CC BY
121
УДК 658.572
Н.К. АЛЕКСЕЕВ, Ю.П. КУЗНЕЦОВ,
АЛ. МИХАЙЛОВ, В. А. МИХАЙЛОВ
О ПРИМЕНЕНИИ МЕТОДОВ ТВОРЧЕСТВА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ДИПЛОМНЫХ И ДИССЕРТАЦИОННЫХ РАБОТ
Ключевые слова: творчество, теория решения изобретательских задач, ТРИЗ, техника, система, функции, технические противоречия, разрешения противоречий, физические эффекты.
Рассмотрены типовые ошибки в развитии технических систем и рекомендованы к применению методики и правила ТРИЗ для выявления и разрешения технических и физических противоречий при поиске творческих решений в ходе разработки дипломных и диссертационных работ.
N.K. ALEKSEEV, Yu.P. KUZNETSOV, A.L. MIKHAILOV, V.A. MIKHAILOV ABOUT APPLICATION OF CREATIVITY METHODS FOR DEVELOPMENT OF DEGREE AND DISSERTATIONAL WORKS Key words: creativity, the theory of the decision inventive problems, TRIZ, technics, systems, functions, technical contradictions, resolutions of conflicts, physical effects.
Typical mistakes in development of technical systems are considered. It is recommende the application of a technique and corrected TRIZ for revealing and sanctions of technical and physical contradictions by search of creative decisions during development of degree and dissertational works.
В соответствии с Государственным образовательным стандартом (ГОС) высшего профессионального образования итоговая государственная аттестация включает в себя выполнение и защиту выпускной работы: для инженеров в виде дипломной работы (проекта), для магистров - магистерской диссертации. Выполнение этих работ требует от будущих инженера и магистра демонстрации элементов творчества, которые основаны на знаниях, самообразовании, любознательности, наблюдательности, памяти, воображении, энтузиазме, скептицизме и др. Магистерская диссертация содержит элементы научного исследования, физического, математического или иного моделирования. Эти модели позволяют оптимизировать объект, учитывать влияния помех, изменять физический эффект и разрабатывать изобретения. Таким образом, при выполнении выпускных работ требуется проявить элементы творчества. В данной статье в дополнение к известным сведениям предлагается схема разработки программ выполнения дипломных работ и проектов, основанная на том, что многие студенты технических факультетов Чувашского гос-университета согласно учебным планам знакомятся с основами методов творчества, опирающимися на ТРИЗ (теорию решения изобретательских задач) [1-13]. Данные рекомендации предлагаются преподавателям-руководи-телям курсовых и дипломных работ и проектов, магистерских диссертаций и студентам, знакомым с основами ТРИЗ. Вкратце они могут быть сведены к следующим этапам их использования.
1. Рассмотреть историю развития изучаемого технического объекта как технической системы (ТС): возникновение общественной потребности, возникновение первого варианта системы, улучшение этого варианта, переход к массовому производству, задачи, решаемые до и во время массового производства, выход этого объекта на реальный (или предполагаемый) физический
предел работоспособности объекта (по массовости, мощности, производительности) [1, 2, 3].
2. Выявить виды и формы противоречий, которые были разрешены в ходе этого развития или которые имеют место (можно выявить) в настоящее время. Какие приёмы разрешения противоречий и физические или иные эффекты для этого были задействованы, какие приёмы и эффекты кажутся перспективными для улучшения качества или увеличения количества (массовости) изучаемого объекта.
3. Выяснить виды функций данного объекта: полезная (основная), вспомогательные, второстепенные и вредные функции. Что требуется из практических (или теоретических) соображений улучшить (усилить/ослабить/устранить/увеличить/уменьшить и пр.) - какой параметр или какую функцию? Какие противоречия можно предположить при попытках улучшения выбранного параметра обычными, привычными инженерными действиями? Попытаться сформулировать административные, технические противоречия, выбрав главное из них, усилить противоречие до предела физического принципа действия, выявить физическое противоречие [1, 4, 10].
