Обучение триз на кафедре компьютерных технологий

, ,

[e-mail], [e-mail], [e-mail]

ОБУЧЕНИЕ ТРИЗ НА КАФЕДРЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

В школе ТРИЗ и некоторых спецкурсах кафедры КТ студентов знакомят с основами теории решения изобретательских-инженерных задач (ТРИЗ), которые включают [1, 3-12]:

1- Системный подход: строение-структура системы, функции (основная-главная, вспомогательные, дополнительные и вредные), учёт недостатков систем (что надо улучшить, усилить и что надо ослабить, устранить; 2- учёт основных законов развития систем: а)- системы развиваются в сторону Идеальных систем (Идеального конечного результата – ИКР) б)- на пути улучшения систем в сторону ИКР возникают технические / физические противоречия, которые необходимо разрешить; сознательный учёт этих законов развития уменьшает потери времени на поиск новых творческих решений, уменьшает число ошибочных решений (с тысяч до 3-7 близких к реализуемой) и повышает качество найденных решений. По оценкам специалистов креативных технологий, при случайном поиске творческих решений (когда не признают пользу знаний законов развития систем при поиске новых решений) из 3000 предложений-идей коммерчески применяют лишь 1 идею, при направленном поиске, основанном на законах развития систем, находят 3-7 идей, которые все являются практически пригодными [1 - 3], после технико-экономической количественной оценки из них выбирают 1-2 идеи.

В табл. 1 приведён перечень средств, методик, основанных на ТРИЗ, разной степени сложности для обучающихся и специалистов, различающихся как по числу элементов ТРИЗ, включенных в них, так и применимых для решений творческих задач разной степени сложности (при участии в поиске решения или одного человека, или группы специалистов). Методики в п. п. 1-5 отнесём к простым и потому приемлемым для применения их в начале ознакомления с основами ТРИЗ и в начале практики освоения. Методики 1, 10 – 12, 14 основаны на интеллектуальной поддержке новых решений с помощью компьютерных программ. Методики 6 – 9, 12-15 относятся к сложным и очень сложным.

Таблица 1

Перечень методик решения творческих задач, основанных на ТРИЗ

№ п/п	Наименование методики	Число шагов	Типы задач	В ЧувГУ, литература
1	Программное обеспечение Гене-рации идей C. Малкина и группы Guided Brainstorming LLC, 2012	6+	простые	+, купил студент, [2, 3]
2	Пяти/ десятишаговка (2008)	5-10	простые	+ [ 8]
3	АлгМИП (часть 1 АРИЗ-77 и табл. , 1992)	15-20	простые	+ [8 - 12]
4	Система 40 приёмов РТП с табл. (1972)	5+	простые	+ [3, 8],
5	Система 76 стандартов РИЗ (1985)	1-10	простые	+ [4, 8],
6	Алгоритм изобретения АРИЗ-85в (1985)	>100	сложные	+ [4, 8, 9]
7	Алгоритм решения инженерных проблем (2009)	>32	простые - сложные	+к [6 ]
8	Алгоритм G3-ID (фирм Gen3-partner, S. Litvin, США и Алгоритм, СПб, 2000)	>>100	очень сложные	+к [6 ]
9	Алгоритм IdeationTRIZ, Direct Evolution (B. Zlotin, US, 2006)	>>100	сложные	- [6, 7]
10	Программа изобретающая машина ИМ-, мс дос, Минск, НИЛИМ, В. Цуриков): с разделами ИМп, ИМс и ИМэ	5-100	простые - сложные	+/- [8, 12]
11	Программа технооптимайзер ТОП-, IMCorp, US): свёртывание ТС, 40 приёмов ГСА, эффекты (ФЭ, ХЭ, ГЭ), стандарты, прогнозирование	5-100	простые - сложные	+ [ 8], ознакомление в кл. Ж-201
12	Программа интеллектуальной поддержки инженера GoldFire-, IMCorp, US)	5-100	простые - сложные	- [ 6]
13	Алгоритмы для задач информационной технологии (книга и др., 2012)	5-100	простые - сложные	+к [ 6]
п/п	методики	шаги	задачи	литература
14	Алгоритм открытий МО-2.4 (, 2004)	>7	научные	+к [ 11]
15	Ведётся разработка АРИЗ-2010 (С. Литвин, М. Рубин, В. Петров и др. на ТРИЗ-саммитах )	>100	простые - сложные	- [ 6]
16	Диверсионный анализ (Б. Злотин и др., 1989)	5-100	сложные	- [6, 7]
17	Прогнозирование развития систем (по S-кривой и др.)	>100	сложные	- [6, 7]

Примечания: + - есть в Чувашском ун-те;

+к - есть на кафедре компьютерных технологий.

