Прикладные основы разработки инновационных технологий при проектировании радиоэлектронных систем

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологическая академия

О. А. УСЕНКО

ПРИКЛАДНЫЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ

ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 

ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ

Учебное пособие

Ростов-на-Дону – Таганрог

Издательство Южного федерального университета

2019

УДК 621.37/39 (075.8)+62(075.8)
ББК 32я73+30я73

У745

Печатается по решению кафедры радиотехнических 

и телекоммуникационных систем Института радиотехнических систем 

и управления Южного федерального университета

(протокол № 5 от 13 ноября 2018 г.)

Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент кафедры информатики 

Таганрогского института имени А.П. Чехова (филиал) «Ростовского 

государственного экономического университета (РИНХ)» С. Г. Буланов

кандидат технических наук, доцент кафедры радиотехнических 

и телекоммуникационных систем Института радиотехнических 

систем и управления М. В. Потипак

Усенко, О. А.

У745
Прикладные основы разработки инновационных технологий при 

проектировании радиоэлектронных систем : учебное пособие / 
О. А. Усенко ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ;
Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2019. –
100 с.

ISBN 978-5-9275-3092-2
В учебном пособии дается краткое изложение основных принципов и мето
дов инженерного творчества, особенностей их применения. Каждый раздел сопровождается набором вопросов и практических заданий, что позволяет использовать пособие как дополнительный материал для самостоятельного изучения 
дисциплин «Введение в инженерную деятельность», «Основы инженерного 
творчества».

Учебное пособие предназначено для бакалавров, специалистов и магистран
тов технических вузов.

УДК 621.37/39 (075.8)+62(075.8)

ББК 32я73+30я73

ISBN 978-5-9275-3092-2

© Южный федеральный университет, 2019
© Усенко О. А., 2019
© Оформление. Макет. Издательство

Южного федерального университета, 2019

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………….....5
1. ОСОБЕННОСТИ И РОЛЬ ТВОРЧЕСТВА В ИНЖЕНЕРНОЙ 
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ................................................................................................6
1.1. Роль инженерной деятельности в становлении цивилизации 

и современного общества ............................................................................6

1.2. Философия жизненного успеха инженера, ученого .................................7
1.3. Психологические аспекты инженерного творчества..............................18
1.4. Системное проектирование как новая идеология подготовки 

профессиональных инженеров..................................................................20

Контрольные вопросы.......................................................................................26
2. МЕТОДЫ ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА .…………...…………...…..27
2.1. Противоречие как основа изобретательского творчества.  

Правила разрешения технических противоречий...................................27

2.2. Изобретение как продукт творческого процесса ....................................28
2.3. Системный анализ ......................................................................................32
2.4. Формальные эвристики..............................................................................36
2.5. Метод мозгового штурма...........................................................................38
2.6. Метод «обратного» мозгового штурма ....................................................42
2.7. Метод инверсии..........................................................................................44
2.8. Метод эмпатии (метод личной аналогии)................................................45
2.9. Фантазия......................................................................................................45
2.10. Метод морфологического анализа..........................................................47
2.11. Метод ступенчатого подхода ..................................................................48
2.12. Метод функционального изобретательства...........................................48
Контрольные вопросы.......................................................................................50
3. ОХРАНА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ………………52
3.1. Патентная информация и ее значимость при проектировании .............52
3.2. Изобретение как творческий процесс ......................................................53
3.3. Изобретение как продукт системного анализа и синтеза 

в инженерной деятельности .....................................................................57

3.4. Структура формулы изобретения .............................................................61

Содержание

3.5. Патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р15.011-96...............67
3.6. Патентная охрана изобретений в РФ........................................................74
3.7. Правовая охрана полезной модели ...........................................................76
3.8. Правовая охрана промышленных образцов.............................................80
3.9. Ноу-хау как объект творческой деятельности и продукт инновации ...83
3.10. Товарные знаки, как объект патентования. 

Правовая охрана товарных знаков..........................................................85

3.11. Стратегии патентной охраны. Виды патентования...............................86
Контрольные вопросы.......................................................................................95
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………….97
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………...…………………………….98

ВВЕДЕНИЕ

Особенности развития науки и техники в последние десятилетия фор
мируют новые требования к инженерам и списку умений и навыков, которыми обязательно должны обладать будущие специалисты. Формирование 
компетенций, как правило, осуществляется путем решения типовых задач, 
использования процедур и алгоритмов, подтвердивших свою эффективность на практике, т.е. молодой специалист осваивает результаты чужого 
опыта, творческой деятельности. Однако в своей будущей деятельности он 
неизбежно столкнется с проблемами, которые ранее не решались, поэтому 
ему придется самостоятельно искать и принимать решения. В этом случае 
деятельность инженера должна быть не просто последовательной, постепенно изменяющей окружающий мир, но и инновационной, оригинальной, 
смело преобразующей действительность, используя последние открытия 
науки и техники, при помощи рационализаторских предложений, или собственных изобретений, что, в общем-то, и составляет в современных условиях понятие инженерного труда. Именно поэтому становится актуальным 
освоение будущими специалистами методов и приемов творческой инженерной деятельности.