4. Выбрать закон развития ТС, с помощью которого, по мнению автора разработки, следует искать направления развития данного объекта (данной ТС) [1, 2, 4, 6]:
а) структуры минимально работоспособной ТС: источник энергии - двигатель, преобразователь - трансмиссия, рабочий орган и его объект, система управления ТС;
б) наличие энергопроводимости через части ТС, рабочих потоков и потоков управления;
в) наличие согласования или рассогласования частей ТС: по веществам, форме и структуре, по ритмике действия; несогласованная система, принудительное согласование, буферное или свёрнутое согласование (или рассогласование); характеры действия по точкам, по линии (ребру), по поверхности или в объёме; увеличение/уменьшение согласования или переход к рассогласованию по веществам, их действиям или частоте;
г) закон неоднородности развития частей ТС (выявления и разрешения противоречий);
д) развитие ТС в направлении идеального решения (варианты идеальных конечных результатов);
е) переход развития ТС с данного уровня на надсистемный уровень;
ж) переход развития данной ТС с макро- на микроуровень, с ТС на развитие ПС (подсистем);
з) повышение динамичности и управляемости ТС, увеличение числа степеней свободы, от неуправляемой ТС к системе с управлением и самоуправлением;
и) изменение степени дробления элементов ТС, изменение пористости этих элементов;
к) изменение принципа действия ТС по линии их исторического развития: Мех - Ак - Т - Эл - Маг - Эм - Хим - Бх - Жизнь - Яф;
т.е. от механики (при минимуме энергии на единицу массы тел), акустики (колебание тел), теплоты (колебание атомов и молекул), электричества (статика и динамика электронов), магнетизма, электромагнитных колебаний и волн (пром-частоты, длинные, средние, короткие и ультракороткие радиоволны, инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи), химии (вещества и их превращения) к биохимии (вещества и превращения молекул жизни) и жизни (как форме превращения веществ живых существ), ядерной физике (обладает максимальной энергией на единицу массы).
5. Выявить проявления типовых ошибок в развитии ТС [1, 2]:
а) технический волюнтаризм и попытки улучшения ТС без учёта противоречий;
б) топтание на месте, опаздывание технических решений по переходу на новый принцип действия;
в) преждевременное введение новых элементов в ТС;
г) дефицит/избыток новизны на первом этапе развития новой ТС;
д) объединение в ТС несогласованных подсистем (ПС);
е) попытки неудачного подражания развитым ТС;
ж) включение в ТС веществ (конструкций, технологий, ПС), не имеющих резервов развития и применение ТС с высоким уровнем факторов расплаты, сложных в обслуживании;
з) использование ТС без учёта сопутствующих веществ;
и) ограничение возможностей ТС одним способом применения;
к) сохранение при переходе с первого на второй уровень технических решений первого уровня развития и непонимание неизбежности ограничения физического принципа действия (и перехода на третий уровень развития);
л) неверный выбор направления совершенствования ТС (или части, ПС);
м) искусственное продление жизни старой ТС на третьем этапе (применение компромиссов вместо разрешения противоречий);
н) преждевременный переход от усовершенствования данной на новую ТС;
о) возврат к более старой ТС вместо поиска нового принципа действия ТС;
п) имитация развития (мелкие, декоративные улучшения элементов);
р) преувеличение недостатков новой ТС.
6. Устранить типовые ошибки в формулировании технических задач [1]:
а) глобализм/прожектёрство - слишком общая постановка задачи;
б) избыточная конкретизация - слишком узкая постановка задачи;
в) тупиковая постановка задачи (например, давно и неудачно ведут поиск решения);
г) задача-путанка - когда под видом одной задачи имеет место клубок задач;
д) избыток информации по задаче;
е) недостаток информации - упускаются важные сведения;
ж) избыточность ограничений при постановке технической задачи;
з) опора на многолетние заблуждения вместо реальных факторов задачи;
и) выбор «ложной» задачи, решение которой не даст эффекта;
к) выбор «близорукой» задачи, которая не учитывает изменений условий;
л) неучёт масштабов применений решения;
м) «изобретение велосипеда» - поиск решения без патентного анализа известных ТР;
н) «несистемная задача» - которая не учитывает всего комплекса проблем в ТС или усовершенствует участок, устраняющий недостаток предшествующего действия.
7. Провести функционально-стоимостный анализ состояния и работоспособности ТС: выяснение вклада её элементов (частей) в суммарные величины значений функций и их вида и характера, учёт стоимостных характеристик частей и целого; применение бритвы Исикавы-Сибирякова для оценок вкладов частных трудностей и недостатков в общий результат ТС и на этой основе выбор главной проблемы и оценки значимости других проблем (задач) в данной ТС [l, lO].
