自然辩证法幻灯第五讲.ppt

1,第五讲工程技术及石油工程技术研究的主要方法 第一节 工程技术的研究过程 一、工程技术研究的基本过程 在中国，“工程”一词始见于北史.列传六十九卷.儒林上：“齐文宣营构三台材瓦工程。”又见于新唐书.列传第五十一卷.魏知古：“会造金仙、玉真观，虽盛夏，工程严促。” 在西方，则源于拉丁文“Ingenium”,愿意指古罗马军团使用的撞城锤。到了中世纪，称操纵这种武器的人为“Ingeniators”, Ingeniatorsengineer（工程师、技师），意指建筑城堡和制造武器的人，这些人从事的工作和所运用的知识则统称为“engineering”（工程）。,2,在现代，工程通常是指较大规模的、较为复杂的研究、设计、制造和操作人工事物和人工过程的实践活动，如曼哈顿工程、阿波罗工程、南水北调工程、西气东输工程等；工程师已经不是实际构制产品的人，而是指导、计划或设计产品的人，这正如说“将军设计了一次奇袭”一样，意思是说将军计划或组织了这次奇袭，尽管自始至终他没有拿过枪。,3,（一）工程技术活动的全过程,应用研究技术开发工程设计工程建造生产运行技术服务等若干环节。 工程技术认识的一般逻辑程序的提出 1、AD霍尔的系统工程方法论提出了确定问题目标选择系统综合系统分析最优系统选择组织实施。 2、WG文森蒂的工程师知道些什么，以及他们是怎样知道的提出常规设计的两个部分：运行原理和常规结构。,4,（二）工程技术研究的主要阶段（阿波罗工程） 第一阶段为课题规划阶段：包括明确技术 问题、技术预测、技术目标设定、技术评估与决策等 第二阶段为技术发明阶段：技术原理构思、技术方案设计和评价 第三阶段为技术设计阶段：技术研制、实验、鉴定与实施 第四阶段为对技术应用后果的反思。,5,二、工程技术研究方法的特点与选择原则 （一）工程技术研究方法的基本特点 社会性、实用性、经验性、综合性 （二）工程技术研究方法的若干选择原则 1.自然规律与社会规律相统一的原则 2.需要性与可行性相统一的原则 3.技术先进性与经济合理性相统一的原则,6,第二节 工程技术研究的预测评估方法 一、工程技术研究的预测方法 （一）工程技术预测及其意义 （二）工程技术预测的理论基础 （三）工程技术预测方法的逻辑类型 1.类推性 2.归纳性 3.演绎性 二、工程技术研究的评估方法 （一）工程技术评估的意义 （二）工程技术评估的原则与程序 原则：系统性；客观性；可行性；动态性,7,（三）工程技术评估的常用方法 1.矩阵技术法 2.效果分析法 3.多目标评估法 4.环境评估法 5.技术再评估法,8,第三节 工程技术研究的发明创造方法 一、工程技术发明的一般过程 技术发明的主要步骤一般包括以下方面 （一）提出技术目的 （二）构思技术原理 （三）物化技术构思,9,二、技术原理构思的常见类型 技术原理是指在实验技术目标的技术实践中，根据已有的科学原理和技术经验，通过创造性思维和技术试验所获得的关于实现技术目标的途径、手段、方式和方法的特定的理论规范。 （一）原理推演法（二）实验提升法（三）模拟法（四）综合创造法 三、常用的发明创造技法,10,第四节工程技术研究的设计试验方法 一、工程技术的设计方法 （一）工程技术设计方法的历史发展 （二）工程技术设计的一般方法 1.常规设计法 2.系统设计法 3.功能设计法 4.可靠性设计法 5.最优化设计法,11,二、工程技术的试验方法 （一）工程技术试验的作用与特点 （二）工程技术试验基本程序和常见类型 1.技术试验的基本程序 2.技术试验的常见类型,12,第五节 工程技术研究的系统方法 一、系统科学和系统科学方法 （一）系统科学的产生和发展 （二）系统科学思想和方法的主要特点 二、常用的系统科学方法 （一）系统分析法 （二）信息方法 （三）控制方法 （四）黑箱方法 （五）功能模拟方法,13,三、系统工程及其方法 第六节 石油工程技术研究的主要方法 介绍几种评测石油工程技术的主要方法 一、预测方法 1.质的分析预测方法 2.量的分析预测方法,14,二、专家评估法 (一) 多向型发明创新构思法 多向型发明创新构思法的主要功能是使人的思路不拘泥于一条线索，而是尽最大可能地从多角度、多方向看待问题和解决问题，提出发明构想。 1，智力激励法 也叫智囊团法，是美国的一个广告公司经理，叫奥斯本提出来的。人要想创新，一是要有创新动因，即有解决问题的兴趣和克服困难的决心，二是要有一定量的信息刺激，即有充分联想的机会。动因产生于对所要解决问题的认识和理解，只有当它达到一定“阈值”时，才能出现创造性构思，为此，“激”与“励”是关键。要达到激励的目的，就要建立激发创造性思维的组织形式或“小环境”。智力激励法就是根据这一原理而提出的。,15,智力激励法的基本要点：,针对要解决的问题，召集510人的小型会议。会议规定一些必须遵守的原则，与会者按照一定的步骤，在轻松融洽的气氛中，敞开思路，各抒已见，自由联想，互相启发、激励，让创造性思想火花产生共鸣和撞击，从而产生许多发明构想。