Yu.Danilovsky (South Korea), S.Ikovenko (USA), Rajesh Menon (India)
Yu.Danilovsky QM&E, Gen 3 Korea (South Korea) yurydanilovsky@yandex.ru ,
S.Ikovenko (MIT USA) sergeiikovenko@aol.com ,
Rajesh Menon ( GILBARCO USA - India) Rajesh Menon <menon.06@gmail.com>
Altshullers matrix as a training device and means of measuring in the development of dialectic thinking.
Summary
The present work offers the way of enhancing abilities of the trainees of the TRIZ courses to develop habits of dialectic thinking in order to improve the quality of Engineering systems analysis based on the notions of Disadvantage and Engineering Contradiction.
KEY WORDS:
Dialectic thinking, creativity, Engineering contradiction, Altshuller’s matrix
Introduction
The present work shows a new sphere of application of Altshuller’s matrix 39Х39 as a tool of creativity development. The data of modern TRIZ research directed at development of creativity and inventive thinking show that one of the most important components of inventive thinking is the ability to formulate engineering contradictions (EC). The present work is the development of V.Petrov webinar “Inventive thinking”. [1] This work is the author’s variant of classification of necessary components, which are necessary fore the generation of the inventive thinking phenomeon:
Components of inventive thinking.
- а. System-based thinking.
- b. Evolutionary thinking.
- c. Thinking through identification and resolving of contradictions.
- d. Resource thinking.
- e.Thinking according the models (model-based thinking).
- f. Development of creative thinking.
The authors of the present work basically agree with such a classification system and would like to propose their own variant of developing the component 4 of the given list “Thinking through identification and resolving of contradictions”.
Historically TRIZ as a science was based on this very important notion and from the point of view of the authors yielded impressive particular applied results of consideration of F.Hegel’s dialectic in the technical sphere. According to one of the definitions, which was given by the author of TRIZ to the very theory: TRIZ is an applied dialectic materialism, applied to the analysis in technical sphere. Let us quote the original source: "Theoretical basis for TRIZ яare the trends of engineering systems evolution. First of all, these are the trends of materialistic dialectic." ...". 3.2. TRIZ – WORKING TOOL OF DIALECTIC. TRIZ uses the trends of materialistic dialectic for organizing creative activity. TRIZ mechanisms enable to instrumentalize these global trends of evolution as applied to particular problems of inventive creativity. Therefore, Therefore, theory of inventive problem solving is sometimes called applied dialectic." [2]
Engineering Contradiction as an object of Training
This is EC according to the opinion of the author (it is quoted from the original http://www.altshuller.ru/) :
•3. Engineering contradictions (EC) are interactions within the system which consist, for instance, in the fact that the useful action also causes a harmful one. Or introduction (intensification) of useful action or elimination (weakening) of the harmful action causes the degradation (in particular, inadmissible sophistication) of one of the system parts or of the entire system.
•Engineering contradictions are composed through recording one state of the system element with theexplanation of what is good and what is bad thereby. After that the opposite state of the same element iswritten down and once again it is recorded, what is good and what is bad.
•Sometimes only the product is given in the conditions of the problem; there is no engineering system (tool), therefore there is no explicit EC. In such cases EC are obtained by conventional review of two states (of the object), though one of them is originally inacceptable.
•FOR EXAMPLE, the following problem is given: “How to observe with an unequipped eye the micro-particles, which are suspended in a sample of optically clean liquid, if these particles are so small that the light passes round them?"
•EC-1:
•If the particles are small, the fluid remains optically clean, but the particles cannot be observed with an unequipped eye.
•EC-2:
•If the particles are big, they are well observable, however the fluid is no longer optically clean and this is inadmissible.
This is EC according to the glossary of Algorithm company: Engineering contradictions (EC): a situation, in which an attempt to improve one Parameter of the engineering system leads to the inadmissible degrading of another Parameter. For example, an attempt to improve the strength of the aircraft wing by increasing its thickness leads to the inadmissible increase in its weight.
