Аналитическая стадия творческого процесса дает почти всегда однозначный ответ, оперативная стадия такой однозначностью не отличается: одно и то же техническое противоречие может быть устранено различными путями. Поэтому на оперативной стадии эксперимент играет уже не второстепенную, а главную роль, являясь во многих случаях критерием для окончательного выбора того или .иного способа, приема, схемы и т.д.
Хорошее знание природы, наблюдательность, знакомство со смежными областями техники, владение техникой эксперимента – таковы качества, необходимые для успешного проведения оперативной стадии творческого процесса.
Последняя – синтетическая – стадия творческого процесса включает четыре этапа: введение функционально обусловленных изменений в систему, введение функционально обусловленных изменений в методы применения системы, проверка применимости полученного принципа к решению других технических задач и оценка изобретения. Подобно аналитической, синтетическая стадия представляет собой, по преимуществу, цепь логических суждений, проверяемых при необходимости экспериментально.
Найденный способ устранения технического противоречия почти всегда обусловливает необходимость внесения в систему дополнительных изменений. Эти изменения имеют целью придать системе новую форму, соответствующую новому содержанию. Психологически переход к новой форме представляет для изобретателя значительные трудности. Это обусловлено тем, что каждая система ( машина, механизм, процесс) связаны в представлении человека с определенными старыми и привычными формами. Поэтому, даже изменив сущность системы, изобретатель сохраняет ее "традиционную" форму. Так, например, один из первых электродвигателей в точности воспроизводил по форме паровую машину: цилиндр был заменен электромагнитной катушкой, а поршень – металлическим стержнем, который при переключении тока совершал возвратно-поступательное движение. При помощи кривошипно-шатунного механизма это движение, как и в паровых двигателях, преобразовывалось затем во вращательное движение. Лишь впоследствии были созданы электродвигатели с вращающимся ротором, который исключал надобность в кривошипно-шатунном механизме.
Следующий этап синтетической стадии творческого процесса – внесение изменений в методы применения системы. Создание всякой новой системы (или изменение старой системы) обусловливает необходимость отыскания новых методов ее практического использования. Приведем пример, ставший классическим. Раньше забойщики в угольных шахтах отбивали уголь вручную, обушком. Периодически они прекращали отбойку и производили крепление выработанного пространства. В начале 30-х годов на шахтах появились пневматические отбойные молотки – мощное средство отбойки угля. Однако методы работы остались старыми: забойщик по-прежнему периодически откладывал молоток и занимался креплением. В результате нерациональных методов работы общий прирост производительности был невелик. Тогда был предложен новый метод организации труда: одна группа забойщиков непрерывно работала отбойными молотками, другая – вела крепление. Новый метод позволил полностью использовать высокую производительность отбойных молотков и увеличить добычу угля в десятки раз.
Третий этап синтетической стадии творческого процесса – проверка применимости найденного способа устранения технического противоречия к решению других технических задач. Иногда полученный принцип изобретения представляет собой даже большую ценность, чем само конкретное изобретение, и может быть успешно применен при решении других, более важных задач. На этом этапе особое значение имеет технический кругозор изобретателя, его знакомство с другими областями техники, знание актуальных проблем различных отраслей производства.
Последний этап творческой работы – оценка сделанного изобретения. Цель этого этапа – выявление соотношения между положительным техническим эффектом, даваемым изобретением, и затратами, необходимыми для его реализации. Ценность сделанного изобретения находится в прямой зависимости от величины этого отношения. В частности, при наличии нескольких вариантов решения, полученных на оперативной стадии, окончательный выбор наилучшего варианта производится в связи с оценкой изобретений. На этом же этапе обычно анализируют проделанную работу, стремясь выявить допущенные ошибки и осмыслить новые творческие приемы, использованные при решении задачи.
