5 марта 2017 г.

Презентацию скачать в PDF.

ОЗНАКОМИТЕЛЬНЫЕ ЗАНЯТИЯ ПО ТРИЗ В ЧУВАШСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

Доц., канд.хим.наук, мастер ТРИЗ МИХАЙЛОВ В.А.

РОССИЯ, г. Чебоксары

Аннотация: Подготовлены базы данных в библиотеке и компьютерных классах для изучения элементов ТРИЗ в ЧувГУ (Чувашском государственном университете), собирается база данных по применениям химических эффектов в патентах по химии и экологии. Описан алгоритм генерации идей, который сейчас преподаю студентам и другим начинающим знакомиться и применять основы ТРИЗ. Приведен пример хода решения практической задачи.

Ключевые слова: технические системы, элементы ТРИЗ, противоречия, химические эффекты, алгоритм генератора идей, пример решения, облако пыли в цехе.

          Работал доцентом ЧувГУ с 1974 по 2010 г.г. на химическом факультете, знакомил с Основами АРИЗ и ТРИЗ преподавателей и студентов факультетов химического, машиностроительного, электротехнического и компьютерной технологии. С 1976 по 2014 г.г. напечатал 15 учебно-методических пособий, в которых показаны сотни примеров решений технических творческих задач по разным ТРИЗ-методикам: от упрощенных (как системы Г.С. Альтшуллера 40 приёмов разрешения технических противоречий – приёмы РТП, часть 1 АРИЗ + приёмы РТП, Алгмип – компьютерные программы поиска приёмов РТП, пятишаговка технологии эффективных решений – ТЭР-1, Генератор идей на основе 30 абстрактных изобретательских приёмов) до комплексных (ИМ-1.5, МО-2.1 и ТОП-2.5 – компьютерные программы экспертных систем для изобретателей, АРИЗ-72, АРИЗ-85в). В методических указаниях были подобраны свыше тысячи творческих задач для разных технических специальностей: металлообработки, электротехники, электроэнергетики, химии, экологии и информатики. В 1979 г. подготовлена сводная картотека СК-20 патентов по химии, в которой начато расширение указателя химических эффектов: в системе 40 приёмов РТП их было 4, в СК-20 добавлено 10 , в 2007 г. опубликована сводная таблица более 100 видов химических эффектов, применяемых в патентах [1 – 8; 15, с.194]. Итоги 40 лет работы в обучении [4, 5, 13, 16-18, 23-26], развитии раздела по химическим эффектам и другим в ТРИЗ подведены в книге [8, с.156-199, 205-241, 255-284].

          Привлекал студентов. В подготовке методических пособий, разработке и испытаниях компьютерных программ принимали участие около ста студентов разных факультетов, их работы участвовали в разных конкурсах СНИР: всесоюзных и всероссийских (получили 4 диплома за 1 места), грантов ИОО (15), дипломов 1- и 2-й степени МАТРИЗ (10), студенты являются соавторами 4-х методических пособий. В 1976-2010 г.г. много внимания уделял, чтобы библиотека ЧувГУ пополнялась книгами про ТРИЗ: в 70-е г.г. в ней было 2 книги всего 10 штук, к 2010 г. их стало 30 наименований (книги Альтшуллера Г.С., Злотина Б.Л., Иванова Г.И., Селюцкого А.Б. и др.) в количестве более 600 экз. и 16 изданий ЧувГУ более 1000 экз. В компьютерных классах ЧувГУ студенты знакомятся с компьютерными программами экспертных систем для изобретателей, включая разработки студентов, и с методическими пособиями. Из 800 преподавателей ЧувГУ более 10 интересуются ТРИЗ, но мало используют элементы ТРИЗ в проводимых ими учебных занятиях, не опираются на опыт СФУ [9] по использовании элементов ТРИЗ для повышения эффективности обучения спецдисциплинам [4, 8, 16-18, 20-26].

          На химическом факультете я знакомил студентов с элементами АРИЗ на занятиях по информатике и ВТ, на машиностроительном и электротехническом факультете вел сначала ознакомление с ТРИЗ на элективных занятиях (по выбору студентов), потом в рамках курса Компьютерные технологии в науке, а сейчас знакомлю с элементами ТРИЗ на практике дисциплины Теория систем и системный анализ (12 часов лекций и 32 часа практики). Для занятий готовлю учебное пособие-сборник творческих деловых задач и задач по информационным технологиям. Занятия для специальности прикладная информатика веду с практикой в компьютерном классе по учебной программе (табл. 1):

Таблица 1

Программа учебного курса ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ для специальности прикладная информатика

№ п/п

ТЕМЫ ЗАНЯТИЙ

Часов

  1

Основные определения и понятия Теории систем

2

  2

Алгоритм анализа: Генератор идей, противоречия, ИКР – идеальный конечный результат

8

  3

Способы развития систем и роль ИКР

2

  4

Система поиска ресурсов приближения к ИКР, поиск идей решений трёх задач. Тестовый контроль знаний.