Engineering contradiction (EC) from the point of view of the authors is a minimum cause/effect chain, which offers a substantiated evaluation of the notion Disadvantage (D), ciphered in the language of parameters, which are encountered in Altshuller’s matrix [3] . However, training practice shows that mastering dialectic mode of thinking by the trainees is associated with some difficulties and often it happens that the training process is reduced only to the explanation of content of these thinking models, which negatively tells upon the ability of the trainee to find efficient ways of solving particular problems.
In this connection the authors conducted target-oriented research work for several years, which was aimed at developing additional exercises on evolution and strengthening of the ability to think in the mode of dialectic.
As it was stated in the works of the authors devoted to classification of Disadvantages (D), [4,5] , 30 listed popular D, formulated in the generalized form are a meta-cathegory for EC and the mastering of process for recognizing these D in actual systems significantly simplifies the process of formulating an EC. A two-stage process was proposed and implemented in the technology of teaching TRIZ. First comes the training of the ability of the user to see and to identify N through the development of basic classification, who cannot be called exhaustive, however, until today not a single case was ever mentioned, when the proposed list did not allow to identify the given disadvantage. After that the habits of the user in formulating EC are trained.
In this case it is not surprising that there are significant differences in efficieny of analysis with a freshman and an experienced TRIZ user. An experienced user sees a large list of D and, consequently, could compile an equivalent list of EC, while the freshman at the stage of the first steps experiences significant difficulties in the analysis and, as a consequence, sees an incomplete list of D and of EC, which correspond to them.
Using empirical methods, the author and other researchers stated that in any engineering system (ES) one can identify not one EC, but several ones, since the list of D can never consist of a single parameter.
This circumstance was an impetus to creation of a new efficient approach to training the abilities of the trainees to formulate EC.
For this purpose about 50 analyses of particular ES were made for identifying a maximally exhaustive list of EC with them. Such ES as "spectacles" [6] , "knife" [7], "torch "[8], "umbrella", "hammer" , etc. were selected as “specimen research”.
As a rule , so-called “perfect systems” (as defined by B.Zlotin and A.Zusman) [9], which are distinguished by a non-complicated operation principle and are the object of ordinary everyday life of all people, which does not require any detailed descriptions and, what is the most important, enables the trainee to perform not the idealistic experiments in the field of imagination: what and how works in the system, what happens often during the performance of actual projects, but to use his or her accumulated experience of using them.
Besides, a phenomenon was identified in the development of training exercises of this kind, which has not yet been explained by the authors: one can find rather big lists of EC with perfect systems as compared to ephemeral marketable goods. [10] . The discussion of this circumstance, which rather reminds of a paradox, is beyond the scope of the present publication, however, it is worthy of being mentioned, since one of the goals of TRIZ summit is the exchange of experience and setting forth new topics for scientific research.
Here is a description of the operation principle of the new method for training inventive thinking:
During the first step the trainee gets a set of exercises, which are oriented at the recognition of D (50 exercises have been developed).
During the second step the trainee does the exercise on identifying all possible EC fr the proposed object as an independent work, then he or she gets a possibility to compare his or her results with the research, which had been earlier performed by an experienced TRIZ user.
Using the method of comparing the results of homework with a pattern, which had been created earlier, it is possible to construct a measuring procedure, which could test the ability of the trainee to perform the dialectic analysis at the beginning of training sessions and to measure the dynamics of the progress, recording the ratio of А (number of EC, which the trainee could formulate) and B (number of EC, which had been identified by a more experienced teacher).
