое электромагнитное поле. Допустим оба вещества реагируют на это поле одинаково. Тогда в одно вещество до рубки придется ввести дополнительное вещество В3 - магнитный порошок. Получим комплексный веполь (рис. 5.6.)

п .("vv, · (ВЗ В1л) В,л В1Б

NV

Рис. 5.6.Могут быть получены и более сложные вепольные системы. Но введение новых веществ и полей - отступление от идеала, усложнение системы. Поэтому, составляя вепольные формулыI, важно как можно меньше отойти от идеала -

простого веполя - треугольника. Такой отход необходим и допустим лишь в той мере, в какой усложнение вепольной структуры компенсируется увеличением числа функций, появлением новых полезных качеств и Т.Д.Сформулируем два закона развития ТС - динамика. В отличие от 125но затем появился револьвер с одним дулом и барабаном на 6 патронов. Эта система более развита, имеются элементы обслуживающие все прежние системы - дуло. Каждый патрон в барабане имеет связь с дулом и поочередно взаимодействует с ним.Такая система называется частично свернутой. Когда элемент в системе начинает выполнять две или более функций одновременно система считается полностью свернутой. Пример, автоматический пистолет, нет отдельного механизма для каждого патрона, все они находятся в обойме. Выводы:1. Эффективность созданных полисистем повышается с развитием связей в элементах.2. Эффективность полисистем может быть повышена увеличением различия между элементами системы, например, разноцветные карандаши, карандаши с резинкой, карандаши с двумя грифелями разного цвета на разных концах.Свертывание полисистем играет большую роль в развитии технических систем и в частности при создании веполеЙ. Почти все вепольные преобразования связаны с введением веществ и полей.Каждый раз вводя новые вещества и поля, производим усложнение системы и усложняется ее идеальность. Возникает противоречие.для получения новых свойств надо вводить новые элементы, но они усложняют систему. Такое противоречие устраняется свертыванием системы. Например, в качестве одного из веществ можно использовать внешнюю среду. Широкое применение двойных веполей объясняется тем, что двойной веполь - свернутая структура В, и В2 образует два веполясП, иП2(рис.5.7.)

/П"

В1-----В2

'п2/ Рис. 5. 7.

По предложению И.М.Верткина, степень свернутости системы оценивается коэффициентом К

128

Число веполей в формуле системы

К=

Число искусственных элементов в веполях Для простого веполя К= 1/3, элементы - инструмент, изделие и поле - 3. У комплексных веполей К меньше

1/4. У двойного веполя К= 2/4= 1/2. Чем больше К тем больше степень идеальности.Анализ показывает, что все изобретательские задачи можно разделить на две группы:1. Задачи, решаемые прямым применением уже известных законов развития технических систем.2. Задачи, решение которых пока не поддается полной формализации.То есть задачи бывают типовые и нетиповые, причем задачи, которые сегодня являются нетиповыми, завтра могут стать типовыми.Типовые задачи решаются по четким правилам в один ход. Эти правила называются стандартами. Система Альтшуллера включает 77 стандартов, для их создания автором было просмотрено и проанализировано более 40000 описаний к изобретениям. стандартыI делятся на 5 классов.1 класс - построение и разрушение вепольных систем. Главная идея всего класса в первом стандарте 1.1.1. - для синтеза работоспособной технической системы необходимо в простейшем случае перейти от невеполя к веполю. Это в простейшем случае.Иногда приходится строить веполи, преодолевая дополнительные трудности. Например, поле должно действовать избирательно, только на одно вещество. В этом случае вещество, которое не должно подвергаться воздействию, защищается. ' Простейший при мер применения стандарта - магнитный сепаратор, отделяющий металлические примеси в муке. Пример направленного действия поля. Необходимо убрать изоляцию с вьтодов электронной детали, но не подвергая тепловому воздействию саму деталь. Если мы будем убирать изоляцию кусачками - это очень долго и ненадежно, если будем сжигать изоляцию горелкой, то можно испортить саму деталь. Она будет сильно нагреваться. Решение.Создаем поле направленного действия. Например, окунаем концы проводов в термитный состав с высокой температурой воспламенения.Окунаем после этого про вода в припой, состав мгновенно 129ВОСIШаменяется и сжигает ИЗОЛЯЦИЮ, не нагревая саму деталь, а концы становятся луженными.Стандарт 1.2.2. Если между двумя веществами в веполе возникает сопряжение и это сопряжение нежелательно, а использование третьего вещества в качестве изоляции нецелесообразно, задачу решают введением между веществами композитного вещества, получаемого из сопрягаемых веществ. Пример . При катодном получении меди на катоде (инструменте) есть остатки получаемого продукта (меди), которые трудно отделяются и ухудшают работу инструмента.Решение. На катод перед работой наносят рыхлую фракцию меди, получаемую специальным режимом подачи тока, и затем ведется рабочий режим. Рыхлая фракция легко отделяется после работы.2 класс. Стандарты на развитие вепольных систем. Повышение эффективности систем достигается переходом к сложным веполям, но усложнение должно быть небольшим и при этом намного перекрываться получением новых полезных качеств.

Задача. Шлифовка сложных деталей производится специальным баллоном из эластичного материала, покрытого абразивом и магнитным порошком. Баллон прижимается к поверхности детали магнитным полем. Большая поверхность сопряжения создает большое трение и выделение теIШа. Абразив быстро тупится, качество шлифовки ухудшается. Имеется противоречие - баллон должен хорошо прижиматься к детали и не прижиматься. Решение. Создать мелкую вибрацию, например переменным магнитным полем.3 класс. Стандарты на переход из системы на уровень более крупной надсистемы или наоборот, выход на более мелкую систему - микросистему .Задача. Хонингование мелких сверхточных отверстий.Регулировка инструмента производилась точным раздвижением радиальных хонинговальных брусков. При увеличении точности обработки отверстий раздвижение брусков стало не эффективным.Инструмент не давал необходимую точность, порядка нескольких микрометров. Решение. Система исчерпала свои возможности, необходимо выйти на микроуровень - микросистему, применитьь другой принцип регулировки. Бруски стали закреплять жестко без регулировки. Стали расширять само отверстие, нагревая деталь, а затем его охлаждая. Отверстие уменьшал ось в диаметре, и бруски снимали необходимый припуск.130

4 класс. Стандарты на измерение и обнаружение. Главная идея класса- достроить веполь, получив на выходе поле, которое легко обнаруживается. Простейший пример. В бытовой газ добавляют сильно пахнущее вещество для обнаружения его утечки.5 класс. Методы и приемы введения в веполи новых элементов без введения этих элементов. Введение в веполи новых веществ усложняет систему, уменьшает степень ее идеальности. Поэтому вещества и поля надо« вводить не вводя», то есть использовать разные обходные пути: например - введение пустоты - например полые кирпичи, введение поля вместо вещества - например удержание сильно агрессивной среды магнитным полем, вместо стенок сосуда, использование в качестве вводимых веществ внешней среды и отходов системы и т .д. Например в некоторых счетчиках воды поток воды используется и как источник энергии для работы индикаторов.или необходимо испьпать модель судна в струе воды. для визуального наблюдения потока воды корпус модели покрывают краской, которая в процессе испытания смывается и ее хорошо видно в воде. Но краска быстро смывается и ее наличие искажает картину обтекания обводов корпуса. Необходимо использовать эффект электролиза. К модели судна подключают электрод - анод, а в воду вводят катод. На поверхности модели начинает вьщеляться в виде пузырьков водород , который хорошо виден в струе воды и показывает характер описания обводов корпуса модели судна. Водород может выделяться очень долго и не искажает картину обтекания.

Каждый стандарт - сильный инструмент, но необходимо им пользоваться. Еще сильнее КОМIШексное использование стандартов, сведенных в свод стандартов.В результатедолгойраБотыI Г.с.Альтшуллер разработал Алгоритм решения изобретательских задач ( АРИЗ). Основой АРИЗ является программа последовательных операций по анализу неопределенной или неправильно сформулированной изобретательской задачи и преобразования ее в четкую схему конфликта - модель задачи. Пример решения задач по АРИЗ.Задача. Найти конструкцию судна, способного IШавать во льдах (ледокол). Требуется максимально быстрое продвижение корабля через лед. Имеем противоречие - требуется двигаться быстро, а лед не дает.

1316. Изменение или замена задачи. 7. Анализ способа устранения ФП. 8. Применение полученного ответа.9. Анализ хода решения.

6. ЗАЩИТА нАучных ИНТЕллЕКТУ Альных РАЗРАБОТОК

Научные идеи и разработки становятся продуктом, который может приносить прибыль, ДОХОД. В этой связи актуальна задача охраны авторских и имущественных прав создателей-ученых интеллектуальных продуктов. Существует система выдачи государственных охранных документов, подтверждающих авторские и имущественные права создателя интеллектуального продукта на ту или иную научную или техническую идею.Если человек не умеет грамотно защитить свои новые научные достижения, запатентовать их, то может сложиться ситуация, когда он не сможет доказать, что именно он решил эту техническую проблему, именно он автор этого изобретения. Следует не забьmать, что кроме морального удовлетворения, научное изобретательское ДОстижение должно приносить и материальное поощрение.Финансовые средства необходимы для нормальной жизни ученого, чтобы бытовые проблемы не отвлекали его от основной работы, чтобы он мог полноценно отдыхать, иметь связь с коллегами из других городов и стран, иметь хорошую научную аппаратуру и т.Д.Примечательна в этом отношении жизнь талантливого изобретателя, Промышленника и ученого из Швеции Альфреда Нобеля (1833-1886), который в 1867 г. изобрел и запатентовал в Великобритании взрьmчатку -динамит и гремучертутный капсюль Д1IЯ его подрыва. Изобретение Нобеля Появилось вовремя и было востребовано потребителями. В сереДине 19 века велось множество крупных строек с перемещением огромных масс грунта, такие работь требовали применения большого количества ВЗрывчатки.~ i Применяемыи до этого нитроглицерин был опасен в обращении. С помощью динамита быт Построен СуэцкиЙ и Панамский каналы, СедГодарский туннель

в Швейцарии, Трансамериканская жел:езнаядорога и множество других объектов. Продажа лицензий на свое изобретение 134

11 \.:обственное производство динамита принесло Нобелю огромное 11 )(.,'Тояние, которое оценивалось в конце его жизни в 35 МЛН. шведских IIIЮН, по современному курсу около 1 млрд. ДОШIаров США. Известен Ilобель как учредитель Нобелевской премии, которая присуждается I 1901 г. в 6 областях человеческой деятельности - физика, химия, Н.:дицина, литература, укрепление мира и экономика. В настоящее "ремя величина премии составляет около 1 млн. долларов. Вручение IIремии происходит 10 декабря, в день смерти Нобеля, в Стокгольме \1 Осло (в Осло происходит вручение премии за укрепление мира). В 1957 г. 102 элементу периодической системы химических элементов ) ~.И.Менделеева бьто присвоено название НобелИЙ.Ярким примером недооценки значения патентования своего Ilзобретения является история создания радио. 25 апреля (7 мая) 1895 1', русский инженер А.с.попов продемонстрировал в Кронштадте IIСрВЫЙ прибор по передаче радиосигналов. В то время Попов не понял 'lНачения сделанного им изобретения и не стал его патентовать. На llселето он уехал в нижний Новгород работать электриком на ярмарку.'Голько в январе 1896 г. он опубликовал в журнале Русского физикохимического общества статью «Прибор для обнаружения и регистрации электрических колебаний». В это же время в Италии молодой студент Г.Маркони, независимо от Попова и ничего не зная об его опытах, летом 1895 г. провел аналогичные опыты и в июне 1896г. запатентовал в Англии идею радиопередачи сигналов.Английские патентные экспертыI не заметили публикацииА.с.попова.Сразу же после получения патента Г.Маркони нашел средства и организовал промышленное внедрение радио. Отсутствие патента на радио у А.с.Попова привело к тому, что изобретателем радио он считается только на территории СНГ, в других странах изобретателем радио считают Г.Маркони. Следует отметить, что Попов никогда не оспаривал патент на радио у Маркони, между собой они имели нормальные деловые отношения. В 1901 г. А.с.попов изобрел и сразу же запатентовал устройство для приема радиосигналов с помощью телефона.Многие крупные изобретения, обессмертившие имена их создателей, были созданы в области устройств, используемых человеком ежедневно в быту. В 1905 г. американец Жиллет изобрел и запатентовал в США безопасную бритву. Он предложил применять 135сменное лезвие, заточенное с двух сторон и расположенно перпендикулярно оси ручки. Бритва такой конструкции применяется практически без изменений миллионами мужчин в мире и сейчас.Жиллет создал фирму «Жиллет Индастриз Лимитед», которая и поныне является самым крупным мировым производителем бритв в мире. В 1974 г. специалисты фирмы создали и запатентовали новую бритву с двумя лезвиями,

расположенными одно под другим и направленными в одну сторону. Такая конструкция бритвы распространена сейчас повсеместно.Для понимания области и охвата своих прав исследователь должен ясно различать область действия патентного права, которое защищает сущность технических идей через патенты и область действия авторского права, которое защищает сам текст оригинальных произведений, но не защищает идею, сущность этого произведения.Авторское право относится к произведениям науки, литературы и искусства, являющиеся результатом творческой деятельности независимо от назначения и достоинств произведения, а также способа его выражения. Все действия, связанные с авторскими правами регулируются законом« Об авторских и смежных правах».Законом охраняются как обнародованные произведения, так и не обнародованные, но существующие в какой- либо объективной форме.Объекты авторского права.1. Произведения литературы и искусства:литературные произведения всех жанров, драматические и музыкально- драматические произведения, сценарии, научные статьи и монографии, хореографические произведения и пантомимы, музыкальные произведения с текстом и без текста, произведения живописи, скульптуры, графики, графические рассказы, комиксы, произведения декоративно-прикладного и сценографического искусства, про изведения архитектуры, 'градостроительства и садово- паркового искусства, фотографические про изведения и произведения,

136

полученные способами аналогичными фотографии, географические, геологические и другие карты, планы, эскизы, пластические про изведения, относящиеся к географии, топографии и к другим наукам, авторские аудиовизуальные произведения ( кино-, теле, и видеофильмы, слайдфильмы, диафильмы и другие кино- и телепроизведения).2. Программы дЛЯ ЭВМ и базы данных, которые могут быть выражены на любом языке и в любой форме.3. Топологии интегральных микросхем.Обязательными признаками произведения, охраняемого нормами авторского права, является творческий характер произведения и объективная форма его выражения. Показатель творческого характера про изведения - его оригинальность, его новизна - может выражаться в новой идее, в новой научной концепции, в новом содержании, в новой форме. Следовательно, творческое про изведение характеризуется своей уникальностью и оригинальностью.Авторское право охраняет форму выражения произведения, но не его содержание. Например, многие авторы используют криминальный сюжет в своих детективных рассказах - убийство, нахождение трупа, появление умного сыщика, подозрение на мало симпатичного персонажа, долгий поиск убийцы и