8

  5

Примеры решения задач: очистка подошв обуви,

устранение в цехе вредного облака пыли при загрузке извести

2

  6

Решения двух задач по Алгоритму генератор идей

4

  7

Поиск разрешений противоречий личного автотранспорта

2

  8

Решение задач по защите от неавторизованного доступа к авторской программе в открытом компьютерном классе

4

  9

Роль и примеры идеального конечного результата

2

10

Роль ресурсов в поиске идей разрешения противоречий.

Просмотр видеофильма: Алгоритм изобретения-1974 года

4

11

Практика решений двух задач по Алгоритму генератор идей

4

12

Распространение и роль в мире методов, основанных на ТРИЗ

2

13

Зачёт по учебному курсу

2

          Предполагаю, что для ознакомления с упрощенной методикой развития систем с помощью Алгоритма генерации идей студенты попытаются решить не менее 10-30 учебных творческих задач, подобранных мною. Поощряю студентов, кто предложит поиск решений творческих задач из своей практики, например: как женщине на седьмом-восьмом месяце беременности самой зашнуровать шнурки на кедах, или как кормящей грудью женщине «уговорить» ребёнка «не выплёвывать не вкусное лекарство», или как наготовить 40 котлет из фарша за 5 минут, или как готовить пельмени так, чтобы начинка не вытекала при варке в кипятке, или как быстро зажарить смесь измельчённых лука и моркови в стеклянной кастрюле, или как рано утром приготовить негорелую яичницу, если нет времени, чтобы следить за нею? (Последние 5 задач из реестра задач М.М. Жужи студентки КубанГУ). В табл. 2 приведен перечень известных ТРИЗ-методик, чтобы учащиеся знали о перспективах изучения и освоения ТРИЗ для решения сложных проблем.

Таблица 2

Перечень известных методик решения творческих задач, основанных на ТРИЗ [11, 13]

№ п/п

Наименование методики

Число      шагов

Типы   задач

Литература

1

Система 40 приёмов РТП с табл. Г.С. Альтшуллера (1972)

5+

простые

[1, 8, 15]

2

Программное обеспечение Генерации идей C.Малкина и Guid ed Brainstorming LLC, (2012)

6+

простые

[10, 12]

3

Пяти/ десятишаговка А.В. Подкатилина (2008) - ТЭР-1 – технология эффективных решений 1-го уровня

5-10

простые

[8, 19]

4

АлгМИП (часть 1 АРИЗ-77 и табл. РТП, 1992, ЧГУ)

15-20

простые

[4, 8]

5

Система 76 стандартов РИЗ Г.С. Альтшуллера (1985)

1-10

простые

[8, 15, 18]

6

Алгоритм изобретения АРИЗ-85в (1985)

>100

сложные

[15]

7

Алгоритм решения инженерных проблем АРИП Г.И. Иванова (2010)

>32

простые- сложные

[22]

8

ТЭР-3 – А.В. Подкатилина, высокого уровня. включающая этапы внедрение решений (2015)

>>10

сложные

[19]

9

Алгоритм G3-ID (фирм Gen3-partner, S. Litvin, США и Алгоритм, СПб, 2000)

>>100

очень сложные

[15]

10

Алгоритмы IdeationTRIZ, Direct Evolution (B.Zlotin, US, 2006)

>>100

сложные

[15]

11

Программа изобретающая машина  ИМ-1.5 (1989, Минск, НИЛИМ, В. Цуриков)

5-100

простые- сложные

[10, 15]

12

Программа технооптимайзер ТОП-2.5 (1997, IMCorp, US): свёртка ТС, 40 приёмов РТП, эффекты (ФЭ, ХЭ, ГЭ), стандарты, прогнозы

5-100

простые- сложные

[8, 11, 13]

13

Программа интеллектуальной поддержки инженера GoldFire-3.5 (2007, IMCorp, US)

5-100

простые- сложные

[11]

14

Алгоритмы для задач информационной технологии (книга М.С.Рубин и др., 2012)

5-100

простые- сложные

[23]

15

Алгоритм открытий МО-2.4 (В.В. Митрофанов, 2004)