Предметом изучения данной дисциплины является технология творче
ской деятельности применительно к объектам творчества. Учебное пособие 
состоит из трех разделов. В первом разделе описаны общие вопросы инженерной деятельности, роль творчества, а также психологические аспекты, 
способствующие становлению инженера-изобретателя, инженера-творца. 
Во втором разделе рассмотрены основные методы и приемы, использующиеся в инженерном творческом процессе. И, наконец, в третьем разделе 
описаны процедуры обеспечения правовой охраны интеллектуальной собственности.

Учебное пособие подготовлено с использованием материалов доцента 

кафедры радиотехнических и телекоммуникационных систем А. П. Самойленко. Автор выражает глубокую признательность завершившему свой 
жизненный путь А. П. Самойленко за многолетнее наставничество на 
научном поприще, помощь в сборе материала, бесценный многолетний 
опыт заслуженного изобретателя, переданный своим ученикам и во многом 
нашедший свое отражение в данном пособии.

1. ОСОБЕННОСТИ И РОЛЬ ТВОРЧЕСТВА 

В ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1.1. Роль инженерной деятельности в становлении цивилизации 

и современного общества

В толковом словаре [17] «Инженерия» определена как инженерное ис
кусство, направленное на применение научных принципов к практическим 
задачам: проектирование, эксплуатация эффективных и экономичных конструкций, оборудования и систем.

Как видно из определения, инженерия предполагает как наличие твор
ческих способностей у специалиста, так и навыки и знания, которые позволяют решать стандартные научные и технические задачи. Глобализация 
экономики и возрастающая конкуренция требуют от инженеров более активного использования последних научных достижений, решения нестандартных задач, а иногда и открытий.

Главные особенности научных открытий – обоснованность и воспроиз
водимость в контролируемых условиях.

Открытием является и постановка проблемы.
Итак, фундаментальные науки вырабатывают декларативные знания, 

прикладные же науки способствуют росту уровня техники, являются источником процедурных знаний, которые характеризуют последовательность действий и операций.

Изобретательная деятельность, базируясь на результатах научного по
знания, использует и развивает его методологию [6, 9, 10]. При этом важно 
помнить следующие особенности.

1. Современные системы, как правило, предназначены для решения 

сложных технических задач, обладают высокими показателями качества и 
реализуют множество функций. Это приводит к возможности поиска альтернативных способов решения возникающих проблем. Например, повышение надежности радиотехнической системы возможно за счет использования структурной избыточности, проведения профилактических мероприятий, эксплуатации системы в облегченном режиме и т.п. Поиск различных 
способов решения проблемы или их сочетание может дать оригинальное 
техническое решение.

1.2. Философия жизненного успеха инженера, ученого

7

2. Известные способы решения предполагают классификацию пробле
мы и применение стандартного приема или технологии достижения результата. Очевидно, что такой подход непродуктивен с точки зрения совершения открытий и изобретений.

3. Как показывает история изобретений, наиболее яркие и оригиналь
ные решения возникают на стыке научных дисциплин при решении задач, 
для которых ранее не были предложены типовые решения.

4. Оригинальность решения прямо пропорциональна расстоянию между 

областями, откуда взяты аналогии.

5. Решая технические проблемы, изобретатель, с одной стороны, в из
вестной степени должен быть свободен от стереотипов и стандартных способов решения, должен осознавать, что любая задача может быть решена, 
но, с другой стороны, он ограничен законами бытия, нарушение которых 
недопустимо.

6. Понятие профессионального инженера предполагает не только до
статочно высокий уровень знаний, но и наличие творческих способностей, 
которые он должен культивировать и совершенствовать на протяжении 
всей своей деятельности, применяя известные методики и приемы инженерного творчества.

7. В инженерном творчестве важно сохранение баланса между полетом 

изобретательской мысли и здравым смыслом, трезвой оценкой возможности реализации изобретений на данном этапе развития техники, технологии 
и способностью общества принять инновацию.