в финале нахождение убийцы, которым оказывается человек, который в начале описания не вызывал ни малейших подозрений. Это известные писатели А. Конан- Дойл, Агата Кристи, Эдгар По и многие другие менее известные. Но все их про изведения являются подлинными произведениями искусства и попадают под действие авторского права.Типичным примером использования одного и того же содержания авторского произведения является написание учебников.Все учебники по одной дисциплине имеют в приниципе одно содержание, например учебник «Физика. Механика», но каждый автор излагает материал по-своему, другими предложениями, изменяет порядок изложения материала, дает свои примеры и задачи. Авторское право будет защищать саму форму изложения материала в учебнике, но не его содержание.Срок действия авторского права установлен в течение всей 10-845 137жизни автора и 50 лет после его смерти. Моральное неимущественное право авторства охраняется бессрочно.Правовая охрана программ для ЭВМ и баздaIпIых сравнительно новое направление в авторском праве. Этот вопрос в последнее время бурно обсуждается и рассматривается специалистами во многих странах мира. ПрограммыдЛЯ ЭВМ имеют авторскую защиту, но это не решает проблемы, так как такая защита охраняет внеrшпoю форму программу, но не защищает, в отлwше от патентной защиты, основные принципы и структуру программы. В некоторых странах на компьютерные программыдают патенты, например в США. Расходы на получение такого патента очень высоки, например оплата экспертизы на новизну составляет около 2000 долларов, подача заявки и ее рассмотрение стоит от 10000 до 25000 долларов. Патентное право относительно программных продуктов находится в стадии становления и развития.В России и Казахстане программыдЛЯ ЭВМ являются объектами авторского права и патенты на них не выдаются.Интегральные электронные микросхемы или Чипы также являются объектами авторского права. Объект охраны - топология схемы, представляющая собой геометрическое расположение активных и пассивных элементов и межкомпонентное расположение между ними или на поверхности ПОЛУПРОВОдНИКового материала. ДJIя получения авторской охраны топология должна быть оригинальной и не состоять из стабильных или известных конструкций.ДJIя получения авторских прав на топологию микросхемы автор должен подать специальную заявку в Комитет по охране интеллектуальной собственности. После проверки в случае подтверждения новизны и оригинальности топология вносится в Реестр и автору выдается специальное свидетельство. Чип является всегда материальным объектом с достаточно сложной структурой и конфигурацией, поэтому многие разработчики наряду с получением свидетельства защищают свои разработки чисто техническими мероприятиями ( принцип Ноу - Ха)' например делают Чипы с саморазрушением при разборке, держат в секрете технологию изготовления и Т.д.Смежные права - права тех, кто воплощает авторские права:

исполнителей, изготовителей фонограмм, организаций радио и 138

телевещания и т .д. Эти права реализуются на основе двусторонних договоров. Реализация объектов авторского права само по себе может нвляться оригинальным авторским действием, которое также попадает под действие авторского права. Например, певец, исполнивший песюо композитора и поэта, которые несомненно являются авторами песни, также получает авторские права на исполнение этой песни, но только в своем исполнении, и никто не имеет права без согласия певца воспроизводить эту песню в его исполнении для коммерческого прослушивания , например по радио. Срок действия таких смежных авторских прав установлен в течение 50 лет после первого исполнения или воспроизведения объекта авторского права.

6.1. Понятие открытия, изобретения, полезной модели, промышленного образца и товарного знака

Открытием признается установление ранее неизвестных объективно существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира.Каждое открытие расширяет и углубляет познание материального мира. Оно представляет собой ответ на тот вопрос науки, который до этого момента не был решен. Открытием признается не всякое решение научной задачи, а только такое, которое является новым для науки во всем мире. Такая новизна называется существенной абсолютной. Предметом открытия могут быть не только явления, существующие в природе и ранее не установленные, но и такие, которые искусственно создаются, например, получение новых химических элементов, KOTOpblX пока в природе не обнаружено. Открытия обычно регистрируются в патентном ведомстве, авторам открытия выдаются дипломы. Дипломы на открытия не вьщаются на географические, археологические и палеонтологические открытия, открытия полезных ископаемых и открытия в области общественных наук. В СССР бьто зарегистрировано около 31 О открытий. Например, открыгие явления сверхпроводИМОСТИ - автор академик П.Капица или открытие способа удержания плазмы в магнитном поле -автор академик Г .И.Будкер. Эти открытия, как и любое другое, породИЛИ новые возможности для науки и развития человечества в целом.Явление сверхпроводимости дает возможность создавать 139электрические двигатели, которые практически не будут потреблять электроэнергию. А способ удержания плазмы в магнитном поле дает возможность создания установки управляемого термоядерного синтеза, что приведет к получению огромного количества энергии. На базе этого открытия в СССР были созданы опытноэкспериментальные установки типа ТОКАМАК, в которых была доказана возможность проведения управляемой реакции термоядерного синтеза. В соответствии с Конвенцией Всемирной организации интеллектуальной собственности (ВОИС) «Открытия» выделены в особый объект права, что создает определенные правовые привилегии их авторам. К

сожалению, в настоящее время 9Ткрытия в Казахстане не регистрируются, но думается, что это положение временное.Изобретением признается отличающееся существенной новизной решение технической задачи в области народного хозяйства, культуры, здравоохранения или обороны, дающее положительный эффект. Предложение признается изобретением, если оно соответствует следующим условиям: 1) содержит решение технической задачи, 2) обладает существенной (мировой) новизной, 3) способно дать положительный эффект.Под технической задачей понимается задача, возникшая в сфере практической деятельности и обусловленная определенной общественной потребностью, удовлетворение которой возможно лишь путем применения средств техники: конструкции, способа, вещества. При применении тех или иных машин или технологических процессов выявляются их слабые стороны, конструктивные или иные недостатки, тормозящие развитие техники, рост производительности.Любая, даже самая эффективная, машина или процесс с течением времени перестают удовлетворять запросы стремительно развивающегося производства. Появляется потребность улучшить их показатели, устранить имеющиеся недостатки. В условиях рыночной экономики существует жесткая конкуренция между товаропроизводителями, которая заставляет постоянно совершенствовать производимые изделия, идет борьба за покупателя. Если товаропроизводитель не занимается совершенствованием своих изделий, то он неминуемо потеряет покупателей своей продукции.Техническая задача включает условия, из которых надо исходИТЬ

140

при ее решении и результат, который может быть достигнут при помощи искомых технических средств. Изобретение - итог большой целеустремленной творческой работы, направленной на решение известной технической задачи.Изобретения регистрируются в патентных ведомствах. Авторам и патентообладателям выдаются патенты - охранные документы, подтверждающие приоритет и авторство, дающие юридические права собственника на изобретение на определенный срок - обычно от 5 до 20 лет. В СССР бьто зарегистрировано около 2 млн. изобретений, в США около 6 млн. изобретений, в Казахстане в настоящее время около 12 тыс. изобретений. Наличие в стране большого количества зарегистрированных изобретений является одним из важных показателей экономической и интеллектуальной мощи, показывает ее большие возмqжности в науке и промышленности, заставляет другие страны считаться с ее интересами и прислушиваться к ее мнению.Следующие три понятия - полезная модель, промышленный образец и товарный знак по своей сущности не являются крупными научными интеллектуальными достижениями. Они являются в основном разработками производственно- коммерческого характера, но, думается, что будет полезно

ознакомиться с их определениями, так как эти объекты имеют патентную защиту, как и изобретения.Полезная модель - это новое, пригодное к осуществлению промышленным способом конструктивное решение выполнения средств производства и предметов потребления, а также их составных частей. для признания предложения полезной моделью необходимо, чтобы оно отвечало следующим требованиям:1) являл ось новым В пределах страны, где испрашивается охранный документ;2) осуществимо к изготовлению промышленным способом, то есть в массовых количествах.Полезная модель, как и изобретение, является результатом творчества, служит целям удовлетворения определенной потребности и предназначено для внедрения в производство, но от изобретения оно отличается следующим:1) Полезная модель это всегда реальная вещь, воплощенная в материал, тогда как изобретение может быть способом.2) Полезная модель имеет локальную новизну в пределах страны.

1413) Полезная модель создается только для внедрения в промышленное производство для изготовления в массовом количестве.Промышленный образец - это художественно-конструкторское решение, определяемое только внешним видом изделия. Его отли-

~ ~чие от полезнои модели заключается в том, что промышленныи образец не определяет технической сущности изделия, он только показывает его внешний вид. Очень часто промышленный образец и не имеет технической сущности, так как может быть не механизмом или устройством, например, в качестве промышленного образца может выступать модель платья или костюма, образец ковра или стула.Промышленный образец всегда создается для внедрения в массовое производство.Товарный знак - это оригинально оформленный отличительный знак, помещаемый на товаре в целях индивидуализации товара, выделения фирмы ,:,товаропроизводителя В ряду конкурентов, проведения рекламной компании, создания определенной репутации для товара, его имиджа, привлечения покупателей, борьбы с фальсифицирующими незаконными товаропроизводителями - «пиратами», выпускающими некачественную продукцию.

6.2. Изобретения 6.2.1. Объекты изобретения

1) Устройство - относятся конструкции и изделия - это машины, приборы, инструменты, механизмы и Т.д.

Устройство характеризуется следующими признаками: 1) Наличие конструктивных элементов. 2) Наличие связи между элементами. 3) Взаимное расположение элементов. 4) Форма выполнения элементов. 5) Форма выполн~ния связи между элементами.6) Параметры и другие характеристики элементов и их взаимосвязь.7) Материал выполнения элементов.2) Способ - это процесс выполнения действия над материальными объектами. Способ в отличие от устройства не имеет объемных Iiоказателей, он состоит в установлении новых приемов действия и их очередности применения, а также в установлении новых пропорций в известных действиях.Признаки способа: 1) Наличие действия или совокупности

142

действий. 2) Порядок выполнения таких действий во времени (последовательно, одновременно, в разных сочетаниях). 3) Условия осуществления действий, режим, использование веществ, устройств ИТ.д.3) Вещество - это индивидуальные соединения, к которым также условно отнесены высокомолекулярные соединения и объекты генетической инженерии, например, фрагменты нуклеиновых кислот, композиции, составы, смеси, продукты ядерного превращения.Признаки вещества: 1) Качественный и количественный состав. 2) Связь между атомами и их взаимное расположение, новая химическая формула. 3) Физико-химические и иные характеристики, в том числе признаки способа получения. 4) Молекулярное строение вещества.

4) Штамм микроорганизма - это индивидуальные штаммы микроорганизмов (бактерий), культур клеток растений и животных.К штаммам относятся - вирусы, микроскопические грибки, дрожжи, лишайники, микроскопические беспозвоночные животные и Т.д.5) Применение - это применение известных ранее устройств, способов, веществ, штаммов по новому назначению.Предложения, не признаваемые изобретением: 1) Открытия, научные теории и математические методы. 2) Методы организации и управление хозяйством. 3) Условные обозначения, расписания и правила. 4) Правила и методы выполнения умственных операций. 5) Программы для ЭВМ и алгоритмы. 6) Проекты и схемы планировки сооружений, зданий, территорий. 7) Предложения, касающиеся лишь внешнего вида изделий. 8) Схемы интегральных микросхем. 9) Сорта растений и породы животных. 1 О) Предложения, противоречащие общественным интересам, принципам гуманности и морали.

6.2.2 Классификация изобретений

В настоящее время в патентных фондах стран мира собрано несколько десятков миллионов патентов на изобретения. Без их классификации и систематизации бьшо бы невозможно разобраться в таком огромном количестве информационного материала. Все изобретения классифицируются по Международной классификации изобретений (МКИ), которая строится на строгой иерархии тем.143Классификация тем начинается с основных областей технической деятельности - всего имеется 8 разделов, помеченных буквами латинского алфавита:А - удовлетворение жизненных потребностей человека, В - различные технологические процессы, транспортирование, С - химия и металлургия, D - текстиль и бумага, Е - строительство, F - прикладная механика, освещение и отопление, двигатели, насосы, оружие и боеприпасы, взрывные работы, G - техническая физика, Н - электричество.Каждый раздел разбит на 99 классов. Каждый класс более конкретно определяет область применения изобретений. Например, в разделе А класс 63 включает изобретения в области спорта, игр, массовых развлечений, а в разделе В класс 23 включает все изобретения по металлорежущим станкам, способам и устройствам для обработки металлов. В каждом классе имеются подклассы, обозначенные буквами латинского алфавита. В подклассах происходит еще большее сужение темы изобретения, например в подклассе С класса 63 раздела А (А6зС) находятся изобретения по конькам, роликовым конькам и лыжам, а в подклассе В класса 23 раздела В (В23В) все изобретения по токарной и сверлильной обработке.В каждом подклассе имеются группы, обозначенные нечетными цифрами от 1 до 99. Группы, в свою очередь, делятся на подгруппы, обозначенные четными цифрами от 2 до 98. В последней редакции классификации некоторые группы обозначаются и четными цифрами до 900, например, высокомолекулярные химические соединения. Здесь происходит еще большее сужение тем изобретений.Для раздела А класс 63 подкласс С в группе 11 даны все сведения о лыжах, а в подгруппе 22 этой группы собраны все изобретения о лыжных палках. В разделе В класс 23 подкласс В в группе 3 собраны все сведения о токарных станках, а в подгруппе 16 этой группы даны сведения о токарно-револьверных станках. Если исследователь или конструктор хочет получить патентную информацию по известным 144

изобретениям в области лыжных палок, он должен искать патенты, собранные под индексом МКИ А6з Сll/22, а информацию по токарноревольверным станкам под индексом В2зВ03/16.Предложенная система МКИ позволяет иметь около 50 млн.ячеек классификации, что позволяет достаточно конкретно распределить, имеющиеся технические темы разработок на небольшие группы изобретений, собранных по одной тематике. Пользователю удобно работать с такой группой

патентов, отпадает необходимость просматривать то, что не имеет отношения к интересующей его теме.Наличие большого количества ячеек классификации позволяет в процессе развития науки и техники, появления новых научных разработок, революционных идей, новых направлений развития техники, дополнять и улучшать систему МКИ.для определения необходимого индекса классификации МКИ существует специальный классификатор МКИ, который постоянно дополняется и совершенствуется. В настоящее время действует последняя 7 -я редакция классификатора МКИ, которая вступила в силу с 1 января 2001 г. Система МКИ сейчас принята во всех странах мира, регистрирующих патенты на изобретения. До принятия системы МКИ каждая страна применяла свою национальную систему классификации, что бьто неудобно и создавало множество проблем.В СССР дО принятия системы МКИ действовала так называемая немецкая система классификации, содержащая 89 классов и около 20000 групп и подгрупп. Система имела 4 разряда -класс, подкласс, группа и подгруппа, обозначение буквенно-цифровое. Система МКИ возникла в 1951 г. на основе английской системы, в СССР принята в 1961 г.