>7

научные

[ 24]

16

АРИЗ-2010 (С. Литвин, М. Рубин, В. Петров и др., ТРИЗ-саммиты 2005-2013)

>100

простые- сложные

[11, 13]

17

Диверсионный анализ (Б. Злотин и др., 1989)

5-100

простые- сложные

[11]

18

Прогнозирование развития систем (по S-кривой и др., Б. Злотин, С. Литвин)

>100

сложные

[11, 13]

 

 

          Начинающие изучать пока осваивают основные понятия технических систем, ТРИЗ и один из простейших алгоритмов поиска творческих решений технических задач. В настоящее время осваивают алгоритм Генерации идей (группы С. Малкина) [10-12], включающий понятия технические противоречия (ТП), идеальный конечный результат (ИКР) и приёмы решения изобретательских (в отличие от системы 40 приёмов РТП Г.С. Альтшуллера, среди 30 абстрактных приёмов нет физических и химических эффектов). Далее краткое изложение этого алгоритма и один пример решения практической задачи.

Алгоритм поиска решений. Краткое изложение алгоритма Генерации идей [10, 12] (в пустые скобки с многоточием вставляется конкретное содержание по задаче).

Задача / Проблема (как она понята пользователем, специалистом):

1 Цель решения (что надо получить в экономике, технике. человеческих отношениях; описать количественно: нынешний уровень и как должно быть; что не изменять? как измерить успех? минимальный уровень? зачем это нужно? (…) что этому мешает? (…) ) (…)

2. ИКР: сама собой достигается цель (…) при условиях (…), где (…) и когда (…).

3. Выбор направления поиска, из пяти видов вопросов об изменении функции технической системы (ТС): а) что нужно увеличить, улучшить? б) что нужно устранить, уменьшить? в, г, д) какое противоречие надо разрешить (изменение функции / вещества / параметра (…) улучшает полезную функцию (…), но недопустимо ухудшает вред (…)).

4. Поиск идеи решения. Рекомендован следующий список взаимозависимых 30 абстрактных изобретательских приёмов [10 - 12].

Таблица 3.

Абстрактные изобретательские приёмы

 

Группы приёмов

 

РЕСУРСЫ

ВРЕМЯ

ПРОСТРАНСТВО

СТРУКТУРА

УСЛОВИЯ и ПАРАМЕТРЫ

Приёмы

энергия

заранее

Другое

 измерение

исключение

Частично

вакцинация

вещества

после

асимметрия

дробление

избыточно

изоляция

информация

пауза

Матрёшка

объединение

Согласовано

Противодействие

производный

ускорить

Вынесение

посредник

динамично

одноразовый

концентрация

замедлить

Локализация

копия

управляемо

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. Применение данного приёма для создания нового ресурса, изменения результата. Рассмотреть все приёмы для устранения недостатка, разрешения противоречия.

При рассмотрении приёмов учесть, что в базе данных п/о есть 300 примеров их применений для разных задач: технических, экономических или отношений между людьми.

5. Составить концепцию решения: оценить полезность или вредность найденных идей, собрать в концепцию взаимодополняющие решения, выявить новые возможные задачи и, если надо, повторить для них поиск идей по данному алгоритму, разработать план внедрения полученной концепции.

Пример решения: Облако едкой пыли в цехе

Задача: На одном участке цеха стоит установка нейтрализации сбросного раствора кислот HF+ HNO3. Для этого в люк бака (с мешалкой и водой) высыпают мешок дроблёной негашёной извести (СаО), из бака вытесняется воздух, который захватывает мельчайшие частицы СаО, и едкое облако пыли распространяется в цехе. Рабочий-оператор одет в защитный костюм и противогаз, над баком есть колпак вытяжной вентиляции. На облако пыли жалуются в отдел техники безопасности рабочие других участков цеха.

1. Цель: техническая и отношений между людьми; Что можно менять и что нельзя – кислоту сбросного раствора нейтрализовать надо полностью. Зачем это надо: выполнять норматив на сбросные воды, хорошо подходит дешевая известь (СаО). Что мешает: при высыпании порошка СаО образуется облако едкой пыли. Определить цель: устранить образование облака едкой пыли в воздухе цеха.

2. ИКР: само собой облако пыли СаО не выходит из атмосферы бака в цех при высыпании порошка извести в бак нейтрализации кислотного раствора.