The function of the language of formalization was performed by the G.S.Altshuller matrix in the version of 1971, which has 39 parameters [3]. The publication of A.Priven [11] implied a research, which shows that G.S.Altshuller matrix without any doubt is quite a reliable tool for recommendations in the field of approaches to expert evaluations, at least, because of the fact that from the standpoint of mathematical statistics there is a system in the recommended techniques, which is backed up by the phenomenon of similarity of numerous pairs of techniques (approximately 20 pairs), the analysis of which confirms this logical occurrence of these techniques both from the viewpoint of physics and from the viewpoint of already available experience of using TESE. This research, which was performed rather thoroughly from the mathematical standpoint, allowed to formulate additional 5 “meta-techniques”, which were identified by other specialists as actually existing mechanisms of the trend “coordination – dis-coordination”.
The authors of the present work note that in order to achieve the stated goals (measuring of efficiency of TRIZ training, G.S.Altshuller matrix was used differently. Its traditional function is the solving of engineering problems. Its new function is the check of ability of the trainee to master the dialectic method of thinking via comparing of the performed work in the field of analysis with the same work, performed in advance by a more experienced user.
The experience of the authors shows that such kind of exercises is useful due to many reasons:
- This kind of exercises creates favorable conditions for enhancing the ability of the students to improve the quality of analysis in the course of project performance
- This kind of exercises can serve as a method for monitoring of measuring the enhancement of the thinking quality at least at a first approximation
- This kind of exercises could be a means of entrance control at the beginning of TRIZ training sessions for Level 3, if the students (trainees) got their education in other places.
- This kind of exercises could be a means of independent study of TRIZ without a teacher.
- This kind of exercises could be a convenient manual for other TRIZ teachers and obtainment of materials for generalizing the degree of success of different approaches to TRIZ teaching.
- [1] V. M. Petrov. "Inventive Thinking". http://triz-summit.ru/ru/TDS-2015/webinars/300249/
- [2] G.S. Altshuller. THEORY OF INVENTIVE PROBLEM-SOLVING. "TRIZ-88" http://www.altshuller.ru/engineering/engineering16.asp
- [3] G.S. Altshuller. ARIZ 71. http://www.altshuller.ru/triz/ariz71.asp
- [4] Y. Danilovskya, S. Ikovenkob " Electronic reference book of typical disadvantages as an integrated educational tool" (TRIZ fest, Prague, 2014) http://www.triz-solver.com/index.php/konferentsii/228-triz-praga-2014
- [5] Yu. E. Danilovsky, A. I. Priven "Elementary TRIZ Education for Engineers: Disadvantage as a Key Concept" ISSN 2222-5064 Humanities and Science University Journal page 70
- [6] Yu. E. Danilovsky "Glass inspection" http://www.triz-solver.com/index.php/konferentsii/220-glass-inspection-test
- [7] Yu. E. Danilovsky "Benchmarking for “TS Knife”"(as material for education in FOS) http://triz-solver.com/index.php/zakonomernosti-razvitiya-tekhniki/184-benchmarking-fo-knife
- [8] Yu. E. Danilovsky "How to start designing a flashlight?" http://www.triz-solver.com/index.php/sample-sites/183-kak-nachat-proektirovat-fonarik
- [9] B.Zlotin. A.Zussman. "What’s to be done?" TRIZ-Summit 2006 http://www.metodolog.ru/00784/00784.html
- [10] Yu. E Danilovsky. Short-Term Forecasting of ES Evolution and Methodology for Taking Market Aspects of TESE into Account (TRIZ Summit-2009 http://www.triz-solver.com/index.php/lyubopytno/213-surprising-function )
- [11] A. Priven. "Altshuller matrix and five new prompts to the inventor" , 2010 "Methodologist" http://www.metodolog.ru/node/693
* * *
Ю.Даниловский, (Ю.Корея), С.Яковенко ( США),Раджеш Менон ( Индия)
Yu.Danilovsky QM&E, Gen 3 Korea (South Korea) yurydanilovsky@yandex.ru ,
S.Ikovenko (MIT USA) sergeiikovenko@aol.com ,
Rajesh Menon ( GILBARCO USA - India) Rajesh Menon <menon.06@gmail.com>
Матрица Альтшуллера как тренажёр и средство измерения в развитии диалектического мышления.