6.2.3. Патентная литература

Патентные фонды любой промышленно развитой страны представляют собой огромные собрания с описанием изобретений.Данные фOlЩЫ являются источником информации огромной важности для исследователей, ученых и инженеров. Чтобы информация достаточно быстро дошла до потребителя мало классифицировать все изобретения, необходимо, чтобы он мог легко ее получить. Для этого во всех странах, имеющих патентные ведомства и 145регистрирующих изобретения, издаются специальные журналы и бюллетени с описанием вновь получаемых изобретений. В СССР с 1924 г. издавался бюллетень «Открытия, изобретения, ПРОМЬПШIенные образцы и товарные знаки», в котором помещалась краткая информация об изобретениях, открытиях и Т.д., регистрируемых в комитете по делам изобретений и открытий при Государственном комитете по науке и технике СССР: номер авторского свидетельства, фамилии автора или авторов, дата подачи заявки, индекс МКИ, название, формула изобретения. Сведения давались в порядке возрастания номеров авторских свидетельств, без тематического деления. данный бюллетень выходил 4 раза в месяц. С 1972 г. в СССР издавался бюллетень «Изобретения за рубежом», где публиковались сведения по 5 крупнейшим промышленно развитым странам - США, ФРГ, Франции, Великобритании и Японии. С 1976 г. он стал называться «Изобретения в СССР и за рубежом» , где дополнительно давали сообщения и по советским изобретениям. В тематический сборник ВХОдИЛи специально подобранныIe сведения о зарубежных и советских изобретениях, например, сборник «Горные машины», «Двигатели внутреннего сгорания» и Т.д. Сведения включали номер

авторского свидетельства или патента, индекс МКИ, фамилии авторов, дата приоритета, название изобретения, краткий реферат о его сущности, поясняющие схемы и чертежи. Информация бюллетеня давалась на русском языке, за исключением рефератов Японии, которые публиковались на языке оригинала.В настоящее время в странах СНГ продолжают выпускать литературу с патентной информацией. Россия выпускает бюллетень «Изобретения, полезныIe модели, ПРОМЬПШIенные образцы и товарныIe знаки», который выходит 3 раза в месяц. Нумерация изобретений продолжается от советских авторских свидетельств, отсюда первые российские патенты имели номера, превышающие 2 миллиона. Все остальные государства СНГ начали нумерацию своих изобретений с 1. Также Россия издает тематический бюллетень «Изобретения стран мира», в котором даются сведения по патентам США, Германии, Франции, Великобритании, Японии, Европейского патентного ведомства (ЕПВ), мировым патентам (РСТ), в некоторых тематиках бюллетеня даются патенты Швейцарии, Австрии и некоторых других стран, имеющих передовые разработки в этой области. Бюллетень 146

нздается по 112 тематикам, по 87 темам выходит 1 раз в месяц, по 25 'l'eMaM - 2 раза в месяц. В Казахстане с появлением собственного Национального патентного ведомства с начала 1993 г издается бюллетень «Промышленная собственность. Изобретения, полезные модели и промышленные образцы».. Чуть позже стал издаваться бюллетень «Промышленная собственность. Товарные знаки». В этих бюллетенях дается информация об объектах промышленной интеллектуальной собственности, которые патентуются в нашей стране.В СССР поступали зарубежные оригинальные патентныIe издания. С 1965 г. поступал в обращение английский патентный бюллетень «Patents for Inventions Abridgents ofSpeciffications», который издается в Великобритании с 80 -х годов 19 века. С 1963 г. в советских патентных библиотеках имелся патентный бюллетень США «Official Gazette ofthe United States Patents Оffiсе»,который издается в США с 1872 г. Начиная с 1966 г. в СССР имеются издания французкого патентного бюллетеня «Bulleten official de La propriete Industrielte». С 1964 г. поступает патентный бюллетень ФРГ «Auszuge aus den offenguns schriften» . В патентных фондах имеется японский патентный бюллетень «Токке Кохо».В СССР с 1929 г. издавался научно-популярный журнал для изобретателей и рационализаторов «Изобретатель и рационализатор» Всесоюзным обществом изобретателей и рационализаторов (ВОИР), где шла популяризация лучших технических разработок в СССР и за рубежом. Тираж журнала в 1976 г. бьт 460 тыс. экземпляров. Сейчас журнал издается гораздо меньшим тиражом. В настоящее время в Российской Федерации выпускается ежемесячныIй журнал «Патенты и лицензии», который выполняет те же функции, что и предьщущий журнал с некоторым уклоном в сторону интересов патентоведов. С 1965 г. издается журнал для специалистов «Проблемы изобретательства» (с 1992 г.

«Интеллектуальная собственность».) В последнее время патентные ведомства и информационные центры многих стран мира перешли на современную технологию обработки и издания патентной литературы и документации - это лазерные диски CD - ROM, DVD - ROM и автоматизированные базы данных.Сейчас ряд стран обмениваются с Россией и Казахстаном 147документами только на лазерных дисках. Фонд лазерных дисков стал формироваться в патентной библиотеке в середине 90 - х годов и доля информации на дисках с каждым годом стремительно увеличивается, а доля бумажных носителей уменьшается. БумажныIe носители по патентным источникам многих стран перестали поступать в читательский фонд библиотеки, а если поступают, то только для служебного пользования.Роль указателей в базахданных на дисках вьmолняют поля поиска, состав которых различен в зависимости от программного обеспечения. Существуют традиционные поля поиска, которые присутствуют во всех базах данных: поиск по регистрационному номеру заявки и дате ее подачи, номеру опубликованного охранного документа и дате его публикации, по имени изобретателя и наименованию заявителя, сведениям о приоритетным данным, OCHOBНbIM и смежным индексам МКИ, ключевым словам из названия или реферата изобретения или его формулы.В некоторых странах поля поиска сведены к минимуму. Так база данных изобретений США запрашивает только номер охранного документа (патента).С 2000 г. Федеральный Институт Патентной Собственности в России предлагает пользователям доступ к своей базе данных через Интернет. С условиями доступа можно ознакомиться на сайте http// www.fips.ru. раздел «Услуги».С развитием сети Интернет он становится огромным ИСТочником информации по объектам интеллектуальной собственности. Важная роль Интернета в поиске информации признана крупнейшими патентными ведомствами мира ( США, Япония, ЕПВ). Эксперты используют эту сеть для патентного поиска по непатентной литературе, в том числе по научным отчетам. ДJIя разработчика может быть полезна любая информация по разрабатываемой теме, которая может значительно ускорить решение технической задачи.Издание огромного количества разнообразной патентной литературы преследует одну цель - оперативное ознакомление заинтересованных лиц и организаций с последними достижениями науки и техники. Основная масса патентной информации собирается в Национальном патентном фонде страны, где она хранится, систематизируется и дается для ознакомления пользователям.148

Например, патентный фонд Республики Казахстан на начало 1996 г. имел патентную документацию по 46 странам мира, всего 21 миллион единиц хранения на глубину до 50 лет и более. При фонде имеется специальная патентная библиотека, в которой каждый желающий может получить интересующие его сведения об изобретениях и патентных нормативных документах любой страны. Но следует добавить, что патентный фонд РК не

является полным, он не позволяет про водить патентный поиск с охватом всех патентных источников, созданных в мире по интересующей теме. Наиболее полным патентным фондом среди стран СНГ и других стран мира располагает Российская Федерация. Патентная служба Российской Федерации считается одной из лучших в мире.По патентным информационным источникам проводится поиск материалов по определенной теме за некоторый период времени. Цели поиска могут быть следующие:1) Для про ведения экспертизы на новизну заявки на изобретение. Проводится заявителем и патентным экспертом с целью подтверждения мировой новизны предполагаемого изобретения.Проводится по изобретениям, зарегистрированным в СССР и 5 ведущих промышленно развитых стран мира - Великобритании, Германии, США, Франции и Японии на глубину примерно 20 -25 лет.Разновидностью этого поиска является обратная цель - проверка патента на новизну с целью его ликвидации, то есть доказательство неправомерности его вьщачи.2) Для установления уровня технического решения.Проводится в процессе разработки заданий по научно-исследовательским и проектно-конструкторским работам с целью определения общего уровня развития техники в данной области, для определения направления по созданию нового образца машины или технологического процесса, для определения общей тенденции развития новых идей в данной области техники с целью создания решений, имеющих параметры на уровне или выше мировых образцов.3) для проведения экспертизы на патентную чистоту. Служит для определения уровня патентных прав, намечаемой к экспорту продукции. Поиск проводится по патентным фондам тех стран, куда намечается вывоз и продажа продукции, определяется наличие 149патентов на технические решения, применяемые в данной продукции. В случае наличия таких патентов принимается решение о покупке лицензий на использование этих патентов либо отказ о ввозе продукции в эту страну.4) для нахождения эффективных решений для применения в собственном производстве. Патентная литература является самой оперативной по hодаче информации о последНИХ разработках в данной области техники. Своевременная осведомленность изготовителя о новых идеях позволяет ему быстро внедрять новые разработки в своем производстве, покупать лицензии на изобретения у патентообладателей, не давая возможность конкурентам вьтускать аналогичную ПрОДукцию. Быстрое внедрение новых разработок в производство значительно повышает конкурентоспособность изделий на рынке, что увеличивает получаемую прибьmь.

6.2.4. У словин патентоспособности изобретений

Изобретению предоставляется правовая охрана, если оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо. Уровень новизны и техники определяется по общедоступным опубликованным или иным информационным сведениям, представленным в следующем виде:1) Опубликованные описания к изобретениям.2) Издания, монографии, книги, учебники, журналы, научные сборники, официально утвержденные и зарегистрированные в соответствующих государственных учреждениях, это положение не распространяется на самодельные издания (самиздат).3) Депонированные научные статьи.4) Отчеты о научно-исследовательских и научноисследовательских опытно-конструкторских работах, имеющих официальный номер государственной регистрации и представленных в центральной библиотеке страны.5) Диссертации и авторефераты диссертаций на соискание научной степени кандидата и доктора наук.6) Плакаты, выставочные стенды, фотоснимки, модели, представленные на официальных зарегистрированных выставках и презентациях.150

7) Устные доклады, лекции, если они записывались на вукозаписывающую аппаратуру или стенографировались на официально зареmстрированном совещании, семинаре, конференции ит.п.8) Сведения о техническом средстве, ставшие известными в результате его использования в производственном процессе.Новизна изобретения определяется сравнением его существенных признаков с признаками известных, аналогичных решений тех же технических задач. Среди аналогов должен быть найден прототип технического решения к предлагаемому изобретению.Наличие в изобретении существенных признаков, отсутствующих в прототипе и аналогах, дает ему право на новизну. Также может быть признано изобретением решение, при котором применяются уже известные признаки, присутствующие в аналогах и прототипе, но в совокупности дающих какое-либо новое свойство или повышающее имеющийся положительный эффект, например, двигатель внутреннего сгорания, предложенный Р.Дизелем. Он не имеет частей и деталей, которых не бьmо бы в обычном карбюраторном двигателе, но несколько измененное расположение узлов и режим работы, позволяют ему работать иначе, в результате чего он может использовать более дешевое топливо и имеет более высокий кпд.Решение технической задачи, в результате которого появилось изобретение, должно отвечать определенным требованиям 1) содержать указания на технические средства или способ ее решения, 2) раскрывать принципиально важные моменты, основную схему решения без излишних подробностей, 3) быть технически осуществимо, если не в данный момент, то в будущем. К этому следует добавить, что под осуществимостью изобретения понимается его теоретическая осуществимость, то есть осуществимость, которую можно

доказать без практического изготовления. Исключение составляют: 1) способы создания некоторых веществ механическим путем, поскольку без практической про верки нельзя судить об их положительном эффекте, 2) новые способы лечения больных.. Необязательно теоретическое обоснование предложенного решения технической задачи. Очень часто может быть получеIJ положительный эффект, причина появления которого непонятна 11 неизвестна. Появление таких изобретений опережает развитие науки, 151которая не сразу может объяснить теоретическую сторону предложенного решения, но в дальнейшем при более всестороннем и глубоком исследовании изобретения, его практическом применеmш, про ведении испытаний и эксплуатации появляются теоретические обоснования его работы. В свою очередь такие научные исследов",Ния проблемы дают толчок для появления новых изобретений, базирующихся на исследованном принципе, который до этого был недостаточно понятен. Признаком изобретения является положительный эффект, под которым понимается конкретная польза, которую принесет hрименение изобретения. Есть предложения, положительный эффект которых нужно оценивать, основываясь не на их немедленно м внедрении, а с учетом их применения в будущем, пусть весьма отдаленном. Например, может быть сделано предложение, которое требует применения материалов, которых в настоящее время не существует, но их получение в будущем вполне осуществимо, то данное предложение вполне может быть признано изобретением. Правда в этом случае разработчику необходимо доказать, что с учетом общей тенденции развития науки о подобных материалах, такие материалы в будущем будут получены, то есть доказать принципиальную возможность появления этих материалов. В противном случае решение будет признано принципиально неосуществимым и не будет являться изобретением. Например, есть изобретение, предлагающее получение электроэнергии посредством построения высокой, порядка несколько километров, башни. Энергия будет получаться за счет перепада атмосферного давления на вершине и у основания башни. В настоящее время такую башню построить невозможно, но тенденция развития строительной науки позволяет прогнозировать, что в будущем будут получены более пр очные строительные материалы, разработаны новые методы высотного строительства и такая башня вполне может быть создана.К этому следует добавить, что экономические факторы не являются существенными при признании предложения изобретением. Только явно более дорогостоящие и более сложные конструкции, превосходящие прототип по какому-либо признаку незначительно и имеющие намного более худшие параметры по другим признакам могут быть сразу отвергнуты, как не дающие в совокупности положительный эффект.152

Изобретения могут быть основными и дополнительными.

Основные изобретения юридически и технически не связаны с какимлибо другим изобретением и может быть применено само по себе.Дополнительное изобретение представляет собой усовершенствование другого основного изобретения и без него применяться не может.Все изобретения также делятся на комбинационные и переносные. Комбинационные изобретения представляют собой соединения известных в технике средств, дающих в комплексе новый эффект. Подавляющее количество изобретений являются комбинационными, особенно в технике. Например, известно около 30 элементарных механизмов, которые описал уже в достаточно полном виде Леонардо да Винчи, это к примеру - винт, кулачок, клин, зубчатое зацепление и Т.д. Можно считать, что все ныне существующие машины получены комбинацией составления и взаимодействия в них этих элементарных механизмов. переносными являются изобретения, суть которых состоит в применении уже изBeCТНbIx конструкций, способов или веществ в других областях, для которых они вначале не предназначались. Новизна в данном случае заключается именно в области применения.

6.2.5. Правила составления заявки на изобретение

Составление заявки должно происходить в строгом соответствии с требованиями нормативного документа «Инструкции по составлению, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на изобретение и полезную модель».Цель заявки: 1) ясно изложить суть технического решения, 2) показать, что данное решение соответствует требованиям, предъявляемым к изобретению - обладает существенными отличиями, новизной и полезностью.Состав заявки:1) Заявление о выдаче патента. Составляется на специальном стандартном бланке, который можно получить в патентном ведомстве или в патентном отделе организации, где работает заявитель.2) Описание изобретения, раскрывающее его с полнотой, достаточной для осуществления.