Краткое изложение алгоритма Генерации идей [2, 3]

1- ЗАДАЧА / Проблема (как она понята пользователем, специалистом)

2- ЦЕЛЬ решения (что надо получить в экономике, технике / человеческих отношениях; описать количественно: нынешний уровень и как должно быть; что нельзя изменять? как измерить

успех? минимальный уровень? зачем это нужно? что мешает?)

3- Идеальный конечный результат (ИКР): САМА собой достигается цель (…) при условиях (…), где (…) и когда (…).

4- ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ПОИСКА (из трёх вопросов об изменении функции): 4.1- Что нужно увеличить, улучшить? . _ 4.2- Что нужно устранить, уменьшить?

_ 4.3- Какое противоречие надо разрешить: изменение чего-то (…) улучшает полезную функцию (…), но недопустимо ухудшает вред (…).

5- ПОИСК ИДЕИ РЕШЕНИЯ: Рекомендован следующий список 30 абстрактных изобретательских приёмов [3, 8].

Таблица 2.

РЕСУРСЫ	ВРЕМЯ	Пространство	Структура	УСЛОВИЯ и ПАРАМЕТРЫ
энергия	заранее	др. измерение	исключение	частично	вакцинация
вещества	после	асимметрия	дробление	избыточно	изоляция
информа-ция	пауза	матрёшка	объедине-ние	согласо-вано	противодейс-твие
производ-ный	ускор-ить	вынесение	посредник	динами-чно	одноразовый
концентра-ция	замед-лить	локализация	копия	управля-емо	инверсия

Начать поиск идеи с первой группы «ресурсы», используя каждый приём (или их совокупность) в качестве подсказки для нахождения новой идеи путём преобразования элемента или функции, действия, взаимодействия, процесса, окружающей среды или соседней системы. Может ли применение данного приёма помочь создать новый ресурс или изменить результат? Далее рекомендовано рассмотреть все остальные приёмы для устранения недостатка, разрешения противоречия за счёт выявления ресурса.

6- Составить КОНЦЕПЦИЮ решения: оценить полезность или вредность идей, собрать взаимодополняющие в концепцию решения, выявить новые возможные задачи и повторить для них процесс генерации идей, разработать план внедрения полученной концепции.

Пример решения задачи: перевозка жидкого азота [ 3]

1- в сосуде Дьюара жидкий азот плещется и усиленно испаряется,

2- Цель решения: нужно сократить потери азота при перевозке,

3- ИКР: САМИ собой колебания поверхности жидкого азота ликвидируются при тряске сосуда во время его перевозки.

4- Выбор направления: устранить функцию «всплески азота»

5- По приёмам сделать «заранее» путём «объединения» и «изоляции» получена идея:

поместить на поверхность жидкости плавающую крышку

6- Концепция: возникла новая задача:

у сосуда узкое горло, как внести крышку?

Решение подзадачи 1:

7(3а)- ИКР: САМА собой «крышка» проходит через узкое горло.

8(5а)- Поиск идеи: в группе «структура» выбран приём

«дробление» – крышка из шариков

9(6а)- Получена новая подзадача: шарики вращаются, испарение

жидкости возросло

Решение подзадачи 2:

10(3б)- ИКР: САМИ собой шарики «крышки» не вращаются при колебаниях жидкости

11(4б)- Выбор направления поиска: разрешить противоречие:

шарики покрывают поверхность и не должны вращаться, шарики разделены, но должны быть связаны между собой.

12(5б)- Поиск идеи: на основе приёмов «заранее» в состав

пластика для получения силы «объединения» ввести ферромагнитные частицы и их намагнитить

13(6б)- Получена новая подзадача: шарики сцепляются,

образуя комок вместо крышки

Решение подзадачи 3:

14(3в)- ИКР: САМИ собой шарики сцепляются только точками

по одной кольцевой линии с образованием крышки на поверхности жидкого азота.