Общий ход творческого процесса иллюстрируется следующим примером. В 1949 г. Министерством угольной промышленности СССР был объявлен всесоюзный конкурс на создание холодильного костюма для горноспасателей, которые при тушении подземных пожаров работают в условиях высоких температур и отравленной атмосферы, в технических условиях конкурса было указано и основное звено задачи – необходимость обеспечить длительное холодильное действие при небольшом весе костюма (8...10 кг). Последнее было обусловлено тем, что горноспасатель при работе должен нести на себе прибор для защиты органов дыхания (12...14 кг) и инструменты, а общая допустимая нагрузка на человека не должна превышать 28...29 кг.
Работа над созданием холодильного костюма была начата авторами настоящей статьи с выявления основного технического противоречия. Оно заключалось в следующем, Чтобы обеспечить достаточную продолжительность защитного действия костюма, необходимо стремиться к увеличению запаса холодильного вещества (льда, сухого льда, фреона и т.п.), а, следовательно, повышать вес костюма. Стремление же к уменьшению веса костюма неизбежно вызывает сокращение длительности действия. Таким образом, между двумя характеристиками (вес и продолжительность действия) существовало противоречие, которое нельзя было устранить приемами обычного конструирования. Анализ этого противоречия показал, что его причиной является низкий весовой предел, установленный устроителями конкурса.
Исследуя способы устранения подобных противоречий, мы установили, что в других отраслях техники это часто достигается так называемым "методом совмещения функций": на данную систему дополнительно переносятся функции другой системы, за счет устранения которой появляется возможность увеличить вес первой системы. В данном случае решение задачи достигалось передачей холодильному костюму функций аппарата для зашиты органов дыхания. В результате общий допустимый вес такого комбинированного костюма мог быть повышен до 20...22 кг. Такая постановка вопроса предопределила выбор холодильного вещества: им мог быть только кислород, хранящийся в сжиженном состоянии. Охлаждение подкостюмного пространства достигалось испарением кислорода и его нагреванием, после чего кислород использовался для дыхания.
На синтетической стадии в систему были внесены функционально обусловленные изменения: в связи с большим запасом кислорода вместо круговой (регенеративной) системы дыхания была применена открытая система (с выдохом в атмосферу), позволившая резко упростить конструкцию дыхательной части костюма. Были внесены изменения также и в методы использования костюма. В связи с тем, что вес костюма в процессе работы быстро снижается благодаря испарению кислорода, появилась возможность первоначально загружать костюм дополнительным количеством жидкого кислорода, тем самым увеличив продолжительность действия костюма.
Проекты, основанные на найденных принципах, получили по решению жюри конкурса первую и вторую премии [3].
Исходя из всего сказанного, схему творческого процесса можно представить в следующем виде:
I. Аналитическая стадия
Выбор задачи.
Определение основного звена задачи.
Выявление решающего противоречия.
Определение непосредственной причины противоречия.
II. Оперативная стадия
Исследование типичных приемов решений (прообразов): а) в природе, б) в технике.
Поиски новых приемов решения путем изменений: а) в пределах системы, б) во внешней среде; в) в сопредельных системах.
III. Синтетическая стадия
Введение функционально обусловленных изменений в систему.
Введение функционально обусловленных изменений в методы использования системы.
Проверка принципа применимости принципа к решению других технических задач.
Оценка сделанного изобретения.
Надо сказать, что намеченная нами схема может быть отнесена только к творческой работе опытного и высококвалифицированного изобретателя. В творчестве начинающего изобретателя, как правило, нет точной логической стройности суждений, большую роль играет случайность, удачные находки и т.п. И наоборот, великие изобретатели прошлого часто достигали высокого уровня творческого мастерства.
Изобретения могут делаться и в процессе научно-исследовательской работы. Так, например, открытие рентгеновских лучей и установление их свойств почти автоматически обусловили ряд технических изобретений, основанных на применении этих лучей. В данном случае в руках изобретателя сначала оказалось средство устранения многих технических противоречий, и задача состояла в обратном: найти эти противоречия.