1.2. Философия жизненного успеха инженера, ученого

Как добиться успеха? Мало найдется представителей на потоке, кото
рые могли с достаточной определенностью ответить на этот вопрос.

Ведь этому не учили вас в школе.
Лишь немногие интуитивно или в силу полученного воспитания дей
ствуют наиболее рационально и достигают поставленной цели.

Другие – мечутся, пробуют разные занятия, совершают ошибки, «дрей
фуют» по жизни и в конечном счете не всегда реализуют себя в полной мере. Им не хватает целеустремленности и настойчивости.

Жизнь принадлежит каждому из вас, и вы в силах управлять ею, стро
ить жизнь вопреки обстоятельствам в соответствии с намеченным планом.

1. Особенности и роль творчества в инженерной деятельности

8

При всем уважении к общеобразовательной школе, которая давала зна
ния по математике, физике, химии и т.д., она и ранее не выполняла, а ныне 
тем более не выполняет главной своей функции – подготовки молодых людей к жизни в гражданском обществе, формировании творческой нравственно здоровой личности.

Как достигнуть жизненного успеха? Как планировать свою карьеру? 

Как бороться за ценности, в которые веришь? Каковы правила цивилизованного интеллигентного мира? Как вести себя в повседневной студенческой жизни? Кто-то же должен молодых людей этому научить!

Когда возникает дефицит воспитания, на свет появляются студенты, не 

посещающие лекции, прогуливающие занятия, не выполняющие своего основного долга – получить, взять достойное образование, научиться думать 
и работать с эффективной отдачей и стремиться добиваться успеха.

Нужно помочь молодому человеку сориентироваться в современной 

действительности, отыскать достойное место, дело по душе, выявить его 
возможности для достижения жизненного успеха.

Прежде всего, его необходимо научить технологии «самости» – само
познанию, самоуправлению, самоконтролю, самообразованию, саморазвитию творческого потенциала, достижению социально-психологического 
совершенства.

На фронтоне знаменитого Дейльфийского храма, воздвигнутого за не
сколько столетий до н.э. в честь бога Аполлона, выбито изречение: «Познай самого себя», и по сей день этот призыв остается актуальным.

На вопрос: «Что такое человек?» искали ответ многие поколения, не 

находя исчерпывающего ответа. Рождались мифы, легенды, религиозные 
учения, пророчества, утопии, гипотезы.

Вернемся к этому вопросу, что значит быть образованным человеком? 

Достаточно ли просто родиться и жить в этом обществе? Оказывается –
нет. Человека выделяет умственный, физический труд, результаты труда 
определяют его человеческую сущность. Объективным критерием человеческого достоинства является труд, который составляет смысл его жизни, 
подлинную ценность.

Отношение к труду формируется природными, экономическими, соци
альными, национально-культурными и др. факторами. Так, западные страны привлекают наше внимание высоким уровнем экономического развития, материального благосостояния людей. Для них определенную роль в 

1.2. Философия жизненного успеха инженера, ученого

9

становлении капиталистического хозяйства сыграла этика, поощряющая 
трудолюбие, расчётливость, упорство в достижении цели, презрение к бедности [7, 12, 14].

Ж. Ж. Руссо: «Всякий праздный гражданин является вором».
Современное американское общество, не лишенное недостатков и серь
езных проблем, сохранило верность традиционным нормам, заложенным 
первыми переселенцами из Европы [4, 7].

1. Достижение и успех. Принцип достижения означает, что каждый че
ловек должен стремиться достичь какой-то цели, в первую очередь, обеспечить свое материальное положение, добиться общественного признания. 
Эту нацию отличает неутомимая деятельность и преданность делу.

2. Производительность, ставшая стандартом. Америка ничто не ценит 

так высоко, как профессионализм, мастерство, виртуозность.

3. Моральная ориентация. Большинство американцев разделяют хри
стианские ценности.

4. Широта натуры, индивидуальная предприимчивость. Япония – про
изводитель качественной продукции, вызывает восхищение во всем мире. 
Как известно, природа Японии нищая, жестокая, 6/7 территории японского 
архипелага занято горами, скалами. Чтобы выжить в жестоких условиях, 
японцы должны исступленно трудиться, причем в составе групп, общин. 
Одиночку ожидала бы неизбежная гибель.

Труд – основа основ! – таков жизненный принцип, управляющий пове
дением японцев. Этот принцип внушается с колыбели и сопровождает его 
до конца жизни. Это принцип национального характера.