3. Направления: 3.1 улучшить атмосферу в цехе. 3.2 Устранить распространение облака в цехе. 3.3 ТП-1: порошок СаО должен быть, чтобы нейтрализовать сбросной раствор, но при высыпании СаО в люк бака возникает облако пыли из-за вытеснения воздуха из бака. 3.4 ТП-2: насыпать порошок нужно, чтобы нейтрализовать сбросную воду, но плохо, что образуется облако вредной пыли из-за встречного потока воздуха в том же люке (порошок содержит частицы пыли, а пыль создаёт вредное облако в воздухе). Выбор направления 3.2 потому что все действия необходимы.

4. Поиск идеи (применение 30 приёмов поиска ресурсов: Энергии (Э)= Механика-Акустика-Теплота-Поверхностная-Электричество-Магнетизм-ЭМ-волны-Химия-Биохи-мия-Ядерная физика; Вещества (В= твёрдое-жидкость-газ-плазма); Информации (И); Времени; Пространства; Структуры; Условий и Параметров).

4.1.1 Э: Механическая - кинетическая Э падающего порошка создает встречный поток воздуха. 4.1.2 В: поток твёрдого порошка + поток газа, захват пыли из потока порошка. 4.1.3 И: выяснилось, что нейтрализация стоков проводится раз в неделю – редко, главная экологическая задач - полностью нейтрализовать, а торопиться не нужно. Мешок – это 20 кГ СаО плотностью ~3, СаО имеет объём 7 л и вытесняет из бака 7 л воздуха. 4.1.4 Производное (от Э / В / И): лучше медленно, но нейтрализовать точно и без облака пыли. 4.1.5 Концентрация (Э / В / И) –приготовить концентрированный раствор извести, но это лишняя операция, т.к. раствор нельзя долго хранить – при хранении образуется осадок.

4.2 Время: 4.2.5 Замедлить - при замедлении подачи порошка уменьшится образование облака пыли. 4.3 Пространство: 4.3.2 Асимметрия – пусть поток порошка занимает лишь 0,1 часть площади у края люка –вскрыть мешок не полностью, отрезав лишь угол мешка и высыпать тонкой струёй; 4.3.3 Матрёшка – поток-струя порошка в трубе не соприкасается с потоком воздуха; 4.3.5 Локализация – порошок в трубе.

4.4 Структура: 4.4.1 Исключение – контакта потоков порошка и воздуха; 4.4.2 Дробление – мешок высыпать не целиком, а порциями 1/20 с помощью ковша; 4.4.4 Посредники – ковш и воронка с трубой обеспечат точность дозирования и разделят потоки порошка и вытесняемого воздуха из бака. 4.5 Условия: 4.5.3 Согласовано – объём порций (ковша) согласован с требуемой точностью дозирования; 4.5.5 Управляемо – управление ковшом вручную. 4.6 Параметры: 4.6.2 Изоляция – главное это изоляция потоков.

5. Концепции: 5.1) (на основе приёмов 4.1.3 + 4.2.5 + 4.3.2) – высыпать СаО из мешка тонкой струёй (отрезав у мешка уголок), тогда пыли будет на порядок меньше;

5.2) (добавить приёмы 4.3.3 + 4.3.5 + 4.4.1) – высыпать через воронку с трубой, тогда полностью исключается пылеобразование;

5.3) (добавить приёмы 4.4.2 + 4.4.4 + 4.5.3 + 4.5.5) – высыпать не весь мешок, а дозировать СаО ковшом (на 0,5-1 кГ), тогда решаются две задачи: точная дозировка (на 100-110%) СаО и исключение пыли. Предложены на выбор эти 3 предложения.

Заключение

Приведён перечень 18 известных ТРИЗ-методик разного уровня сложности и доступности для пользователей-инноваторов.

Предложен вариант программы обучения и освоения ТРИЗ-методик для начинающих и для преподавателей и сотрудников-инноваторов. ТРИЗ-методики применены для решения нескольких практических задач.

Рекомендуем всех студентов - будущих инженеров с помощью ознакомления с элементами ТРИЗ готовить к инновационной деятельности.