11-845

1533) Формула изобретения, выражающая его сущность и полностью основанная на описании.4) Чертежи и иные материалы, если они необходимы для понимания сущности изобретения.5) Реферат.Все материалы подаются в 3 -х экземплярах, кроме заявления, которое подается в 4 экземплярах, они могут быть изложены на казахском или русском языке по желанию заявителя, на бумаге форматаА4.Описание изобретения. Описание составляется в следующей последовательности:

1) Указывается индекс МКИ, определяющий область применения заявляемого изобретения. Индекс указывается в правом верхнем углу описания.2) Название изобретения. Оно должно соответствовать смыслу предлагаемой идеи, изложено в единственном числе, исключение составляют слова, не имеющие единственного числа. Название может быть дополнено именем или фамилией автора, специальным названием объекта изобретения, предложенного автором.3) Область техники, к которой относится изобретение. С этого раздела начинается по существу текст описания. Текст печатается на пишущей машинке или компьютерном принтере через два интервала.Описывается область применения изобретения, если их несколько, то указываются преимущественные.4) Уровень техники. Приводятся сведения об аналогах и прототипе. При описании аналогов и прототипа приводятся библиографические данные о них, в объеме достаточном для быстрого нахождения источника информации. Библиографические данные приводятся в тексте описания после описания объекта, данные заключаются в круглые скобки. Далее даются описание конструкции аналогов и прототипа и их критика, то есть указание на их недостатки, причины их возникновения. При описании прототипа, самого близкого к идее изобретения технического решения, важно дать перечень его существенных признаков и их взаимодействие, так как эти данные понадобятся в дальнейшем при составлении формулы изобретения. Аналогов может быть несколько, прототип всегда один.5) Сущность изобретения. В разделе подробно раскрывается

154

"адача, на решение которой направлено изобретение, с указанием технического результата, который может быть получен при его осуществлении. Обычно цель указывается как логическое продолжение раздела критики прототипа. Например, если в критике прототипа бьто указано, что прототип имеет низкую производительность, то задача будет сформулирована следующим образом: «Задача изобретения заключается в повышении производительности устройства путем ...» с указанием средств, которые увеличат производительность, например, <<nyreM сокращения длины транспортирования изделий при сборке или путем совмещения технологических переходов при сборке». Здесь следует указать, что задача должна быть полезной и приносить эффект экономический или социадьный. Указывать чисто технические достижения нельзя. Например, в качестве задачи нельзя указывать понижение вибрации или силы трения, так как это есть чисто технические показатели, а можно указать, что задачей является повышение долговечности работы устройства путем понижения вибрации его узлов при эксплуатации. В разделе указьmается перечень существенных признаков изобретения, необходимых для получения положительного эффекта. Обычно этот перечень дается на основе уже составленного текста формулы изобретения. Причем здесь уже необходимо

указать признаки общие для прототипа и предлагаемого нового решения и признаки, присущие только новому решению, составляющие суть идеи изобретения.6) Перечень фигур чертежей.7) Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. для изобретения относящегося к области устройства в этом разделе дается описание его конструкции в статическом состоянии со ссьткой на позиции соответствующего чертежа. Цифровые позиции конструктивных элементов указываются по мере упоминания в порядке их возрастания. Например: «Устройство состоит из двигателя 1 (фиг. 1), который через редуктор 2, соединен с валом 3, установленным в корпусе 4 ...». В конструктивном описании необходимо давать общую схему конструкции, не вдаваясь в подробное конструктивное оформление узлов и деталей, не следует указывать конкретные размеры и соотношения между деталями, если это не требуется для работы устройства в принципе.После описания конструкции устройства описывается его 155 действие, то есть динамическое состояние или способ использования со ссьшкой на позиции чертежа. Очередность указания позиций здесь не регламентируется, то есть позиции могут быть указаны в любой последовательности. Для изобретения, относящегося к способу, указывается последовательность действий над объектами, а также условия про ведения действий, конкретные режимы, используемые при этом устройства, вещества и штаммы микроорганизмов.8) Заключительная часть. В этом разделе обычно приводятся расчеты, описания графиков, циклограмм и Т.д., доказывающих теоретически преимущества изобретения над прототипом и аналогами. Здесь же даются данные об изготовлении и испытании действующих опытных моделей устройства, если они были созданы.9) Заключение. Здесь даются окончательные выводы о преимуществе предложенного изобретения, даются более конкретные данные об экономическом или ином эффекте при его использовании, даются данные об уровне на котором находятся работы по изобретению - эскизный проект, рабочий проект, внедрение на конкретном предприятии и т.п.Формула изобретения. В формуле при водится характеристика изобретения, выражающая его сущность и служащая для определения объема правовой охраны, представляемой патентом.Формула является главной частью заявки на изобретение, только она выступает единственным правовым критерием по которому определяется область изобретения и права патентообладателя. Описание изобретения поясняет формулу и не имеет никаких юридических прав.Ссылки на факты, приведенные в описании, но отсутствующие в формуле, не имеют право вой силы и не принимаются во внимание в споре за правовую область изобретения. Формула определяет не только границы изобретения, но также характеризует ту новую ступень, на которую оно поднимает уровень

техники. По структуре формула может бьпь одно и многозвенной и включать соответственно один или несколько пунктов.Однозвенная формула применяется для характеристики одного изобретения совокупностью существенных признаков, не имеющих развития. Такая формула применяется обычно в простых небольших изобретениях.Многозвенная формула применяется для характеристики од-

156

ного изобретения с развитием его существенных признаков. Такая формула имеет один независимый главный пункт и следующие за ним один или несколько зависимых пунктов. Многозвенная формула применяется при описании сложных достаточно крупных изобретений, имеющих несколько вариантов выполнения. Для однозвенной формулы можно сказать, что она имеет только один независимый пункт.Независимый пункт включает в себя совокупность существенных признаков достаточных для получения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. Он состоит как правило из ограничительной части, включающей существенные признаки, совпадающие с признаками прототипа, и отличительной части, включающей сущеcrвeHHыe признаки, которые отличают изобретение от прототипа. Обе эти части разделяются словосочетанием «отличающийся тем, что ...».Ограничительная часть должна быть составлена по существенным признакам прототипа, причем последовательность изложения признаков и их описание должно полностью соответствовать описанию прототипа в описании изобретения. Все признаки, включенные в отличительную часть, являются интеллектуальным продуктом изобретателя- автора, именно эта часть показывает, что нового предложено автором в конструкции или способе в результате чего получен новый положительный эффект. Только отличительная часть формулы имеет юридическую силу и по ней определяют факт использования новой идеи. Составление этой части требует большого внимания и глубокой проработки каждого слова и фраз для исключения в дальнейшем обхода формулы конкурентами и нечистоплотными пользователями. Исходя из этого в эту часть следует включать только существенные новые признаки изобретения, то есть необходимый минимум признаков без которых невозможно получить положительный эффект, устройство или способ вообще не будут работать. Фактом использования изобретения является наличие в рассматриваемой конструкции или способе всех признаков, упомянутых в отличительной части формулы. Отсутствие хотя бы одного из этих признаков позволит пользователю беспрепятственно использовать идею автора и свободно нарушать права патентообладателя. Ошибкой многих начинающих изобретателей является 157

их желание как можно более глубже и шире дать описание своего изобретения именно в отличительной части. Мотивы таких действий объясняются их

желанием как можно более подробно показать свои чисто научные и конструкторские достижения, забить свой научный приоритет, но они забывают, что патент это не научная статья. Патент это юридический документ, который наряду с чисто научными достижениями, показывает имущественные права изобретателя, защищает его права как собственника и определяет объем материального вознаграждения, которое он может получить от продажи прав на использование его идеи. Чтобы иметь жесткую, хорошо защищающую права и интересы автора ипатентообладателя отличительную часть формулы, необходимо ее составлять в таких выражениях, чтобы максимально расширить действие формулы, избегать конкретных терминов, сужающих область вьmолнения, например, не следует конкретизировать способ крепления, не писать «крепить болтами или соединять сваркой» и Т.д. Также не следует указывать конкретные цифры, размеры и пропорции, если в этом нет особой нужды. В зависимых пунктах формулы указываются существенные признаки второго уровня, то есть без которых можно обойтись, но применение которых увеличивает общий положительный эффект.Следует указать, что основным в формуле является независимый пункт, в нем дается основная идея изобретения и основные существенные признаки, которые должны иметь приоритетную защиту.Признаки зависимого пункта не могут применяться без признаков независимого пункта. Также в случае признания признаков независимого пункта не имеющими новизнь~, автоматически аннулируются все зависимые пункты. Не применение в устройстве или способе существенных признаков второго уровня, приведенных в зависимых пунктах, но применение всех существенных признаков независимого пункта является достаточным для признания факта использования изобретения.Составление формулыI изобретения производится по определенным правилам. Формула излагается в виде логического определения изобретения совокупностью всех необходимых для его осуществления существенных признаков. Формула или каждый пункт многозвенной формулы излагается в виде одного предложения. Признаки в 'формуле выражаются таким образом, чтобы обеспечить пол158

ную возможность однозначного понимания выраженных в ней признаков, без различной много вариантной их трактовки разными людьми. Признаки должны выражаться максимально общими терминами, без необоснованной конкретизации, что сужает область охвата формулы. Признаки формулы на устройство излагаются так, чтобы характеризовать его в статическом состоянии. При характеристике выполнения конструктивного элемента устройства допускается указание на его подвижность или возможность реализации им других функций. Формула всегда начинается с названия изобретения, так как оно указано в описании, после названия дается слово содержащий или содержащее, например: «Кривошипно-ползунный механизм содержащий...» или «Устройство для приготовления комбикорма содержащее...». После этого даются общие с прототипом существенные

признаки, далее идет словосочетание «отличающийся тем, что...» или «отличающееся тем, что ..0» после чего даются существенные новые признаки изобретения. Если в названии изобретения присутствует имя или фамилия автора, то в формуле они могут не упоминаться. При составлении формулы на способ при использовании глаголов для характеристики действий, приема, операций как признака способа их излагают в действительном залоге, в изъявительном наклонении, в третьем лице, во множественном числе -«нагревают, увлажняют, устанавливают» и т.п. Если в формуле имеются зависимые пункты, то независимому пункту присваивается номер 1 и все зависимые пункты нумеруются по порядку, начиная с цифры 2, причем в начале зависимого пункта не обязательно указывать название изобретения, достаточно написать «Механизм по П.1 отличающийся тем, что...» или « Устройство по По1 отличающееся тем, что о о.». В зависимых пунктах имеется только отличительная часть, то есть приводятся только новые существенные признаки второго уровня. Если заявка подается на способ и устройство его реализующее, то формула имеет два независимых пункта - один пункт на способ, другой на устройство. В начале каждого пункта указывается название, несколько отличающееся от общего названия изобретения.Например, общее название изобретения, указанное в описании «Способ для удаления окисной пленки с поверхности расплавленного металла и устройство для его реализации», то пункт формулы на способ будет начинаться фразой «Способ для удаления окисной 159rшенки с поверхности расплавленного металла .. .», а пункт формулы на устройство будет начинаться со слов «Устройство для удаления окисной пленки с поверхности расrшавленного металла. ..». К этому следует добавить, что каждый пункт такой формулы будет рассматриваться на новизну независимо друг от друга и если новизна одного из них не будет установлена экспертом, это не значит, что и другой пункт будет отвергнут. В этом случае патент просто будет вьщан или на способ или на устройство отдельно.Пример составления формулы изобретения на устройство.«Устройство для соединения ниппеля и гибкого резинового шланга, содержащее установленный на ниппель фланец, сегменты для обжатия шланга по его периметру, муфту для скрепления сегментов и разъемное соединение для скрепления муфты с фланцем, отличающееся тем, что на ниппеле установлено кольцо для прижима металлической оплетки к фланцу, ниппель выполнен коническим и с кольцевыми выступами, сегменты выполнены коническими с кольцевыми выступами и по соприкасающимся граням - с уступами, образующими замковое соединение.» «1. Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания с регулируемыми фазами, содержащий эксцентриковый распределительный вал, шатун, рычаг-толкатель, установленный в головке блока на регулируемой шаровой опоре, тарельчатый клапан с пружиной и ограничитель, причем шатун кинематически связан с рычагом-толкателем, отличающийся тем, что кинематическая связь шатуна с рычагом-толкателем осуществляется при помощи ползуна, один конец

которого шарнирно закреплен на шатуне и снабжен упором, а другой закреплен на рычаге-толкателе с возможностью осевого перемещения.2. Механизм по П.1 ,отличающийся тем, что ползун связан с рычагом-толкателем при помощи двух цилиндрических стержней.» Пример формулы изобретения на способ.«Способ обеззараживания пресносухого и сухосоленного кожевенного сырья путем обработки химическими веществами, отличающийся тем, что сырье обрабатывается в закрытой камере двуокисью азота.»

160

При мер формулы изобретения на вещество.«Сталь, включающая железо, углерод, хром, никель, марганец, кремний, отличающаяся тем, что она содержит дополнительно алюминий и ванадий при следующем соотношении ингредиентов (в вес. %) углерод 0,3 -0,45, хром 10,0 -12,5, никель 11,5 13,0, марганец 0,6 - 11,0 , кремний 0,1 -0,35 , алюминий 3,2 -4,3 , ванадий 1,4 -2,0, железо - остальное.» В формуле изобретения на штамм микроорганизма должны быть указаны: название рода и видового эпитета микроорганизма, растения или животного, к которому относится штамм или название штамма в латинской транскрипции, назначение штамма, аббревиатура официальной коллекции - депозитария, регистрационный номер, присвоенный коллекцией депонированному объекту. Пример формулы:«Штамм Act.rimosus ЛСТ 22 (коллекция Казахского научноисследовательскогоинститутаантибиотиков)-продуценткомrшекса протеолитических ферментов.» Составление формулы изобретения на применение имеет свои особенности. В случае, когда объектом изобретения является применение известного устройства, способа, вещества, штамма по новому назначению, используется формула следующей структуры:«Применение (приводится название или характеристика известного объекта) в качестве (приводится новое назначение указанного объекта).» Пример такой формулы.«Применение силикатного клея в качестве моющего вещества для стирки ткани.» Чертежи и иные материалы. Чертежи к описанию предоставляются в случае необходимости. Чертежи выполняются на формате А4 в 3-х экземrшярах. Один экземпляр выполняется черной тушью, остальные могут быть ксерокопии. Чертежи выполняются с соблюдением стандартов выполнения графических материалов. На одном листе может размещаться несколько видов, разрезов и схем.Каждый из них нумеруется в порядке возрастания и отмечается словом «Фиг.1», «Фиг.2» и Т.д.Реферат. Представляет собой сокращенное изложение содержания описания изобретения и его формулы.