15(4в)- Выбор направления поиска: устранить магнитные силы по

всей поверхности шариков

16(5в)- Поиск идеи: на основе выбранного приёма «локализация»

предложено ферромагнитные частицы разместить по круговой линии (например, шарики собирают из двух половинок - полушариев, ввести такие частицы в зону их соединения)

17(6в)- Концепция: для достижения цели решения предложено

засыпать в узкое горло термоса требуемое число шариков с магнитными кольцевыми поясками, шарики сцепляются между собою, образуя крышку, устраняющую образование всплесков жидкого азота.

Такое решение даёт дополнительный эффект (или «сверх-

эффект»): оно позволяет по высоте уровня магнитного поля контролировать снаружи количество жидкости в сосуде Дьюара –

ранее такой возможности не было.

В данном примере видно, что для получения приемлемого решения потребовалось четырежды пройтись по тексту алгоритма с поисками подсказок (на шаге 5) к решению и самого решения. Полагаем, что такой упрощенный алгоритм, основанный на минимальном числе 3-5 понятий ТРИЗ в условиях данной задачи /проблемы: идеального решения (ИКР), недостатков системы и противоречий, абстрактных 30 приёмов изменений систем для поиска подсказок ресурсов и, естественно, использования знаний физики и других естественных наук, во многих случаях позволяет решать творческие технические задачи и вносить элементы осознанного творчества в курсовые, дипломные и магистерские работы, в диссертации аспирантов и докторантов. 40-летняя практика применения ТРИЗ при решениях технических задач в СССР на сотнях предприятий (группами ТРИЗ-специалистов С. Литвина, Б. Злотина, А. Подкатилина, Г. Иванова и др.) и более 20-летнее широкое применение ТРИЗ на основе программ ТехноОптимайзер и др. миллионами инженеров ТНК и других фирм в США, Западной Европе, Южной Корее и других странах показывают постоянно эффективность квалифицированного применения ТРИЗ и его элементов для инновационного развития предприятий и фирм. [6, 7, 8]

Для того чтобы развивать ознакомление, обучение и применение ТРИЗ в исследованиях студентов, научных сотрудников и преподавателей Чувашского государственного университета нами предложены следующие программы для школы ТРИЗ руководству кафедры компьютерных технология и Чувашского университета (табл. 3 и 4).

Таблица 3

Тематический план занятий школы ТРИЗ для студентов

№ п/п	Тема лекции	час.	Тема практики	час.
1	Основные понятия в методах творчества и теории систем. Видео-фильм	2	Презентация методов творческих решения, задачи	4
2	Цель решения задачи. Пример решения	2	Распределение задач. Примеры решений.	4
3	Идеальный конечный результат. Понятие ресурсов техносистем	2	Пример решения. Показ решений учащимися.	4
4	Виды ресурсов в системах: готовых и производных	2	Пример решения. Показ решений учащимися.	4
5	Выбор из трёх направлений поиска творческих решений	2	Пример решения. Показ учащимися.	4
6	Система 30 изобретательских приёмов, разбивка на 6 групп	2	Пример решения. Показ решений учащимися.	4
7	Попытка решения и новые задачи, подзадачи, поиск решения новой задачи	2	Пример решения. Показ решений учащимися.	4
8	Составление концепции реше-ния и плана применения для практики	2	Итоговое занятие. Зачёт	4
	Итого:	16		32

Таблица 4

Программа занятий по «Изучению ТРИЗ»

для преподавателей и молодых учёных Чувашского университета

Неде-ля	Тема	Число часов
1	Основные понятия ТРИЗ. Что и зачем будем изу-чать. Примеры. В/фильм «Алгоритм изобретения»-1974. Презентации.	2 ч, лекция
…	ТРИЗ-методики и алгоритмы их работы. Задачи.	2 , практика
2	Основы теории систем. Проблемы обучения.	2 ч, лекция
…	Системные подходы в ТРИЗ. Задание для обуче-ния: о темах задач для зачётной работы.	2 , практика
3	Стадии систем, творческие уровни решений.	2 ч, лекция
…	Система 40 приёмов разрешения технических противоречий и её модификации, способы применения при решениях творческих задач.	2, практика
4	Законы развития технических систем по .	2, лекция
…	Инструменты ТРИЗ для решения творческих задач, примеры	2, практика
5	Система 40 приёмов разрешения противоречий, продолжение	2, лекция
…	Практики применения системы приёмов разреше-ния противоречий	2, практика
6	Алгоритм выявления противоречий, поиска приёмов их разрешения	2, лекция
…	Практика применения упрощенного алгоритма генерации идей, примеры и задачи	2, практика
7	Алгоритм десятишаговки, включающий системные операторы	2, лекция
…	Практика применения десятишаговки, примеры	2, практика
8	Понятия о АРИЗ-85в, стандартах РИЗ и указате-лях физ-, хим-, геометрических эффектов	4, лекция
9-11	Технология выработки Правильных Решений в науке, в бизнесе и жизни	10
12	Роль ТРИЗ в мире, как закреплять знания ТРИЗ и развивать навыки его практического применения, задания на 2-й круг занятий школы, дистанцион-ное обучение с высылкой решений по Е-майл	2, беседа
	Итого:	44 часа