введение
В настоящей работе показана новая область применения матрицы Альтшуллера 39Х39 как инструмента развития креативности. По данным современных исследований в области ТРИЗ, направленных на развитие креативности и изобретательского мышления установлено, что одной из важнейших компонент изобретательского мышления является умение формулировать Технические Противоречия ( ТП). Представленная работа является развитием темы вебинара В. Петрова "Изобретательское мышление". [1] В этой работе дан авторский вариант классификации необходимых компонент, которые необходимы для создания феномена изобретательского мышления:
Составляющие изобретательского мышления.
1. а. Системное мышление.
2. б. Эволюционное мышление.
3. в. Мышление через выявление и разрешение противоречий.
4. г. Ресурсное мышление.
5. д. Мышление по моделям.
6. е. Развитие творческого воображения.
Авторы настоящей работы согласны в целом с такой системой классификации и хотели бы предложить свой вариант развития компоненты 4 приведённого списка " Мышление через выявление и разрешение противоречий" .
Исторически ТРИЗ как наука опиралась на это очень важное понятие и с точки зрения авторов дала впечатляющие конкретные прикладные результаты осмысления диалектики Ф.Гегеля в технической сфере. Согласно одному из определений, которое дал автор ТРИЗ самой теории : ТРИЗ это прикладной диалектический материализм , применённый для анализа к технике. Цитируем по первоисточнику:" Теоретической основой ТРИЗ являются законы развития технических систем. Прежде всего, это законы материалистической диалектики" ...". 3.2. ТРИЗ - РАБОЧИЙ ИНСТРУМЕНТ ДИАЛЕКТИКИ ТРИЗ использует законы материалистической диалектики для организации творческой деятельности. Механизмы ТРИЗ позволяют инструментализировать эти глобальные законы развития в применении к частным задачам изобретательского творчества. Поэтому теорию решения изобретательских задач иногда называют прикладной диалектикой." [2]
Техническое Противоречие как объект тренировок
ТП по определению автора ( цитируется по оригиналу http://www.altshuller.ru/) :
3. Техническими противоречиями (ТП) называют взаимодействия в системе, состоящие, например, в том, что полезное действие вызывает одновременно и вредное. Или - введение (усиление) полезного действия либо устранение (ослабление) вредного действия вызывает ухудшение (в частности, недопустимое усложнение) одной из частей системы или всей системы в целом.
Технические противоречия составляют, записывая одно состояние элемента системы с объяснением того, что при этом хорошо, а что - плохо. Затем записывают противоположное состояние этого же элемента, и вновь - что хорошо, что плохо.
Иногда в условиях задачи дано только изделие; технической системы (инструмента) нет, поэтому нет явного ТП. В этих случаях ТП получают, условно рассматривая два состояния (изделия), хотя одно из них заведомо недопустимо.
НАПРИМЕР, дана задача: "Как наблюдать невооруженным глазом микрочастицы, взвешенные в образце оптически чистой жидкости, если эти частицы настолько малы, что свет обтекает их?"
ТП-1:
Если частицы малы, жидкость остается оптически чистой, но частицы невозможно наблюдать невооруженным глазом.
ТП-2:
Если частицы большие, они хорошо наблюдаемы, но жидкость перестает быть оптически чистой, а это недопустимо.
ТП по глоссарию компании Алгоритм: Техническое Противоречие (ТП): Ситуация, при которой попытка улучшить один Параметр Технической Системы ведет к недопустимому ухудшению другого Параметра. Например, попытка улучшить прочность крыла самолета путем повышения его толщины ведет к недопустимому увеличению его веса.
Техническое Противоречие (ТП) с точки зрения авторов является минимальной причинно следственной цепочкой в которой даётся обоснованная оценка понятия Недостаток ( Н) на языке параметров, которые фигурируют в Матрице Альтшуллера [3] . Однако, практика обучения показывает, что освоение диалектического формата мышления у слушателей происходит не без трудностей, а часто процесс обучения ограничивается лишь объяснениями содержания этих моделей мышления, что отрицательно сказывается на способности слушателя к нахождению эффективных путей решения конкретных задач.