161

Порядок подачи заявки на изобретение. Если исследователь пришел к вьтоду, что он придумал новую конструкцию устройства, способ, вещество и Т.д., и он хочет Запатентовать свою идею, порядок его действий следующий:1) Провести патентный и литературный поиск, то есть определить действительно ли его идея является новой и о ней нет упоминания в источниках информации. Новизна подтверждается отсутствием таких упоминаний.2) Определяются аналоги и прототип изобретения.3) Составляется описание и формула изобретения и все сопутствующие документы.4) Определяются заявитель и патентообладатель. Заявитель - это юридическое или физическое лицо, которое подает заявку в патентное ведомство и оплачивает патентную пошлину за подачу и экспертизу изобретения. Патентообладатель - это юридическое или физическое лицо, имеющее имущественные права, то есть права собственника на изобретение. Автор, заявитель ипатентообладатель могут быть одним лицом, также как все они могут быть разными лицами.5) Заявка подается в Патентное ведомство с уплатой пошлины.

6.3. Система патентования. Порядок вьщачи патента

Получение патента происходит с соблюдением порядка и правил, установленным Патентным законом. В Республике Казахстан принят Патентный закон, разработанный на основе патентных законов прОМЬШIЛенно-развитых стран мира, где патентные взаимоотношения собственников идей и пользователей существуют давно, правовая база этих отношений хорошо отлажена и прошла проверку за множество лет, например первый патентный закон Франции принят в 1844 г.Первым шагом для получения патента является подача заявки, включающей все необходимые документы, в Патентное ведомство. Подача может быть произведена непосредственно заявителем или через патентного поверенного. Иностранный заявитель может подавать заявку только через патентного поверенного. Если между государствами заключен соответствующий договор, то заявка может 162

подаваться и напрямую без участия патентного поверенного. Между Российской Федерацией и Казахстаном такой договор подписан 28 марта 1994 Г., поэтому граждане обеих стран имеют равные права при подаче заявки на изобретение, полезную модель и Т.Д., то есть заявитель из Казахстана имеет в Российском патентном ведомстве такие же права, что и заявитель из России и наоборот. Данный договор имеет пятилетний срок действия с последующим автоматическим его продлением еще на 5 лет, до тех пор пока одна из сторон не подаст письменного заявления о расторжении договора. В настоящее время договор имеет силу. Патентный поверенный это юридическое лицо, имеющее права заниматься деятельностью, связанной с патенто,Ванием, получившее соответствующее образование и имеющее лицензию после сдачи экзаменов.

Патентный поверенный по договору с заявителем и патентообладателем берет на себя все заботы по подаче, проведению экспертизы и получению патента. Он также может защишать патентные права патентообладателя в течение всего действия патента, следить за выполнением патентных прав своего клиента, выступать в качестве доверенного лица в судебных или иных спорах, связанных с патентом. Заявка, поступившая в Патентное ведомство, регистрируется и ей присваивается свой индивидуальный номер. В СССР заявки нумеровались в порядке возрастания по мере их поступления, последние заявки СССР имели номера более 5 млн. В Казахстане по рекомендации ВОИС принята несколько иная система нумерации заявок. Номер заявки состоит из 6 цифр,( с 1 января 2000 г. из 8 цифр) первые две обозначают год подачи заявки ( первые четыре) , последующие четыре порядковый номер заявки в этом году. Через точку ставится цифра служебного обозначения заявки, 1 - изобретение, 2 - полезная модель, 3 - промышленный образец, например, заявка N2 970458.1. При ведении переписки по заявке заявитель должен всегда указывать номер своей заявки. В Патентном законе предусматривается порядок рассмотрения заявок на объекты промышленной собственности, то есть изобретения, полезные модели, промышленные образцы. Патентное право предусматривает либо заявительскую, либо авторскую систему патентования. При заявительской системе патент выдается любому лицу, указанному в заявлении о выдаче патента в качестве патентообладателя. При авторской системе патент может быть вьщан 163только исключительно автору, то есть лицу, непосредственно своим творческим трудом создавшим объект патентования. В Казахстане принята заявительская система патентования, которая имеет ярко выраженную коммерческо- внедренческую направленность. Такая система дает права на изобретение лицу, которое вполне возможно не принимало никакого участия в создании идеи, но оно в силу своих финансовых или адМИНИстративных возможностей может достаточно быстро внедрить идею в производство, дать ей ход. В патентном праве и делопроизводстве известны и применяются две системы выдачи патента - явочная и проверочная. При явочной системе заявка рассматривается только для выяснения двух вопросов: 1) соблюдение заявителем формальных требований (наличие правильности оформления документов, полное их наличие и т.п.), 2) не испрашивает ли заявитель патент на объект, который нельзя патентовать. Новизна заявки патентным ведомством не проверяется, а только предполагается, хотя явно известные решения, широко применяемые, отвергаются. Ответственность за новизну идеи возлагается на заявителя ипатентообладателя. Преимуществом такой системы является оперативность выдачи патентов и их быстрое внедрение в производство. Срок выдачи патента обычно составляет 5-6 месяцев с даты подачи заявки. Недостаток такого патента - его слабость, любое лицо, предъявившее в суде или патентном ведомстве доказательства, порочащие новизну патента, может добиться отмены и аннулирования действия патента. Явочная система принята во многих странах:

Франции, Бельгии, Италии и Т.д. Проверочная система характеризуется тем, что заявка подвергается экспертизе по существу, то есть тщательной проверке на новизну, получения положительного эффекта, работоспособности и правильности оформления документов.Специальные эксперты проверяют заявку, сравнивают предложенное решение с известными решениями, опубликованными в различных информационных источниках, в основном это патентная литература.Поиск ведется не менее чем на 20 лет в глубину. В основном это патенты и авторские свидетельства СССР, США, Германии, Франции, Японии, Великобритании, Швейцарии. Сроки проведения экспертизы бывают разные, в СССР срок экспертизы составлял от 6 до 8 месяцев, и это бьmо довольно быстро, в других странах не менее 1 года и более.Следует отметить, что не каждая, даже довольно богатая и развитая 164

страна, могла содержать большую и дорогостоящую службу патентной экспертизы, которая требует наличия огромного количества высококвалифицированнь~экспертов,огромногоинформационного патентного фонда и содержания сопутствующих служб. В настоящее время в Европе имеется две основные патентно-экспертные службы, признанные мировым сообществом и наделенные соответствующими полномочиями - это патентная экспертиза Швейцарии и России, которые имеют право проводить экспертизу по заявкам на выдачу мирового патента. Проверочная система предполагает более грамотное редактирование текста формулы, в случае необходимости замену прототипа, смену индекса МКИ и Т.д. Естественно патент, выданный после такой тщательной проверки, обладает большим авторитетом и силой. Случаев, когда по вине эксперта, были пропущены не новые, уже известные идеи, бывает единицы, особенно в странах давно работающих по такой системе. Но патент, полученный после экспертизы по существу, также может быть оспорен в судебном порядке и отменен. Недостатком проверочной системы является большой срок ожидания выдачи патента, известны случаи выдачи патентов через 5 -1 О лет после подачи заявки, также такая система требует больших финансовых затрат на содержание экспертной службы. Такая система принята в России, США и некоторых других странах. Некоторые страны применяют комбинированную систему выдачи патентов, в их числе находится Республика Казахстан, Германия. Заявитель может получить патент двух видов. При подаче заявки на патент в Патентное ведомство она проходит только формальную экспертизу без экспертизы на новизну. В случае положительного результата такой экспертизы патентообладатель в Казахстане получает так называемый предварительный патент, который имеет такие же права как и обыЩiЫЙ патент, но укороченный срок действия- 5 лет с возможностью продления еще на 3 года. Срок рассмотрения заявки и выдачи предварительного патента определен в не менее 4 месяца. В случае желания заявителя ипатентообладателя получить патент с проверкой на новизну, то есть провести экспертизу по существу, заявитель в Казахстане может подать ходатайство о проведении экспертизы по существу с выдачей настоящего

патента, который называется просто патент. Такое ходатайство заявитель может подать в течение 3 лет с даты подачи заявления о выдаче 165предварительного патента.После получения решения о выдаче такого патента, он заменяет, имеющийся на руках патентообладателя предварительный патент. Экспертиза на новизну проводится в Российской Федерации во Всероссийском научно-исследовательском институте государственной патентной экспертизы (ВНИИГПЭ) ( с 2000 г.Федеральный институт промышленной собственности - ФИПС) с которым Патентное ведомство Республики Казахстан имеет договор.Патент действует в течение 20 лет с даты подачи заявки с возможностью продления еще на 5 лет в случае задержки вьщачи по вине компетентного органа. Во время про ведения экспертизы по существу эксперт имеет право запрашивать у заявителя необходимые ему для работы сведения, уточнять не совсем ясные формулировки, требовать в случае необходимости подтверждения идеи практическими опытами, предоставлением актов испытания опытного образца и Т.д.После получения запроса о предоставлении ответов на вопросы эксперта, автор должен в течение 2 месяцев со дня получения запроса ответить на него. В случае необходимости для ускорения прохождения заявки эксперт может сделать предложение заявителю о проведенииличной встречи в Москве в стенах Фипс.После про ведения экспертизы эксперт составляет свое мнение о заявке, которое он выражает в своем решении по заявке, которое может быть положительным и влечет за собой вьщачу патента или отрицательным с отказом в вьщаче патента. После получения такого отрицательного решения заявитель в течение 2 месяцев со дня получения решения, может отправить свой ответ со своими аргументированными возражениями по решению. В случае если заявитель своими аргументами сможет убедить эксперта в ошибочности его первоначального решения, делопроизводство по заявке будет продолжено.При возникновении конфликтной ситуации, когда и эксперт и заявитель остаются каждый при своем мнении и никто не может убедИТЬ другого в правильности своего мнения, заявитель имеет право подать, также строго аргументированное заявление о своем несогласии с мнением эксперта, в Высшую патентную палату ФИПС, которая примет окончательное решение, не подлежащее пересмотру.166

6.4. Срок действия патента. Патентные пошлины

Срок действия любого патента ограничен определенным сроком. Это естественное ограничение, так как неограниченное по времени владение правом на изобретение сдерживает развитие научнотехнического прогресса , также любая самая передовая идея со временем утрачивает свою актуальность

и морально стареет, защита ее просто теряет смысл. Срок действия патента в разных странах колеблется от 14 до 20 лет. В Республике Казахстан срок действия патента определен в 20 лет. Согласно патентному закону права собственника на патент принaдnежат патентообладателю. Такие привилегии государство дает не бесплатно, также государству необходимо компенсировать свои издержки по содержанию патентных учреждений, про ведению экспертизы, выпуску патентов и описаний к ним.За все действия по подаче, получению и поддержанию патента в силе необходИМО платить - это так назьmаемые патентные пошлины. Размер и срок уплаты пошлин регламентируется в РК специальным документом «Патентные пошлины», который принят 20 октября 1992 г. Размеры пошлины привязаны к величине специального показателя - месячного расчетного показателя (МРП), величина которого пересматривается и изменяется каждый квартал в зависимости от уровня инфляции, положения экономики страны. На январь 2004 г.МРП равен 919 тенге.Определены следующие виды пошлины за предварительный патент и патент на изобретение:1) За подачу заявки на изобретение 0,5 х мрп.2) За проведение экспертизы по существу 2 х мрп".3) За вьщачу предварительного патента 0,5 х мрп.4) За обмен предварительного патента на патент 0,25 х

МРП.

Граждане, являющиеся авторами изобретений и получающие предпатент или патент на свое имя, то есть являющиеся одновременно патентообладателями, а также организации не коммерческого характера, уплачивают пошлины по 1, 3,4 пунктам в 2 раза меньше.На основании информационного письма Казпатента от 28 января 1997 г. в случае если заявитель после подачи в национальное патентное ведомство заявки на изобретение с вьщачей предварительного патента, 167после этого подал эту же заявку в патентное ведомство России с соблюдением конвенционного приоритета и заплатил Российскому патентному ведомству патентную пошлину за подачу заявки и проведение экспертизы по сушеству, то при обмене предварительного патента Казахстана на патент, заявитель должен заплатить в Казпатент пошлину за проведение экспертизы по существу в размере 85 % от суммы обычной пошлины за экспертизу.5) За поддержание предпатента или патента в силе за каждый год действия. Предпатент оплачивается начиная с 1 -го года, патент оплачивается с 3-го года от действия патента, считая от даты подачи заявки в патентное ведомство. Следует отметить, что датой подачи заявки, считается тот день когда заявка поступила в патентное ведомство и заявитель уплатил пошлину за подачу. Размер пошлины по годам изменяется, причем ее величина возрастает с

каждым новым годом. В таблице 6.1 приведены размеры пошлины, выраженные вМРП.

Таблица 6.1

Год деЙствия Предпатент Патент на Патент на Предпатент Патент на патента на изобрете- полезную на промыш. промыш.изобретение ние модель образец образец 1,2 1/2 - 1/3 1/3 3 1/2 1/2 1/3 1/3 1/3 4.5 3/4 3/4 1 1/2 1/2 6,7 1 1 1 - 3/4 8 1.5 1,5 1 - 1 9 - 15 - - 1 10 - 2 - - 1,5 11.12 - 2 - - 2 13,14 - 3 - - 2 15 - 3 - - 2 16.17.18 - 3,5 - - 19,20 - 4 - - -

Пошлина выплачивается за 2 месяца до начала действия текущего года оплаты. При уплате пошлины дополнительно взимается НДС в размере 16 %. Например, заявка подана 15 мая 1997 г., то за второй год действия предпатента необходимо произвести оплату с 15 марта по 15 мая 1998 г., за третий год действия патента -с 15 марта по 15 мая 1999 г. Оплату можно произвести непосредственно в Патентном ведомстве РК, которое находится в г. Алматы по адресу ул. Р. и М. Абдуллиных 6 павильон 1 или произвести почтовый пе168

111

ревод на расчетный счет этого ведомства, все расчетные реквизиты даются в уведомлении на получение предпатента или патента. В случае неуплаты пошлины в установленный срок, можно оплатить пошлину в течение 6 месяцев после этого срока, но величина пошлины в том случае возрастает в 1,5 раза. Если пошлина не уплачивается и в этот срок, то юридическое действие предпатента или патента, как охранного документа на собственность, прекращаются, права на данное изобретение становятся общедоступными любому пользователю. Список прекращенных предпатентов и патентов публикуется в патентном бюллетене. В Российской Федерации порядок взимания патентных пошлин примерно такой же.Согласно статье 14 Патентного закона РК в случае если патентообладатель подает в Патентное ведомство заявление о предоставлении любому лицу физическому или юридическому права на получение лицензии (открытая лицензия) по использованию его изобретения, то величина пошлины за поддержание предпатента или патента снижается в 2 раза со дня опубликования этого заявления в Патентном бюллетене на срок 3 года. Заявление также действует 3 года. Подача такого заявления не означает, что лицензия будет вьщаваться бесплатно или на любых условиях, предложенных покупателем. Условия предоставления лицензии будет обговариваться с каждым заинтересованным лицом отдельно, и эти условия никак не ограничиваются, кроме права на получение закрытой лицензии.Аналогичная статья есть в Патентном законе Российской Федерации.