Примечание: практику желательно проводить в компьютерном классе.

Программа занятий со студентами (табл. 3) предполагает их ознакомление с основными понятиями ТРИЗ на первом занятии, чтобы во время последующих занятий решить не менее 30 учебных изобретательских задач, корректируя на основе примеров решений учащихся возникающие в ходе такой практики методические, технические и естественно-научные сбои, неточности и ошибки. Особо выделять следует предложения учащимся задач, взятыми им из собственной практики и предложенных им руководителями учебных или исследовательских СНИР. В программе занятий для преподавателей предлагается сделать акцент на подготовке ими дополнений к своим учебным курсам и спецкурсам на основе понятий и элементов ТРИЗ, помогающих углублению понимания и знания сложных разделов учебных дисциплин, направленных на показ их роли для инновационных технологий.

Система 40 приёмов РТП и Алгмип в [8, с. 118, 253] позволила разрешить противоречия и тем самым снизить техногенную нагрузку на окружающую среду при нефтедобыче путём защиты нефтепромысловой трубы от кавитационной эрозии (заявка на патент RU ) и устранение четырёх видов технических противоречий, характерных для современного индивидуального автотранспорта, в предложении универсальной пневмотранспортной системы (в заявке на патент RU ). Из отзыва к. х.н. А. Рыженкова (2013): «Как помогли Ваши книга и БДХЭ? При решении 20 задач я искал похожий эффект в базе данных dace.ru, иногда находил. Для решения задач я использовал АРИЗ-85в, линию эволюции техники, системный оператор, программу АлгМИП и свои химические и физические знания. Ваша книга [8] простая и ясная, по ней можно хорошо научиться самому. Хотя иногда в ней идут частные примеры задач, но они идут отдельно. До этого мне попадались учебники ТРИЗ, но они были написаны довольно размыто, учиться по ним было сложнее.»

Выводы

1.- приведён перечень 17 известных ТРИЗ-методик разного уровня сложности и доступности для пользователей-инноваторов.

2.- предложены 2 варианта программ освоения ТРИЗ-методик для начинающих и для преподавателей и сотрудников-инноваторов.

3.- ТРИЗ-методики применены для решения нескольких практических задач.

Литература

1. и др. ТРИЗ: учебное пособие 1-го уровня. М.: 2008.

2. И др. ПО Генератор идей /Automated problem formulator

and solver/ pat. US 5581

3. Сайт: *****/ лекции В. Г Сибирякова, презентация ПО Генератор

идей (2012)

4. Альтшуллер идею: Введение в ТРИЗ. Новосибирск: СО

Наука, 1985; 2-е изд., 1991; Петрозаводск: 3-е изд., 2003.

5. Альтшуллер как точная наука. М.: Сов. Радио, 1979;

2-е изд. Петрозаводск: Скандинавия, 2004.

6. Сайт МА ТРИЗ: matriz. org

7. и др. //сб. Принципы действия систем. СПб.: 2011.

8. и др. Основы теории систем и решения творческих

технических задач./, , В. П.,

Гальетов, . Чебоксары: Изд. Чуваш. ун-та, 20с.

9. Эвристика-4. /сост. и др. Изд. Чуваш. ун-та, 2012.

10. Эвристика-3. /сост. . Изд. Чуваш. ун-та, 2007.

11. Эвристика-2. /сост. и др. Чуваш. ун-т, 2002.

12. Решения творческих экологических задач. /сост. и др.

Изд. Чуваш. ун-та, 1999.