,16,智力激励法的基本道理就是发挥集体的智慧，但对怎样才能发挥出集体智慧，人们以前却很少研究。智力激励法虽然也采用开小组会的形式，但它有两个独到之处。一是为产生激励效果，引导与会者高效思考，会议要求以“禁止评判、谋求数量、自由大胆思考、综合改善”为规则。二是为了进行有条理操作，会议要求以“准备、热身、明确议题、畅谈、整理设想”为程序。,17,智力激励法的使用效果很好，当代所有发明构思法，凡是涉及到激发创造性思维的组织形式或“小环境”时，均吸收和利用了智力激励法的一些规则和程序。但它也有一定的局限性，如有的创造性强的人喜欢沉思，但这种形式却无法提供这种条件，会上表达能力强的人会影响这样的沉思，另外会议严禁批评，做不到对各种设想进行评价和集中。另一种方法弥补了这种局限。,18,荷立根的卡片法,根据德国人善于沉思的特点，可以将设想通过卡片的方式表达出来。一般是限定6人参加，每人发3张卡片，宣布议题后，每人必须在5分钟内，在3张卡片上各写出一个设想，然后传给右侧相临的人，这样在第一个5分钟内，在传来的3张卡片上各有一个设想。如果会议为半小时，可得到636108个设想。这种方法也叫荷立根636默写法。一些大公司常用。,19,多向思考可以通过发挥集体优势实现，而在某些情况下，个人单独遇到问题或没有条件借助集体智慧时，怎么办呢? 这就需要将多数人常用的智慧或办法收集在一起，总结出一份能启迪思路并便于查寻的检核表。 2发明构思检核表法也叫提问法 具体内容如下：,20,(1)改变现有事物的制法、形状、颜色、运动、声音和味道等，看会取得什么效果? (2)能否增加、附加些什么?可否延长、放大、扩大现有的事物? (3)能否减少、去掉些什么?可否压缩、省去、微型化？可否缩短、变窄、分割？ (4)能否找别的材料、元件、形状、工艺、动力、符号、方法等代替现有的? （5）现有技术或方法还有无其他用途，稍加改变化，是否会有新用途，新的使用领域? (6)有无类似的东西和情况?把别的领域的类似做法借鉴和模仿一下如何? (7)改变一下顺序，替换、互换、颠倒一下会如何? (8)可否将两个或多个分立事物或要素组合在一起?可否混合、合成、协调、重组?,21,（二）侧向型发明构思法 侧向型发明构思法是促使人们调整思考方向的方法，它以原来所处理的对象为中心，转移到其阅读面，从侧面的事物中受到启发，再重新回头来看待原来的对象，从而会有新的发明构思产生。由于发明构思原普遍、原简单、原捷径的方式就是借鉴和调用不同领域的知识，因而这类构思法意义重大。,22,模仿法,模仿法是以现有事物为参考模型去构思发明的方法，单纯地模仿不是发明创造，但在模仿中受到启发又常是创造的起点。 在发明过程中，可模仿的对象是多种多样的，可能是实物的模仿，结构功能的摸仿，原理的模仿，木工的“自动收线墨斗”就是模仿卷尺的自动回收发明出来的。,23,仿生也是一种模仿：是以动植物为对象的模仿，人们在技术上遇到的不少难题，生物界早在进化过程中解决了，因而人们可以借鉴生物来创造新技术，如仿照水母耳发明风暴预警器，仿照香蕉皮发明润滑材料。仿生不仅仅是一种技法，而且已形成包括电子仿生、机械仿生、化学仿生、建筑仿生等个分支的仿生学。 利用模仿法的关键是在找到模仿对象的基础上，全面认识所要模仿的对象，发挥其长处，消除其短处。,24,移植法,移植按是把已成功应用在其它领域的技术原理、技术手段、技术结构相功能，应用到发明构思上的方法。与原型启发法和模仿法相比，移植是更为具体的类比，其发明物与利用物(原型之间的相似之处更为明确。例如，将稀土元素能改善金属材料性能的原理，移植到轻工业和农业，制成含稀土的磁疗保健用品和具有增温、采光、延长保温期的含稀土塑料大棚，将导弹自动跟踪、追击目标的方式移植于医疗技术，发明生物导弹，它可将药物直接准确地送至病变处。,25,动作选择类比法 面对一个新问题，人们怎样去自觉地、有方向性地选择原型进行借鉴和类比呢?动作选择类比法可起到辅助作用，它要求以技术装置应完成的功能或动作为线索，去寻找相似的原型，并通过逐一筛选找出员合适的类比对象，产生发明构思。动作选择类比法可用下列公式表述： NP v/Ai B (1im) Am 这个公式表明，技术发明始于需求或问题(NP)，对NP进行分析，抽取出能满足该需求或解决该问题的关键性一个或几个动作(v)，然后，广泛思考，列出所有能实现这一动作的技术手段、装置(Am)，并从中进行选择，找出最适合的装置或方法(Ai)作为原型，经技术处理后得到对新发明物(B)的构思。,26,“公共汽车报站器”的设计 先找出能实现报站的关键动作(或功能)显示，然后思考能够实现“显示”的各处装置，如广告板、摄影仪、走马灯等，然后以走马灯为原型，经技术处理，构思出滚筒式报站器”,27,（三）合向型发明构思法 合向型发明构思法包括组合法和形态分析法等，它促使人们将思考方向从若干个单一事物