6.5. Лицензии и лицензирование

Как уже говорилось, патент на объект промышленной собственности защищает имушественные права патентообладателя, то есть патентообладатель обладает этой собственностью и естественно может распоряжаться ею по своему усмотрению. Объекты, полученные в результате творческого труда - новые конструкции машин, технологии, способы, вещества и Т.д., могут приносить огромную прибьmь при их использовании, служить источником получения доходов. Сам патентообладатель не всегда в состоянии сам внедрить свои разработки в производство, так как это требует больших финансовых затрат, но он может за определенную плату разрешить это 12-845 169сделать другому лицу. Такая передача прав на объект промьштенной собственности называется лицензирование, а документ о передаче прав - лицензией.Продажа лицензий является очень прибьтьным делом, приносящим огромные доходы патентообладателям и их государствам.Оборот от продажи лицензий в промьштенно-развитых государствах достигает десятков миллиардов долларов США ежегодно.Например, в 2001 г. оборот от продажи лицензий на объекты интеллектуальной собственности в США достигал более 36 млрд.долларов, для сравнения оборот в этом же году от продажи американских автомобилей бьт около 32 млрд. долларов.Лицензия - это документ, дающий другому лицу использовать объект промышленной собственности, на который имеется патент, в течение определенного срока. Таким образом патентообладатель, получив патент, передает свое право использования изобретения либо иного объекта промышленной собственности в объеме, установленном договором - на производство и продажу, другому лицу. В некоторых случаях по лицензии передается право на незапатентованное изобретение, так называемая разработка «НОУ Хлу»' Как правило, продажа лицензии сочетается с оказанием технической помощи по налаживанию производства.Патент является таким же товаром как и любой другой и служит объектом внешнеторговых сделок. В случае, если владелец патента передает за определенную плату свои права на патент, то такая сделка называется патентным соглашением. Она встречается довольно редко, и обычно в случаях, когда продавцами выступают мелкие фирмы или изобретатели-одиночки, не имеющие средств для самостоятельного использования изобретения.Если же владелец патента сохраняет право собственности на него и только разрешает использовать права, вытекающие из патента, другому лицу, это именуется куплей-продажей лицензии. Таким образом, лицензия - это разрешение, выдаваемое владельцем (лицензиаром) другому лицу (лицензиату) на промышленное или коммерческое использование изобретения в течение определенного срока за определенное вознаграждение. Продажа лицензии - это фактически аренда изобретения.Говорить о преимуществах покупки или продажи лицензии

170

i:~i ~I ~i; .", i

)1,.J1Я обеих сторон, видимо нет необходимости, они в достаточной тепени очевидны. Полезным же может быть ознакомление с основными техническими аспектами сделки купли-продажи Jlицензии.Обязанности лицензиара по соглашению. Во всех случаях J(ицензиар обеспечивает лицензиату возможность осуществить l1ередавемые ему права. Оговариваемая в контракте научная и техническая помощь может включать передачу технической документтации, наладку производства и освоение выпуска продукции , подготовку персонала как командирования своих специалистов, так и путем подготовки персонала лицензиата на своих предприятиях.Часто в контракте фиксируется условие, обязывающее лицензиара поставлять необходимые запчасти, полуфабрикаты, сырье для налаживания производства. Лицензиар всегда отвечает за новизну изобретения, которое в течение всего срока действия договора не может использоваться не имеющими на него прав лицами. Он также отвечает за экономическую эффективность изобретения в рамках контракта. Иногда лицензиар гарантирует возможность производства лицензиатом продукции, не уступающей по качеству продукции, прОИЗВОдИМой на предприятиях патентовладельца.Лицензиар должен своевременно уплачивать патентные пошлины. их неуплата и вытекающие отсюда лишение патента силы могут служить лицензиату основанием для расторжения соглашения.Еще одна обязанность лицензиара, фиксируемая в контракте передавать лицензиату все усовершенствования, внесенные в изобретение в течение всего срока действия соглашения.Обязанности лицензиата. Помимо основной обязанности своевременной уплаты вознаграждения - на лицензиата ложится большой круг обязанностей, основное из которых заключается в обязательном использовании предмета соглашения, обычно в контракте точно указьmаетсядатаначала коммерческого производства продукции. При этом оговаривается условие, что если лицензиат не вьmолнит это свое обязательство в установленный срок, он лишается права использования лицензии. Такая оговорка преследует главную цель - лишить лицензиата возможности положить изобретение «под сукно». Для лицензиара это важно как с точки зрения получения платежей, так и в случае, если он стремится с помощью лицензии 171проникнуть на чужой рынок.Лицензиат обязан строго придерживаться технических и качественных стандартов, предусмотренных в договоре, чтобы обеспечить надлежащее качество продукции и не подорвать коммерческую репутацию лицензиара. В связи с этим в контракте часто оговариваются обязанности лицензиата использовать сырье и материалы надлежащего качества. Несоблюдение им технических условий может привести к расторжению договора.

В течение срока действия контракта лицензиат не может заниматься выпуском аналогичной продукции, которая могла бы конкурировать с продукцией, выпускаемой по лицензии.В принципе лицензиат не должен вносить никаких изменений в переданное ему изобретение. Однако часто в контракт вносится оговорка, позволяющая ему делать это при условии незамеДJIИтельного информирования об этом лицензиара.В зависимости от условий контракта лицензиат может самостоятельно выступать против нарушителей патентных прав, либо незамеДJIИТельно информировать лицензиара об обнаруженном факте нарушения. Лицензиат оплачивает все сборы и налоги, вязанные с заключением и вьшолнением соглашения, взимаемые на закрепленной за ним территории. В случае разглашения сведений, содержащихся в технической документации, и секретов производства, лицензиат обязан возместить лицензиару все связанные с этим убытки.

6.6. Международное патентное право 6.6.1. Парижская Патентная Конвенция

Начало развития патентного права началось с развитием промышленности - впервые в Великобритании в начале 17 века, во Франции и США в конце 18 века, в России во второй половине 19 века.20 марта 1883 г. была принята Парижская Патентная Конвенция по охране промышленной собственности. Цель этой Конвенции сводится к созданию более льготных условий для патентования промышленной собственности в разных государствах.Патентные законы практически всех стран имеют строго направленную территориальность, то есть патент на изобретение или 172

другую промышленную собственность, выданный конкретным "осударством, действует только на территории этого государства. для ащиты прав патентообладателя ему необходимо получить патенты во всех странах, где он планирует использовать свое изобретение.Парижская Конвенция со временем неоднократно дополнялась и редактировалась. Это совещания в Брюсселе 14 декабря 1900 г., в Вашингтоне 2 июня 1911 г., в Гааге 6 ноября 1925 г., в Лондоне 2 июня 1934г., в Лиссабоне 31 октября 1958г., вСтокгольме 14 июня 1967 г. и 2 октября 1979 г. Парижская Конвенция и ее последующие редакции и дополнения преследуют цель упорядочить систему патентования объектов промьштенной собственноCIИ в государствах, участвующих и присоединившихся к Конвенции, защищать права патентообладателей, исключить случаи использования объектов промышленной собственности без разрешения владельцев. В настоящее время Конвенцию подписали более 75 стран мира, в том числе и Республика Казахстан, которая участвует в Конвенции в полном объеме, подписав все редакции этой Конвенции 5 февраля 1993 г.

Присоединение государства к Конвенции означает согласие его на все условия Конвенции, принятие на себя обязательств обеспечить на своей территории патентные права на объекты промышленной собственности граждан других государств и защита прав своих граждан на территории других государств, членов Конвенции.Конвенция предусматривает предоставление гражданам и фирмам одной страны - участницы такой же уровень охраны их прав на промышленную собственность в любой другой стране участнице Конвенции. Согласно Конвенции заявка на патент в другой стране должна быть в соответствии с действующим там патентным законодательством. Важнейшим положением Конвенции является право приоритета. Это означает, заявитель имеет абсолютный приоритет даты подачи заявки, который исчисляется со дня подачи первой заявки в одной из стран участницы Конвенции, причем первая страна подачи заявки в некоторых государствах не обязательно должна быть родная страна заявителя, но в Республике Казахстан согласно статье 37 Патентного закона подача заявки на объект промьштенной собственности в другой стране без предварительной подачи заявки в Национальное Патентное ведомство не допускается. По условиям Конвенции для того, чтобы иметь охранный документ на право 173владения промьштеmюй со6ствеmюсгью заявитель должен получить патенты на один и тот же объект промышленной собственности во всех странах участницах Конвеш.щи, в которых он считает неоБХОдИМа такая правовая защита. Приоритет всех этих патентов будет один, который определяется датой подачи первой заявки. Заявки на получение патентов в других странах должны быть поданы в течение года с даты подачи первой заявки. По истечении этого срока право на конвенционный, общий для всех заявок, приоритет будет потеряно и патентование в других странах значительно осложнится, а в некоторых случаях станет просто невозможным. Право на конвенционный приоритет дает заявителю возможность получить патент в любой стране-участнице, если даже его заявка поступила в патентное ведомство страны после подачи в него заявки другого заявителя на аналогичный объект промышленной собственности. Например, заявитель, гражданин Казахстана, подал заявку на изобретение в свое национальное патентное ведомство 25 марта 1997 Г., спустя некоторое время - 14 ноября 1997 г. гражданин США подал заявку на такое же изобретение в свое патентное ведомство, а 1 О января 1998 г. гражданин.Казахстана подал конвенционную заявку на свое изобретение в Патентное ведомство США. В этом случае гражданин Казахстана будет иметь конвенционный приоритет от 25 марта 1997 Г., и патент на это изобретение в США получит он, а заявитель из США получит отказ на вьщачу патента за отсутствием новизны.Естественно получение каждого патента в разных странах потребует достаточно больших финансовых затрат, связанных с оплатой патентных пошлин, которые заявитель ипатентообладатель платит по правилам, каждой конкретной страны, где он имеет патент.

Поэтому патентование за рубежом является достаточно дорогостоящим делом и производится только В случае необходимости. К этому следует добавить, что решение на патентование за рубежом принимает сам заявитель и патентообладатель, получение разрешения на это у Государственных органов не требуется, кроме особых случаев, когда изобретение затрагивает национальные или оборонные интересы страны.

174

6.6.2. Международный патент

В рамках соглашения по Парижской Патентной Конвенции, в целях дальнейшего экономического и научного партнерства, для улучшения условий патентования в разных странах в ВаШИНIТоне 19 июня 1970 года странами участницами Парижской Конвенции бьш подписан Договор о патентной кооперации, который вступил в силу с 1978 г. Казахстан присоединился к этому договору, и он действует на территории нашей страны с 16 февраля 1993 г.Цели договора - экономия времени и сил в тех случаях когда патент на одно изобретение испрашивается в нескольких странах, создание условий при которых страны, не обладающие соответствующими патентными службами, фондами и экспертизой, могли бы вьщавать настоящие, прошедШИе экспертизу по существу, патенты. Договор дает огромное преимущество заявителю, который подавая заявку только в одной стране, может получить патенты во многих странах, участницах договора. Таких стран в настоящее время более 60. Такой общий для множества стран патент назьmается международный патент и имеет обозначение РСТ. Подача заявки и получение международного патента РСТ имеет свои особенности. Прохождение заявки на патент РСТ имеет два этапа - международный и национальный.

6.6.3. Евразийский патент

Страны СНГ, ВХОдИВшие раньше в состав едИНОГО государства СССР, имели множество связей между собой в промышленности, науке, культуре и Т.д. С созданием отдельных суверенных государств многие из этих связей бьши нарушены, что повлекло за собой сильный спад в производстве, уменьшение уровня научных исследований, образования, культурных связей. Все это привело к экономической нестабильности во многих государствах, падению жизненного уровня их граждан. Государства СНГ понимают, что в одиночку решать свои проблемы тяжело, совместные действия, интеграция между ними на взаимовыгоднЫХ условиях, воссоздание прежних связей, поднятых на новый уровень - вот КЛЮЧ к поднятию своих экономик, выходу из экономических неурядиц. После распада СССР 175его общее патентное пространство бьто поделено между странами СНГ. Патенты каждой страны действуют только на ее территории.

Такое положение наносит ущерб всем этим странам, создает множество проблем при защите их патентных прав на территории другого государства СНГ. Увеличение уровня взаимного сотрудничества, налаживание старых экономических, производственных и научных связей, отсутствие языкового барьера, общий научный и образовательный уровень диктуют необходимость создания общего патентного пространства для заинтересованных в этом государств СНГ. Исходя из этих положений в Москве 9 сентября 1994 г. была подписана Евразийская Патентная Конвенция, которая вступила в силу с августа 1995 г. Конвенцию подписали 9 государств СНГ: Армения, Азербайджан, Белоруссия, Казахстан, Кыргызстан, Молдова, Россия, Таджикистан, Туркменистан. Конвенция открыта для вступления в нее других стран СНГ и других государств, находящихся в области влияния Евразийского сообщества. Конвенция определяет создание общего патентного пространства на территории государств-участников. Конвенция действует в рамках Парижской Конвенции, упрощает получение патентных прав и защищает интересы собственников промьпnленной собственности. Подача заявок на Евразийский патент начата с 1 декабря 1995.Евразийский патент будет иметь силу только в тех государствах -участниках Конвенции, на которые укажет заявитель и в которых будет уплачена пошлина за поддержание патента в силе.Аннулирование действия патента в одной стране по каким либо причинам не действует на действие патента в другой стране.Евразийский патент действует в течение 20 лет со дня подачи заявки.