          Литература

  1. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения – М.: изд. Моск. рабочий, 1973. С.160-176.
  2. Химия, сводная картотека СК-20 /сост. В.А. Михайлов, М.В. Толстова, С.Н. Сергеев – Чебоксары: ЧувГУ-ОЛТИ, 1979. 20 с.
  3. Саламатов Ю.П. Подвиги на молекулярном уровне //сб. Нить в лабиринте/ сост. А. Селюцкий – Петрозаводск: Карелия, 1988, с.95-163.
  4. Михайлов В.А. Решение учебных задач по ТРИЗ – Чебоксары: ЧувГУ, 1992, 92 с.
  5. Эвристика-3: метод. указания к решению химических задач – Чебоксары: изд. ЧувГУ, 2007, 116 с. (В приложении описание более 100 химических эффектов).
  6. База данных по применению химических эффектов в патентах: http://dace.ru/

/сост. В. Михайлов, Д. Косарев - новости (2500) / БД ХЭ (2250) / статьи (10)

  1. Уразаев В.Г. ТРИЗ в электронике -  М.: Техносфера, 2006, с.123-128.
  2. Михайлов В.А. Основы теории систем и решения творческих технических задач – /В. Михайлов, Е. Андреев, В. Гальетов, В. Желтов, А. Михайлов - Чебоксары: изд. Чуваш. ун-та, 2012. 388 с. (про хим. эффекты – с. 156 – 241, 254 – 284).
  3. С. А. Подлесный, А. В. Козлов. Формирование компетенций в области генерирования новых идей – основа комплексной подготовки инженеров // Инженерное образование – 2013. – № 13. – С. 6-11. (см. также: Похолков Ю. П. Практико-ориентированные образовательные технологии в инженерном вузе // там же, с.3.)
  4. Михайлов В.А., Утёмов В.В., Горев П.М. Научное творчество: Методы конструирования новых идей – Киров: изд. МЦИТО, 2014. - 114 с.
  5. Михайлов В.А., Утёмов В.В., Малкин С. Решение творческих задач по алгоритму ГИ для развития личности //журнал http://e-concept.ru (2014 ноябрь, Киров), 7 с.
  6. Михайлов В.А., Малкин С. Поиск решений творческих задач по алгоритму генератора идей /сб. Три поколения ТРИЗ, сост. А. Кислов – СПбург: РА ТРИЗ, 2014, с.55-57. (см. Химэффекты в системе Г.С. Альтшуллера и после него. Там же, с. 50-54.)
  7. Михайлов В.А., Михайлов А.Л. Элементы креативности в инженерном образовании //Инженерное образование – Новосибирск, 2015, №6, 9 с.
  8. Альтшуллер, Г. С. Творчество как точная наука –Петрозаводск: Скандинавия, 2004. – 208 с.
  9. Альтшуллер Г.С. Найти идею: Введение в ТРИЗ. М.: АББ, 2012. - 400 с.
  10. Алексеев Н.К., Михайлов В.А. [и др.] О применении методов творчества для разработки дипломных работ // Вестник Чуваш. ун-та. – 2009. – № 2. – С. 276–280.
  11. Михайлов, В. А., Никитин А.И. Активизация знаний по естественным и техническим наукам обучением ТРИЗ // Там же. – С. 281–285.
  12. Методы творчества для разработки дипломных работ: метод. указ. / Н. К. Алексеев, В. Михайлов [и др.]. – Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2010. – 76 с.
  13. Подкатилин А.В. Технология эффективных решений //сб. ТРИЗ-саммит, СПб.: 2015.
  14. Михайлов В. А. Решения творческих экологических задач: учеб. пособие / В. Михайлов [и др.]. – Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1999. – 160 с.
  15. Михайлов В.А., Михайлов А.Л., Жариков Л.К. Элементы ТРИЗ при поиске решения физической задачи // Компьютерные технологии и моделирование: сб. науч. тр. – Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2011. – Вып. 7. – С. 42–51.
  16. Иванов Г.И. Алгоритм решения инженерных проблем – СПб.: ИПК «Нива», 2010. 108 с.
  17. Mikhailov V.A., Filichev S.A. On the Application of TRIZ for Solution of Ecological Problems // TRIZfest-2013: proc. 9th MATRIZ Conf., Kiev, 2013. – S Peterburg: SPbSPU, 2013. – P. 26–35.
  18. Эвристика-2: метод. указ. к решению техн. задач/ В. Михайлов и др.: ЧуваГУ, 2002. 90 с.
  19. Михайлов В.А., Михайлов А.Л. ТРИЗ на кафедре компьютерных технологий // сб. Компьютерные технологии и моделирование – Чебоксары: Чуваш. ун-т, 2013. – Вып. 9. – С. 19–27.
  20. Михайлов А.Л., Михайлов В.А. Обучение ТРИЗ на кафедре компьютерных технологий // Вопросы развития научной мысли. Ч. 4. – Уфа: РИЦ БашГУ, 2013. – С. 117–124.

ОЗНАКОМИТЕЛЬНЫЕ ЗАНЯТИЯ ПО ТРИЗ В ЧУВАШСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