8. Использовать совремённую методологию поиска новых технических решений для данной ТС, основанную на способах выявления административного, технического и физического противоречий в её развитии. Учитывать физические возможности и проблемы при стремлении ТС к идеальной системе, идеальному конечному результату. Применять методики [l-l3]:
а) систему 40 (50) приёмов разрешения технических противоречий (РТП) и матрицы ГС Альтшуллера;
б) систему 75 стандартов решения изобретательских задач;
в) указатели использования физических, химических и геометрических эффектов при решениях творческих задач; таблицу приёмов разрешения физических противоречий;
г) алгоритм изобретения АРИЗ-85в к решению сложных задач;
д) программные комплексы решения творческих задач: ИМ-і.5 (изобретающая машина НИЛИМ, Минск, есть на ХФФ);
е) TOP-2.5 (TechnoOptimizer Proffesional, Inventiv-machine Corporation (IMCorp), Boston, есть на ХФФ, ИВЦ и МСФ);
ж) МО-2.4 (Машина Открытий, СПетербург Алгоритм, есть в ИВЦ, Ж-201);
з) ФСА-1 (Тольятти ГУ, каф.АиТ, есть на ХФФ и ИВЦ);
и) пятишаговку (+ выбор энергии из ресурсов и приёма РТП) А. Подка-тилина (есть на ХФФ и ДКТ).
В заключение отметим важность качественного представления результатов исследований. Рукописи дипломного проекта и магистерской диссертации содержат главы описания по программе исследования соответствующей специальности, рекомендуем их дополнить также главами (параграфами), описывающими применения некоторых из вышеупомянутых пунктов (l-8) в качестве методики анализа и улучшения работы данной технической системы. Данные рекомендации предлагаются преподавателями-руководителями по курсам информационной безопасности на кафедре компьютерных технологий ЧГУ, при разработке раздела информационной безопасности в дипломных проектах. Есть возможность также моделировать выбранные модели с помощью пакета MatLab и т.п. Не вызывает сомнения, что даже простая постановка перед студентами и дипломниками задач рассмотрения заданий в плане
изобретательства качественно повысит уровень образовательного процесса. Улучшится и уровень подготовки преподавателей к учебному процессу.
Литература
1. Альтшуллер Г. Поиск новых идей: от озарения к технологии / Г. Альтшуллер, Б. Зло-тин и др. Кишинев: Картя молдовеняскэ, 1989. 381 с.
2. Альтшуллер Г. Творчество как точная наука / Г. Альтшуллер. М.: Изд-во Сов. радио, 1979; Петрозаводск: Изд-во Скандинавия, 2004. 208 с.
3. Альтшуллер Г. Найти идею: введение в ТРИЗ / Г. Альтшуллер. Новосибирск: Изд-во Наука Сиб. отд-ние, 1991. 237 с.
4. Михайлов В. Решение учебных задач по ТРИЗ / В. Михайлов. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1992. 92 с.
5. Михайлов В.А. Активизация знаний по естественным и техническим наукам обучением ТРИЗ / В.А. Михайлов, А.И. Никитин // Вестник Чувашского университета. 2009. № 2. С. 281-285.
6. Решения творческих экологических задач / авт.-сост. Р. Аминов и др. Чебоксары: Изд-во Чуваш ун-та, 1999. 160 с.
7. Технология эффективных решений / авт.-сост. А. Подкатилин, В. Тимохов. М.: Изд-во ТРИЗ-профи, 2007. 50 с.
8. УразаевВ. Путешествие в страну ТРИЗ: записки изобретателя / В. Уразаев. М.: Солон-Пресс, 2003. 200 с.
9. Уразаев В. ТРИЗ в электронике / В. Уразаев. М.: Техносфера, 2006. 320 с.
10. Функционально-стоимостный анализ технических систем / авт.-сост. В. Бердоносов и др. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2005. 32 с.
11. Эвристика / авт.-сост. В. Михайлов, Р. Аминов и др. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2001. 60 с.
12. Эвристика-2 / авт.-сост. В. Михайлов, Э. Воронина, С. Митюшина. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2002. 76 с.
13. Эвристика-3 / авт.-сост. В. Михайлов. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2007. 116 с.
АЛЕКСЕЕВ НИКОЛАИ КОНСТАНТИНОВИЧ - доцент кафедры теоретических основ электротехники, декан электротехнического факультета, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары ([email protected]).
ALEKSEEV NIKOLAJ KONSTANTINIVICH - dozent of theoretical electrotehnical department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.
КУЗНЕЦОВ ЮРИЙ ПОРФИРЬЕВИЧ - профессор, декан машиностроительного факультета, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары
KUZNETSOV YURIJ PORFIRYEVICH - professor, dekan of machinbuilding facultute, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.
МИХАЙЛОВ АНАТОЛИЙ ЛЕОНИДОВИЧ - доцент кафедры компьютерных технологий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары ([email protected]).
MIKHAILOV ANATILIJ LEONIDOVICH - dozent of computer technologe department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.
МИХАЙЛОВ ВАЛЕРИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ - доцент кафедры общей химии, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары ([email protected]).
MIKHAILOV VALERY ALEKSEEVICH - dozent of pure chemistry department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.