В Японии на фирмах функционируют кружки по контролю качества, в 

которых принимают участие до 80 % наемных рабочих. В основе деятельности кружков лежит философия Кайзен – стратегия бесконечного совершенствования. В среднем на одного рабочего приходится 20 рац. предложений в год, в СССР 37 – на 1000 рабочих, т.е. в 540 раз меньше японского 
феномена.

Итак, японцев и американцев объединяет общинность и трудолюбие –

это говорит о позитивном отношении к труду как к высшей жизненной 
ценности.

Отношение к труду в России.
Конец XIX – начало XX вв. экономический расцвет, в 1935 г. – 5-е ме
сто в мире по объему промышленности.

1. Особенности и роль творчества в инженерной деятельности

10

В 1912 г. в России выработали семь принципов ведения дел [7].
1. Уважай власть – необходимое условие для эффективного ведения де
ла.

2. Будь честен и правдив – фундамент предпринимательства.
3. Уважай права частной собственности.
4. Люби и уважай человека. В таких условиях возникает гармония ин
тересов.

5. Будь верен своему слову.
6. Живи по средствам. Всегда оценивай свои возможности, средства.
7. Будь целеустремленным.
Однако российский национальный характер формировался в условиях 

многовекового крепостничества, когда труд был подневольным. А любовь 
к труду несовместима с насилием.

В условиях принудительной работы на помещика крестьянин старался 

как можно меньше тратить свою энергию, утруждать себя, а это веками закреплялось в подсознании, превратилось в черту характера.

В российской культуре бытует понятие «обломовщины» – уклад жизни, 

характеризующийся безынициативностью, стремлением к праздности, равнодушием к труду, созерцательности, пребыванием в состоянии телесной и 
умственной расслабленности.

Патриарх Алексий II отмечал, что три поколения людей выросли в 

условиях, отбивавших у них желание и способность трудиться, образ жизни отучивал людей от прилежания, от инициативы.

По-прежнему сохраняется сильная ориентация на бедность, лишь бы 

избежать какой бы то ни было неопределенности, трудовой загруженности. 
В ряде сказок все дается по щучьему велению, молочные реки в кисельных 
берегах. И социализм рассматривался как воплощение этой светлой мечты. 
Приход рыночной экономики было принято столбовой дорогой, которая 
без особых усилий приведет к обществу всеобщего благоденствия. И снова 
разочарование, ибо рыночные отношения кроме массовой бедности и криминализации общественной жизни ничего людям не дали. Народ и созданные условия оказались просто не подготовлены для жизни в рыночных 
условиях [4, 7].

Результаты исследования Р. Андерсона (амер.) и П. Шихирева (рус.)

привели к следующим выводам [6, 7, 14].

1.2. Философия жизненного успеха инженера, ученого

11

Положительные качества русских: высокий интеллект и образован
ность, изобретательность, воображение, желание учиться новому, эмоциональная теплота, общительность, доброта.

Отрицательные качества: неорганизованность, обидчивость, низкий 

уровень деловой культуры, смешение личных и деловых отношений, мечтательность («витание в облаках»), непродуманность обещаний, склонность к иждивенчеству, слабая инициативность.

Это для размышления и соответствующих выводов для молодых лю
дей, претендующих на достижение жизненного успеха.

Отметим, в обществе должен быть труд – единственное божество, ко
торое способно обеспечить успех каждого конкретного человека. И должная плата за честный, добросовестный труд.

Что такое жизненный успех? Студентов 4-го курса попросили ответить 

на этот вопрос:

1. Это интересная работа, которая приносит доход выше среднего уров
ня; семья, в которой отношения между мужем и женой строятся на доверии, взаимопонимании, любви; дети, которые станут образованными, умными, честными людьми.

2. Это достижение определенных целей в личной жизни, согласие с со
бой; хорошо оплачиваемая работа, способность заниматься делом, которое 
приносит радость тебе и пользу другим.

3. Это когда на закате лет ты счастлив, окружающие считают, что ты 

всегда был счастлив.

Общее качество – ответы почти неоперациональны, т.е. носят слишком 

общий характер и являются скорее мечтой, а не четкими жизненными ориентирами.

Достигнуть полноценного жизненного успеха практически невозможно, 

не вписавшись в рамки нравственной свободы и ответственности в обществе.

Что такое свобода?
Это способность человека самостоятельно определять свои поступки, 

действовать на основании собственного решения. Свобода проявляется во 
всех сферах человеческого поведения – в семье, на работе, во время отдыха 
– всюду возникают проблемы нравственной свободы человека [7].

На первый взгляд, кажется, что подлинная свобода достигается отказом 

от всех моральных запретов, которые существенно ограничивают поведе