6. 7. Внедрение объектов промышленной интеллектуальной собственности в практику

Конечной целью создания новой технической идеи является ее использование на практике, то есть ее внедрение и использование с получением какого либо эффекта, например экономического. Но здесь следует отметить и такой факт, что не все изобретения внедряются в практику. Кроме общей цели ПОВЬШIения эффективности процесса или технологии, существует и конкретный коммерческий 176

'1~1'1~'I~'.iI. ~11't'~1 \!I 11' 111

интерес разработчика или группы разработчиков. Не следует забывать, что патентование объектов интеллектуальной собственности, в частности изобретений, преследует цель получение прибыли от их использования. Для надежной и грамотной защиты новой идеи обычно патентной защите подвергаются все получаемые идеи, решающие поставленную техническую задачу. Какие то из этих решений более эффективные, другие менее эффективные, но патентная защита делается обычно для всех. В практику внедряется обычно одна самая лучшая, отвечающая максимальному количеству требований заказчиков идея. Патенты на другие идеи, которые не внедряются,

создают так называемый « патентный зонтик» для пользователей идеей. Он страхует от работы конкурентов, не давая им выпускать аналогичную продукцию, используя похожие разработки. Также разработка, которая в настоящее время оказалась по каким то параметрам хуже, в будущем с развитием науки и техники может стать лучшей и будет внедряться в практику.Процесс внедрения является достаточно сложным и трудоемким. Наиболее сложным и в то же время дающим максимальный эффект является процесс внедрения изобретений.Изобретение по своей сущности является объектом промышленной интеллектуальной собственности, обладающим достаточно большим элементом мировой новизны, то есть это решение какой либо технической задачи до сих пор нигде не применявшееся. Естественно каждое новое решение задачи рождает сомнения в его эффективности, внедрение его в практику обычно всегда сопряжено с риском получения не того результата на который рассчитывают при расчетах и проектировании.Для доказательства своей правоты изобретателю необходимо получить опытный экземпляр своей новой установки или получить опытный стеНд на котором можно использовать новую технологию или изготовить опытную партию нового вещества. То есть необходимо свою идею материализовать в опытный образец и на нем провести практические испытания, которые должныI подтвердить правильность всех теоретических положений и доказать эффективность новой идеи.Основная проблема проведения таких мероприятий это получение финансовых средств на такие работы. Источником таких средств являются:

1771. государствеюIыIe средства на поддержку конкретной научной разработки.2. Инвестиции частных компаний и фирм, заинтересованных в данной разработке.Собственные средства изобретателя.Источник 3 встречается крайне редко, обычно изобретатели люди не богатые. Поэтому используются источники 1 и 2.Для получения финансовой поддержки необходимо довести свою идею до уровня технического внедрения, то есть необходимо иметь рабочий проект и смету расходов. Инвестор никогда не даст денег под «голую» идею, которая не подкрепляется техническими расчетами, чертежами, калькуляциями и т.п. Некоторые слишком оптимистичные и наивные изобретатели считают, что получив патент на свое изобретение, они мгновенно найдут желающих финансировать внедрение своего детища. Такое бывает крайне редко. Получение патента является только первым, хотя и самым важным этапом в процессе внедрения новой идеи.Для того чтобы идея могла материализоваться необходимо провести работы в двух направлениях:1. Техническая проработка вопроса. Здесь необходимо спроектировать новое устройство, технологию, вещество. Например, устройство требует провести

компоновочный расчет, определить размеры всех деталей, их положение, характер сопряжения, материал изготовления и поверхности обработки, выбрать и рассчитать привод устройства и Т.П. ВСЯ эта информация должна быть в рабочем проекте, который поступает на завод- изготовитель.2. Экономическая проработка вопроса. В этом разделе проводятся экономические расчеты, которые должны подтвердить эффективность новой идеи. для устройства это в основном стоимость изготовления и эксплуатации опытного образца и серийного, определение рентабельности использования нового устройства, сравнение экономических параметров нового устройства и существующих аналогов.Для грамотной и убедительной агитации потенциального инвестора на основе технической и экономической информации составляется бизнес-план внедрения новой идеи, в котором в краткой форме даются данные позволяющие на основе достаточно 178

объективной и достоверной информации сделать вывод о коммерческой состоятельности предлагаемого решения.После изготовления опытного образца необходимо составить научно обоснованный план его испытания, который максимально полно выявил бы лучшие показатели новой разработки, показал ее с лучшей стороны.

7. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Экономический фактор должен в обязательном порядке учитываться в научных исследованиях, исключением является только фундаментальная наука, где этот фактор не имеет большого значения.В настоящее время наука является мощным движителем производсТва вперед, сама наука становится производственной силой. Именно наукоемкие производства приносят наибольшую прибьmь и доход.Прежде чем браться за разработку какой либо научной темы необходимо выяснить имеет ли она какую либо экономическую целесообразность, будет ли от нее польза при внедрении, причем польза может быть не чисто экономическая, а скажем социальная, например, снижение травматизма и повышение безопасности работ. Но любой эффект, даже социальный или экологический, либо какойнибудь еще всегда можно выразить в денежном выражении, то есть привести к экономическому эффекту.Прошли времена когда ученые были сами по себе, а производство само по себе. В условиях рыночной экономики финансирование научных исследований за счет государства ведется только по очень узкому кругу тем, в основном по фундаментальным направлениям. Чтобы получить финансовые средства на свою работу ученый с самого начала должен в обязательном порядке знать - кто будет потребителем результатов его работы, кому она нужна, кто в ней заинтересован, что она даст потребителю. То есть ученый должен достаточно хорошо разбираться в экономике, уметь проводить маркетинговые исследования, находить финансовых партнеров по работе, умело продавать

результатыI своих исследований. Даже самая оригинальная, эффектная разработка, выполненная на высоком 179уровне, доведенная до совершенства мало чего стоит, если она не имеет своего потребителя, не приносит достаточно большой пользы, чтобы можно бьшо вести разговор об ее внедрении.Конечным этапом любой научной работы должно быть ее практическое внедрение в практическую деятельность. Разработка должна начать работать и приносить ту пользу, которая была изначально заложена в нее при начале исследований. Любой исследователь прежде чем начинать работу по какой-либо научной теме уже заранее хотя бы приблизительно должен, даже обязан знать, что даст в конечном итоге его научная работа для конкретных пользователей, он должен ясно представлять себе, какой параметр он хочет улучшить и на сколько, как поведут себя другие параметры, произойдет ли их улучшение, они останутся неизменными или УХУдШаться. Без такого ясного представления, что требуется получить, какова конечная цель работы, получить какие-нибудь положительные результаты будет очень трудно или вообще невозможно.Для объективной оценки, начинаемой научной работы, необходимо иметь хотя бы предварительные экономические выкладки в виде технико-экономического обоснования цели работы или бизнесплан , предполагаемых работ. Принципиальной разницы между этими документами нет, и та и другая является расчетно-пояснительной запиской, в которой с помощью конкретных расчетов, пояснений, информацией из достоверных источников доказывается экономическая целесообразность начинаемых научных работ, показывается, что даст предлагаемая работа, кто будет ее потребителем, какой экономический эффект она даст и когда. Ниже приводится примерный план вопросов, на которые было бы желательно ответить при составлении технико-экономического обоснования (бизнес-плана) проведения научной работы.1. НАЗВАНИЕОРГАНИЗАЦИИ 2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТА 2.1. Название проекта 2.2. Отрасль 2.3. Местонахождение внедрения проекта 2.4. Краткое содержание проекта 2.5. Особенности проекта 2.6. Стоимость проекта 180

2.7. Собственные средства 2.8. Сроки реализации проекта 2.9. Соответствие проекта потребностям страны и KOHKpeTHoro потребителя 3. ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 3.1. Основные цели 3.2. Обоснование выбора технического решения 3.3. Сравнительная оценка существующих вариантов, разработки конкурентов.3.4. Качество выпускаемой продукции.3.5. Обоснование выбора месторасположения объекта 3.6. Патентная чистота 4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 5.0РГ АнизАциоIllIый РАЗДЕЛ 5.1. Участники проекта, их квалификация и научный уровень.5.2. Этапы работы 5.3. Перспективы развития 6. ФИНАНСОВО - ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ Выгоды от реализации проекта

8 СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

8.1. Характеристика и параметры статистической совокупности.

в научной практике часто возникает необходимость знать реальную точность имеющегося оборудования, определять соответствие точности выбранного технологического процесса заданной точности изделия, оценивать точностную стабильность процесса. Решение задач указанного типа производится в основном путем математической обработки эмпирических данных, полученных многократными измерениями либо действительных размеров изделий, либо погрешностей обработки или погрешностей измерения.Существуют две категории погрешностей: систематические и случайные. Систематическими называются погрешности, постоян181ные по величине или изменяющиеся по определенному закону. Систематические погрешности являются следствием действия ограниченного количества доминирующих факторов. Эти факторы практически всегда можно обнаружить и устранить, вследствие чего устраняются и систематические погрешности.Случайными называются погрешности, непостоянные по величине и знаку, которые возникают в зависимости от множества случайно действующих факторов, причем в общем случае ни один из этих факторов не является доминирующим. Полностью устранить случайные погрешности невозможно. Но их можно уменьшать, например, применением более точного и жесткого оборудования, ужесточения технологических режимов обработки и т.д. -Значение каждой из случайной погрешности невозможно заранее определить. С помощью методов теории вероятности и математической статистики можно приблизительно оценить только пределы изменения и значение суммарной случайной погрешности.В результате непосредственных наблюдений, измерений или регистрации фактов получается множество данных, которые образуют статистическую совокупность и нуждаются в обработке, включающей систематизацию и классификацию, расчет параметров, характеризующих эту совокупность, составление таблиц, графиков, иллюстрирующих процесс.Наиболее полную характеристику статистической совокупности дает функция распределения вероятностей случайной величены.Однако на практике используют ограниченное количество числовых характеристик, называемых параметрами распределения. Эти параметры можно разделить на три класса, которые характеризуют: 1) центр группирования; 2) величину рассеяния степень вариации; 3) форму распределения вероятностей.Центр группирования. Одной из основных характеристик статистической совокупности, дающей представление о том, вокруг какого центра группируются все значения, является среднее арифметическое. Оно определяется из выражения:

( 8.1.)

182

где Xi - измеренный параметр i - члена совокупности, n - количество членов совокупности.Величина рассеяния. Статические совокупности могут име'];ь близкие или даже одинаковые значения центра группирования, но отдельные значения величин в них могут существенно отличаться, вследствие того, что разброс значений относительно центра бывает разный. Самой элементарной характеристикой рассеяния является вариационный размах R, определяемый по формуле

R=X -х.тах mln

(8.2.)

где Х , Х . - максимальное и минимальное значения статах mш тистической совокупности.Вариационный размах не всегда характерен, так как учитьmает только крайние значения, которые могут сильно отличаться от всех других значений. Более точно рассеяние определяется с помощью показателей, учитывающих отклонение всех значений от среднего арифметического. Основным из этих показателей является среднее квадратичное отклонение, которое определяется по формуле

n L ( Xi - Хср) 2 / n i=1

( 8.3.)

Э',\о отклонение является наиболее распространенным и общеПРИНЯП/IМ показателем вариации. Величина под корнем, то есть (J 2, называется дисперсией. Дисперсия имеет самостоятельное значение во многих задачах математической статистики и относится к числу~важнеЙUjIИХ показателей вариации.П[оказателем отклонения значения самого среднего арифме1гического является среднее квадратическое отклонение среднегq значения S.

\О" S=IIJ;;.

(8.4.)

183Форма распределения вероятности. ,цля характеристики формы распределения обычно используют ту математическую модель, которая наилучшим образом

приближает к виду кривой распределения вероятностей, полученной при анализе экспериментально полученныхданных.

8.2. Закон нормального распределения

Большинство случайных явлений, происходящих в )l)изни, В частности, в производсгве и научных исследованиях, характ::ризуются наличием большого числа случайных факторов, описывается законом нормального распределения, который является основным 3D многих практических исследованиях. Условия его возникновения связаны с центральной предельной теоремой, сформулированной ПЛ. Чебышевым. Эта теорема утверждает, что распределение как~го-либо признака при действии на него большого числа незаВИСИМЬR причин сводится к нормальному независимо от вида ис:юдного распределения. Условия изготовления многих деталей юделий характеризуется именно воздействием на них большою числа . независимых факторов. Когда все факторы оказывают влияние примерно одного порядка, получается, что реЗУЛЬТИJующие отклонения параметров от номинальных значений, юторые определяют окончательный результат производственного гэоцесса, как правило, являются случайными величинами с нормльным законом распределения. Однако нормальное распреде~ние не является единственно возможным. В зависимости от фШlческой природы случайных величин, некоторые из них на практие могут иметь распределение, отличающееся от нормального, наример, логарифмическое, экспоненциальное, Вейбулла, Симпсоа, Релея, равной вероятности и др.Уравнение, описьmающие плотность вероятности норального распределения имеет вид:

1 (_lX-!1)2 ) f(x) = ---;===== 8 е 20,,2 .J28п 8cr2

( 8.5.)

184

у

х

Нормальное распределение характеризуется двумя параметрами /l и <J 2 И на графике представляет собой симметричную кривую Гаусса (рис 10.1.), имеющую максимум в точке соответствующей значению Х = /l, а при Х ~ -00 И Х ~ 00 асимптотически приближающуюся к оси абсцисс. Точка перегиба кривой находится на расстоянии <J от центра расположения /l. С уменьшением <J кривая растягивается вдоль оси ординат и сжимается вдоль оси абсцисс. Между абсциссами /l<J И /l + <J расположено 68,3% всей площади кривой нормального распределения. Это означает, что при нормальном распределении

68,3% всех измеренных единиц отклоняются от среднего значения не более чем на <J, то есть все они находятся в пределах± <J. Площадь, заключенная между ординатами, проведенными на расстоянии 2О' с обоих сторон от центра составляет 95,4% и соответственно столько же единиц совокупности находится в пределах /l±2<J. И наконец, 99,73% всех единиц находится в пределах /l±З<J. Это так называемое правило «трех сигм», характерное для нормального распределения.Согласно этому правилу за пределами отклонения на 3О' находится не более 0,27% всех значений величин, то есть 27 реализаций на 1 О тысяч. В технических приложениях принято при оценке результатов измерений работать с коэффициентами z при <J, соответствующим 185

13-845

о

-20'

+20'

-30' Рис. 8.1.

+30'90%,95%,99%,99,9% вероятности попадания результата в облаС1Ъ допуска.

Z90 = 1,65; Z95 = 1,96; Z99 = 2,576; Z999 = 3,291.

8.3. Распределение Стьюдента

для практики большой интерес представляет возможность судить о распределении случайных величин и определять производственные погрешности во всех изготовленных изделиях по результатам измерения параметров статистической совокупности по данным, полученным из партии малого объема. эга методика бьта разработана Карлом Госсетом в 1908 году и опубликована под псевдонимом Стыодент.Распределение Стьюдента симметрично, но более сплющено, чем кривая нормального распределения, и поэтому вытянуто на концах (рис 8.2.). Для каждого значения n имеется своя t - функция и свое распределение. Коэффициент z заменен в распределении Стьюдента коэффициентом t, значение которого зависит от заданного уровня значимости, который определяет какая часть реализации может находиться за пределами выбранной области кривой распределения Стьюдента и количества изделий в выборке. Значения коэффициента t сведены в таблицу 8.1.При больших n распределение Стьюдента асимптотически сближается со стандартным нормальным распределением. С приемлемой для практики

точностью можно считать, что при n ~ 30, распределение Стьюдента, которое иногда назьmают t-распределением, апроксимируется нормальным.t -распределение имеет те же самые параметры, что и нормальное.Это среднее арифметическое Хср и среднее квадратическое отклонения а. Первое определяется по формуле (10.1.), а второе по формуле:

n 2 L(Xi-Хср) /(n-l) i=l

( 8.6.)

186

Таблица 8.1

n-1 р 0,9 0,95 0,98 0,99 0,999 1 6,31 12,71 31,82 63,66 636,2 2 2,92 4,30 6,97 9,93 31,60 3 2,35 3,18 4,54 5,84 12,94 4 2,13 2,78 3,75 4,60 8,61 5 2,02 2,57 3,37 4,03 6,86 6 1,94 2,45 3,14 3,70 5,96 7 1,90 2,37 3,00 3,50 5,40 8 1,86 2,30 2,90 3,36 5,04 9 1,83 2,26 2,82 3,25 4,78 10 1 81 2,23 2,76 3,17 4,59 12 1,78 2,18 2,68 3,06 4,32 14 1,76 2,14 2,62 2,98 4,12 16 1,75 2,12 2,58 2,92 4,02 17 1,74 2,11 2.57 2,90 3,97 18 1,73 2,10 2,55 2,88 3,92 20 172 2,09 2,53 2,85 3,85 23 1,71 2,07 250 281 3,77 26 1,71 2,06 2,48 2,78 3,71 29 1,70 205 246 216 3,66 30 1,70 2,1» 2,46 2,75 3,65 40 1,68 202 2,42 2,70 3,55 60 1,67 2,00 2,39 2,66 3,37 00 1,65 1,96 2,З3 2,58 3,29

Кривая Стьюдента

Кривая Гаусса

у

Рис. 8.2.