В связи с этим авторами целенаправленно в течении нескольких лет ведётся исследовательская работа, в части, касающейся создания дополнительных упражнений по развитию и закреплению способности мыслить в формате диалектики.
Как было установлено в работах авторов , посвящённой классификации Недостатков ( Н) , [4,5] , 30 выделенных популярных Н сформулированных в обобщённой форме , являются метакагорией для ТП, и освоение процесса узнавания которых в реальных системах существенно облегчает процесс построения ТП. В технологии обучения ТРИЗ предложен и осуществлён двух стадийный процесс. Сначала происходит тренировка способности пользователя видеть и идентифицировать Н через разработанную опорную классификацию, которая не претендует на полноту, но до сих пор не удалось найти случай, когда предложенный список не смог бы позволить идентифицировать имеющийся недостаток. Затем тренируются навыки пользователя в построении ТП.
При этом, неудивительно, что есть существенные различия в результативности анализа у новичка и опытного пользователя ТРИЗ. Опытный пользователь видит большой список Н, а следовательно, может составить и эквивалентный список ТП, а новичок на первых шагах испытывает большие затруднения в анализе и, как следствие, видит не полный список Н и соответствующих ему ТП.
Опытным путём авторами и другими исследователями было установлено, что в любой Технической Системе ( ТС) можно выявить не одно ТП а несколько, поскольку и список Н никогда не бывает состоящим из одного параметра.
Это обстоятельство послужило толчком для создания нового эффективного подхода к тренировке способностей обучающихся в умении формулировать ТП.
Для этого было создано около 50 детальных разборов конкретных ТС на предмет выявления у них максимально полного списка ТП. В качестве образцов исследований были выбраны такие ТС как " очки" [6] , "нож" [7] , "фонарик "[8], "зонтик", "молоток" и тому подобное .
Для тренировок как правило выбирались так называемые "перфектные системы" по определению Б.Злотина и А.Зусман [9] отличающиеся не сложным принципом действия и являющихся объектами привычного обихода всех людей, что не требует детальных описаний и что самое главное, позволяет слушателю совершать не умозрительные эксперименты в области воображения : что и как работает в системе , что часто бывает при выполнении реальных проектов, а воспользоваться своим уже имеющимся опытом их использования.
Кроме того, при разработке этого вида тренингов выяснился пока не объяснённый авторами феномен : у перфектных систем можно найти довольно большие списки ТП по сравнению с товарами однодневками [10] . Обсуждение этого обстоятельства, которое внешне напоминает парадокс, выходит за рамки целей настоящей публикации , однако не упомянуть о нём не целесообразно, потому что одна из целей ТРИЗ Саммита - обмен опытом и выдвижение новых тем научных исследований.
Описание принципа действия нового метода тренировок изобретательского мышления:
Обучающийся на первом шаге получает набор упражнений, которые ориентированы на узнавание Н (разработано 50 упражнений).
Обучающийся на втором шаге выполняет упражнение по выявлению всех возможных ТП для предложенного объекта как самостоятельную работу, затем получает возможность сравнить свои результаты с исследованием, которое было выполнено ранее опытным пользователем ТРИЗ.
Методом сравнения результатов домашней работы с заранее созданным эталоном можно построить измерительную процедуру в части, касающейся способности студента к диалектическому типу анализа в начале тренингов и измерять динамику прогресса, фиксируя соотношение между А ( количество ТП которое сумел сформулировать слушатель) и Б ( количество ТП, выявленных более опытным преподавателем).