187

8.4. Контроль точности

Когда известно распределение случайной велwшны, можно получить все особенности данной партии изделий, определить среднее значение, дисперсию и т.д. Однако полная совокупность статистических параметров партии промышленных изделий, а значит и закон распределения вероятностей окажугся известными только после того, как вся партия уже изготовлена. На практике закон распределения всей совокупности изделий почти всегда неизвестен, единственным источником информации служит выборка, обычно малая. Каждая из раССЧИТaIПlЫХ по выборочным данным числовая характеристика, например среднее арифметическое или дисперсия есть реализация слу_ чайной величины, которая от выборки к выборке может

принимать различные значения. Задача контроля облегчается благодаря тому, что обычно не требуется точного значения отличий случайных значений от заданной величины. Достаточно лишь знать отличаются ли наблюдаемые значения больше чем на величину допустимой ошибки, которая определяется величиной допуска. Распространение на генеральную совокупность оценок, сделанных по выборочным данным, может быть осуществлено только с некоторой вероятностью P(t).Таким образом, суждение о свойствах генеральной совокупности всегда носит вероятностный характер и содержит элемент риска. Так как заключение делается по выборочным данным, то есть при ограниченной информации, могут возникать ошибки первого и второго рода.Вероятность допустить ошибку первого рода называют уровнем значимости и обозначают а. Область, отвечающая вероятности а, называется критической, а дополняющая ее область, вероятность попадания в которую равняется l-а, называется допустимой. Вероятность ошибки второго рода обозначается ~, а величина 1-~ называется мощностью критерия. Величина а иногда называется риском изготовителя, а величина ~ называется риском потребителя.С вероятностью (l-а) неизвестное значение Хо полной совокупности лежит в интервале (Х -Zcr)<Хо<(Х +Zcr) ер ер для нормального распределения и (Х -tcr)<Хо<(Х +tcr) ер ер 188

для распределения Стьюдента.Предельные значения Хо назьmают доверительными границами.При уменьшении объема выборки при распределении Стьюдента доверительныIe границы расширяются, а вероятность ошибки возрастает. Задаваясь, например 5% (а=0,05) уровнем значимости, считают, что с вероятностью 95% (Р=0,95) неизвестное значение Хо лежит в интервале (Х - tcr,...,X + tcr) ер ер Иными словами искомая точность будет Хср ± tcr, причем количество деталей с размером, выходящим за пределы этого допуска, будет составлять не более 5%.Пример. Исследователями разработана новая конструкция резцедержателя для токарного станка, проведеныI его испытания, для чего бьто взято 45 одинаковых заготовок, которые были обработаныI при одинаковых условиях в номинальный размер диаметра 10,25 мм.После обработки все 45 деталей бьши замерены , получены фактические размеры их диаметра. Требуется определить точность получаемых на новом оборудовании деталей.1. Определяем среднее арифметическое Хер = 461,26/45 = 10,25022 мм 2. Все данные сводим в таблицу.

N~ ра'змер (Xj-Xcp)2 N~ размер (Xj-Xcp)2 N2 размер (Xj-Xcp)2 1 10,26 9,56Е-05 16 10,252 3,16Е-06 31 10,254 1,43Е-05 2 10,25 4,94Е-08 17 10,2 0,002522 32 10,254 1,43Е-05 3 10,23 0,000409 18 10,25 4,94Е-08 33 10,25 4,94Е-08 4 10,254 1,43Е-05 19 10,25 4,94Е-08 34 10,251 6,05Е-07 5 10,251 6,05Е-07 20 10,256 3,34Е-05 35 10,254 1,43Е-05 6 10,258 6,05Е-05 21 10,248 4,94Е-06 36 10,256

3,34Е-05 7 10,248 4,94Е-06 22 10,254 1,43Е-05 37 10,24 0,000104 8 10,261 0,000116 23 10,25 4,94Е-08 38 10,25 4,94Е-08 9 10,24 0,000104 24 10,258 6,05Е-05 39 10,251 6,05Е-07 10 10,25 4,94Е-08 25 10,251 6,05Е-07 40 10,249 1,49Е-06 11 10,25 4,94Е-08 26 10,253 7,72Е-06 41 10,25 4,94Е-08 12 10,251 6,05Е-07 27 10,25 4,94Е-08 42 10,248 4,94Е-06 13 10,256 3,34Е-05 28 10,258 6,05Е-05 43 10,25 4,94Е-08 14 10,25 4,94Е-08 29 10,258 6,05Е-05 44 10,249 1,49Е-06 15 10,251 6,05Е-07 30 10,256 3,34Е-05 45 10,25 4,94Е-08

3. Определяем среднее квадратическое отклонение.cr = 0,009228 мм

1894. Определяем интервал значений при разных уровнях значимоС1И:1) р = 0,9 1,65 () = 0,015226 мм 2) р= 0,95 1,96 () = 0,018086 мм 3) р= 0,99 2,58 () = 0,023807 мм 4) Р = 0,999 3,29 () = 0,036634 мм 5. Окончательно имеем результат: средний размер точения на станке 10,25022 мм с допуском, увеличивающимся в зависимости от уровня значимости10,25022 ±0,015226 мм (Р = 0,9), 10,25022 ±0,018086 мм (Р = 0,95), 10,25022 ±0,023807 мм (Р = 0,99 ), 10,25022 ±0,036634 мм (Р = 0,999).Вывод. Станок имеет систематическую погрешность равную:10,25022 - 10,25 = 0,00022 мм, а допуск на его точность будет зависеть от уровня значимости или проще говоря от допуска на процент допускаемого брака.6. Для определения колебания среднего значения, определяем параметрS.

S = 0,009228 = О 00138 мм J45 '

затем определяем интервал колебания при разных уровнях значимости 1) р = 0,9 1,65 S = 0,002277 мм 2) р= 0,95 1,96 S = 0,002705 мм 3) р= 0,99 2,58 S = 0,003560 мм 4) Р = 0,999 3,29 S = 0,004540 мм Окончательно - среднее значение размера колеблется в пределах:10,25022 ±0,002277 мм (Р = 0,9), 10,25022 ±0,002705 мм (Р = 0,95 ), 10,25022 ±0,003560 мм (Р = 0,99), 10,25022 ±0,004540 мм (Р = 0,999).Пример. Проводится испытание новой пищевой добавки в рацион ягнят, требуется определить их фактический рост в холке через 190

40 дней после рождения. Бьта измерена партия из 18 ягнят, получены следующие данные:1. Среднее арифметическое Хср = 5989/18 = 332,7222 мм.2. Все полученные данные сводим в таблицу.

1'(2 заме~ (Xj_Xc.,)2 Х2 замер (Xi-Xc.)2 1'(2 замер (Xi-Xc.,)2 1 325 59,63272 7 327 32,74383 13 329 13,85494 2 338 27,85494 8 342 86,07716 14 338 27,85494 3 329 13,85494 9 334 1,632716 15 335 5,188272 4 332 0,521605 10 324 76,07716 16

337 18,29938 5 341 68,5216 11 336 10,74383 17 336 10,74383 6 328 22,29938 12 331 2,966049 18 327 32.74383

3. Среднее квадратическое отклонение () = 5,48587, определяется по формуле (10.6) так как п< 30.4. Допуск для следующих вероятностей:±...9,545414 (Р = 0,9, t = 1,74), ± 11,57519 (Р = 0,95, t = 2,11), ±15,90902 (Р=0,99, t = 2,9), ± 21,7789 (Р=0,999, t = 3,97).5. Окончательно имеем результаты замеров:средний рост ягнят - 332,72 мм. с колебанием для разных уровней вероятности 332,72 ±...9,545414 мм (Р = 0,9), 332,72 ±.J1,57519_MM (Р = 0,95), 332,72 ±...15,90902_мм ( Р = 0,99 ), 332,72 ±...21,7789_мм ( Р = 0,999 ).Как видно из результатов с увеличением уровня вероятности колебания величины роста увеличиваются.

8.5. Контроль стабильности процесса

В реальных условиях производства фактические значения параметров технологического процесса и характеристик изготовляемой продукции не только хаотично изменяются за счет случайных погрешностей, но часто с течением времени постепенно и монотонно отклоняются от заданных значений, то есть имеет место появление систематических погрешностеЙ. Эти погрешности должны ликвидироваться путем выявления и устранения вызывающих их причин.Проблема заключается в том, что в реальных условиях систематические погрешности трудно отличить от случайных. Незначительные систематические погрешности без специального статистического 191анализа могут долго оставаться незамеченными на фоне случайных погрешностеЙ.Анализ основан на том, что когда систематические ошибки отсутствуют, фактические значения параметров изменяются случайным образом. Однако их средние значения и основные ошибки остаются неизменными во времени. В таком случае технологический процесс называют стабильным. Условно считается, что в данной партии все изделия являются одинаковыми. При стабильном процессе случайные поrpeшности подчиняются нормальному закону распределения с центром /.1= Хо. Среднее значения параметров, полученные в различных партиях, должны быть приближенно равны Хо. Следовательно, все они приближенно равны между собой.Материалом для анализа стабильности могут служить те же данные, которые использовались для контроля точности. Но они будут пригодны лишь В том случае, если представляют собой непрерывные наблюдения, охватывающие достаточный промежуток времени, или если они составлены из выборок, отобраны через определенные промежутки времени. Интервалы между выборками, называемые в этом случае пробами, устанавливают в зависимости от наблюдаемой частоты разладок оборудования.

Из экономических соображений число испьпаний желательно делать возможно малым. В случае малой выборки точность приближенного равенства можно оценить исходя из того, что величина Т=(х ,Х 2)/S ер - ер Подчиняется распределению Стьюдента. При одинаковом количестве замеров в двух пробах, то есть П=П,=П2, среднее квадратичноеотклонениесреднегобудетравно

1 n n s = 1/--. [L (Xi, - Хер') 2 + L (Xi2 - Хер2) 2 J n (п-l) i=1 i=1 При заданном уровне значимости среднее значение в различных партиях могут различаться не более чем на величину t s, то есть

/Х l-X 2/-::;'tsер ер

(8.8.)

При выполнении этого условия можно считать, что процесс ста192

билен и обе партии выпущены при одинаковых условиях. Если же различие средних значений в двух партиях будет превосходить величину ts, то уже нельзя считать, что это различие вызвано только случайными причинами. В процессе появился доминирующий постоянный фактор, который изменяет значения параметров изделий в партии по определенному постоянному закону. Процесс является нестабильным и изделия, выпускаемые в разное время, будут значительно отличаться друг от друга.Таким образом, расхождение средних значений в различных партиях больше чем на ts, указывает на наличие систематических ошибок и на необходимость принятия мер для их обнаружения и устранения причин, которые их вызывают.Статистические методы анализа стабильности могут применяться также в ситуациях, противоположных рассмотренным выше. Если в конструкцию изделия или технологический процесс его изготовления вносят какие-то изменения, то требуется определить, в какой мере это приведет к ожидаемым результатам.При единичном испьпании параметры нового изделия могут принять желаемые значения, однако это еще не говорит в пользу внесенных изменений, так как положительный результат может быть случайным. С другой стороны, если будет обнаружено, что новые значения не отличаются от старых, то опять требуется определить, не является ли это результатом случайных совпадений в обеих партиях.Следовательно, требуется провести испьпания, сделать несколько проб и статистически обработать данные. Если /Х .нов.-Х .ст.! > ts , (8.9.) ер ер то эффект усовершенствования можно считать значимым. В противном случае можно сделать вывод, что изменения, вносимые в конструкцию или технологию не привели к желаемому результату.Пример. Проводится испытание новой пищевой добавки в рацион цыплят, требуется определить их фактический вес через 40 дней после рождения и

имеется заметный эффект от применения добавки. Для этого бьши созданы две партии цыплят по 1 О штук в каждой. Первая группа - контрольная добавки не получала, вторая получала.Все полученные данные сводим в таблицу.

1931 группа 2 группа И!И! вес, грамм (Х; - Хср)2 .N!,N! вес, грамм (Х; - Хср)2 1 216 7,84 1 225 22,09 2 202 282,24 2 230 0,09 3 219 0,04 3 235 28,09 4 220 1,44 4 228 2,89 5 225 38,44 5 234 18,49 6 224 27,04 6 215 216,09 7 230 125,44 7 228 2,89 8 214 23,04 8 238 68,89 9 222 10,24 9 235 28,09 10 216 7,84 10 229 0,49 сумма 2188 сумма 523,6 сумма 2297 сумма 388,1

2. Среднее арифметическое: Хср 1 = 2188/1 0= 218,8 грамм, Хер2 = 2297/10 = 229,7 грамм.З. Определяем значение s = 3,182766.4. Определяем по таблице 10.1. значение коэффициента t для n+п -2 = 18;t = 2,10.5. Определяем значение ts = 6,683 6. Определяемзначение/Х 2-Х 1/=/218,8-229,7/= 10,9.ер ер 7 . Условие / Хер2 - Хер 1 / > ts выполняется, следовательно эффект от добавки есть.

194

ЗAЮllOЧЕНИЕ

Дорогой друг, ты прочитал нашу книгу, закрыта последняя страница. Разделы этой книги рассказали тебе, для чего нужна наука, чем занимаются люди, работающие в этой сфере трудовой деятельности, в чем заключается методика научных исследований, какие виды науки существуют, описаны методы создания изобретательских решений и Т.д. В объеме одной книги невозможно охватить все многообразие научной работы, ее специфику, методы работы, но авторы постарались в краткой форме дать основные моменты, главные ориентиры, необходимые для грамотного начала действий на научном поприще.Задачей этой книги бьта попытка показать, что для плодотворной работы в науке надо много знать, причем знания должны быть разнообразными и глубокими, необходимо уметь логически мыслить, анализировать полученную информацию, но вместе с тем уметь фантазировать, выдвигать новые нетрадиционные идеи, быгь смелым в своих суждениях, настойчивым в достижении цели, не бояться трудностей инеудач.Научные исследования - это тяжелый кропотливый труд.Необходимо ежедневно стремиться к своей цели, делать все возможное, чтобы приблизить её и получить желанный научный результат. Путем таких усилий

достигается заветная цель, решается поставленная научная задача. Эrо может быть небольшое локальное достижение, а может быть решение громадной задачи, являющейся проблемой всего человечества. Главное, что это сделал ТЫ, тыI первым узнал об этом, понял это и рассказал об этом другим людям. Радость такого открытия окупит весь тяжкий труд, бессонные ночи, неудачи, разочарования, затраченные на достижение этой цели.Авторы желают тебе найти свою задачу в науке и удачно ее решить.

195