В качестве языка формализации для описания ТП выбрана матрица Г.С Альтшуллера в версии 71 года, имеющая 39 параметров[3]. В работе А.Привеня [11] выполнено исследование, которое показывает, что матрица Г.С.Альшуллера вне всякого сомнения , является вполне доброкачественным инструментом рекомендаций из области подхода экспертных оценок, по крайней мере потому, что с точки зрения математической статистики в рекомендованных приёмах есть система, которая обеспечена феноменом родства многих пар приёмов ( примерно 20ти пар), анализ которых подтверждает эту неслучайность употребления как с точки зрения физики, так и с точки уже имеющегося опыта использования ЗРТС. Это исследование, выполненное вполне доброкачественно с точки зрения математики позволило сформулировать дополнительные 5 " мета приёмов", которые были идентифицированы другими специалистами как реально существующие механизмы тренда "согласование - рассогласование".
Авторы настоящей работы отмечают что для достижения поставленных целей - измерение эффективности процесса обучения ТРИЗ, Матрица ГСА использована по другому назначению. Традиционное назначение - решение инженерных задач, Новое назначение - проверка способностей слушателя к усвоению диалектического метода мышления методом сравнения выполненной работы в области анализа с заранее сделанной этой же работой более опытным пользователем.
Опыт авторов показывает, что такой вид упражнений полезен по многим причинам:
- этот вид упражнений создаёт благоприятные условия для повышения способностей студентов повышать качество анализа в выполнении проектов
- этот вид упражнений может являться методом мониторинга изменения повышения качества мышления хотя бы в первом приближении
- этот вид упражнений может являться средством входного контроля при начале занятий на уровень 3, если студенты получили образование в других местах
- этот вид упражнений может являться средством самостоятельного изучения ТРИЗ без преподавателя.
- этот вид упражнений может являться удобным учебным пособием для других преподавателей ТРИЗ и получению материалов обобщения успешности различных подходов к обучению ТРИЗ
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
диалектическое мышление, креативность, Техническое противоречие, матрица Альтшуллера
- [1] В. М. Петров "Изобретательское мышление". http://triz-summit.ru/ru/TDS-2015/webinars/300249/
- [2] Г.С. Альтшуллер ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ СПРАВКА "ТРИЗ-88" http://www.altshuller.ru/engineering/engineering16.asp
- [3] Г.С. Альтшуллер АРИЗ 71 http://www.altshuller.ru/triz/ariz71.asp
- [4] Y. Danilovskya, S. Ikovenkob " Electronic reference book of typical disadvantages as an integrated educational tool" (ТРИЗ фест Прага, 2014) http://www.triz-solver.com/index.php/konferentsii/228-triz-praga-2014
- [5] Yu. E. Danilovsky, A. I. Priven "Elementary TRIZ Education for Engineers: Disadvantage as a Key Concept" ISSN 2222-5064 Humanities and Science University Journal page 70
- [6] Yu. E. Danilovsky "Glass inspection" http://www.triz-solver.com/index.php/konferentsii/220-glass-inspection-test
- [7] Yu. E. Danilovsky "Benchmarking for “TS Knife”"( as material for education in FOS) http://triz-solver.com/index.php/zakonomernosti-razvitiya-tekhniki/184-benchmarking-fo-knife
- [8] Yu. E. Danilovsky "How to start designing a flashlight?" http://www.triz-solver.com/index.php/sample-sites/183-kak-nachat-proektirovat-fonarik
- [9] Б.Злотин. А.Зусман " Что делать?" ТРИЗ саммит 2006 http://www.metodolog.ru/00784/00784.html
- [10] Yu. E Danilovsky Short-Term Forecasting of ES Evolution and Methodology for Taking Market Aspects of TESE into Account ( TRIZ summit 2009 http://www.triz-solver.com/index.php/lyubopytno/213-surprising-function )
- [11] А. Привень "Таблица Альтшуллера и пять новых подсказок изобретателю" , 2010 "Методолог" http://www.metodolog.ru/node/693
Матрица Альтшуллера как тренажёр и средство измерения в развитии диалектического мышления.