PHƯƠNG PHÁP TƯ DUY SÁNG TẠO TRONG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ KỸ THUẬT CPS, TRIZ VÀ MÔ HÌNH KẾT HỢP CPS-TRIZ

Ở mỗi lĩnh vực,sáng tạo đều được chia thành những mức độ khác nhau, từ sáng tạo để giải quyếtnhững vấn đề mang tính vi mô như giải quyết một bài toán, tìm hiểu và cái tiến mộtkiến thức,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

GVHD: GS-TS Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Khánh Duy MSHV: CH1201022

LỚP: CH7

TP HCM, Tháng 4 năm 2013

Lời nói đầu

Với nhu cầu người dùng và xã hội ngày một tăng, hệ thống kiến thức, kỹ thuật côngnghệ ngày càng phát triển nhanh chóng đã mang đến những cơ hội cũng như thửthách Từ đó, sáng tạo và sáng tạo hơn nữa đã trở thành chìa khóa quan trọng cho sựthành công

Từ thế kỷ 20, vấn đề sáng tạo, tư duy sáng tạo, qui trình sáng tạo đã trở thành mộtngành khoa học Các nghiên cứu liên quan đã và đang giúp tạo ra những công cụcho con người nâng tư duy, nâng cao trình độ nhận thức, từ đó nâng cao năng suấtlao động và mang lại những giá trị mới, những sáng tạo mới cho cuộc sống Quátrình nghiên cứu đã đạt được những thành công nhất định Đã có nhiều lý thuyết,phương pháp được đưa ra như TRIZ, CPS, Lateral Thinking, Parallel Thinking,Synectics, Các phương pháp này có những đặc thù riêng và cũng có những giaothoa, có thể kết hợp để có được một mô hình mới đơn giản, dễ áp dụng và đạt hiệuquả tốt

Sáng tạo có mặt ở mọi lĩnh vực, từ những công việc mang tính hàn lâm như nghiêncứu khoa học, đến những công việc thường nhật của một kỹ sư Ở mỗi lĩnh vực,sáng tạo đều được chia thành những mức độ khác nhau, từ sáng tạo để giải quyếtnhững vấn đề mang tính vi mô như giải quyết một bài toán, tìm hiểu và cái tiến mộtkiến thức, đến những vấn đề mang tầm vĩ mô như khám phá tri thức mới công nghệmới

Trong phạm vi đề tài, bài viết trình bày về vấn đề sáng tạo trong qui mô hẹp là sángtạo trong giải quyết vấn đề kỹ thuật với hai phương pháp tương đối phổ biến TRIZ

và CPS; cùng với đó là mô hình kết hợp CPS và TRIZ để nâng cao hiểu quả làmviệc Mô hình TRIZ và CPS được đề cập là những mô hình truyền thống Ngày nay,CPS và TRIZ đã và đang có những bước phát triển để hoàn hiện hơn

Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy GS-TS Hoàn Kiếm đã tận tình truyền

I Các khái niệm “vấn đề” – “giải quyết đề” và “sáng tạo” 1

I.1 Vấn đề 1

I.2 Sáng tạo 1

I.3 Giải quyết vấn đề sáng tạo 3

II Phương pháp giải quyết vấn đề sáng tạo 5

II.1 Phương pháp CPS – Creative Problems Solving 5

II.2 TRIZ 10

II.2.1 TRIZ và giải quyết vấn đề (problems solving) 10

II.2.2 Những mâu thuẫn trong kỹ thuật và ma trận các mâu thuẫn (Techincal contradiction & contratiction matrix) 12

II.2.3 Contradiction matrix và các nguyên lý sáng tạo 13

II.2.4 TRIZ và khái niệm lý tưởng (Ideal) 14

II.3 Mô hình kết hợp TRIZ và CPS 16

III Kết luận 18

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG

Hình 1: Phương pháp giải quyết vấ đề tổng quát

II.Phương pháp giải quyết vấn đề sáng tạo

II.1 Phương pháp CPS – Creative Problems Solving

CPS được giới thiệu bởi Alex Osborn và Parnes (Osborn-Parnes problem-solving model)như là một qui trình để có giải quyết vấn đề một cách sách tạo CPS là phương pháp của

tư duy và hành động Các từ trong CPS được định nghĩa:

 CREATIVE: một ý tưởng có yếu tố mới, độc đáo ít nhất là đối với người đưa ra

nó, và có giá trị đối với những người liên quan

 PROBLEM: những thách thức, cơ hội, hoặc một mối quan tâm

 SOLVING: tìm ra cách để trả lời, đáp ứng, hoặc để giải quyết

Như vậy CPS là một quá trình, một phương pháp, một hệ thống tiếp cận vấn đề một cáchsáng tạo và mang lại hiệu quả

Trải qua quá trình phát triển, CPS có nhiều phiên bản khác nhau Tuy nhiên, nội dung bàiviết sẽ trình bày về CPS theo mô hình truyền thống là Osborn-Parnes

Mô hình được chia là 6 bước:

Mess Finding: Xác định tình huống, thách thức Bước này trả lời cho câu hỏi: mục đích,

mong muốn đạt được là gì, có những thách thức nào?

Data Finding: xác định các yếu tố liên quan đã biết Mở rộng tìm kiếm những thông tin

chưa biết nhưng có tác động và ảnh hưởng đến vấn đề cần giải quyết Bước này trả lờicâu hỏi: tình huống đặt ra là gì? Tất cả các sự kiện, câu hỏi, dữ liệu, cảm xúc liên quanđến những gì đang có

Problem Finding: xác định tất cả các vấn đề của hệ thống, và chỉ ra được vấn đề cốt lõi.

Bước này trả lời câu hỏi: Vấn đề thật sự cần phải quan tâm là gì? Những vấn đề liênquan?

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG

Idea Finding: Đưa ra càng nhiều phương án giải quyết càng tốt Bước này trả lời câu hỏi:

Tất cả các giải pháp có thể để giải quyết vấn đề là gì?

Solution Finding: Đưa ra danh sách các tiêu chí, từ đó chọn những giải pháp tốt nhất để

thực thi

Acceptance Finding: Xác định kế hoạch thực thi và thực thi các giải pháp.

Quá trình thực thi CPS đi từ tư duy riêng (divergent) rẽ đến tư duy tập trung (convergentthinking) Tư duy riêng rẽ giúp đưa ra được nhiều phương án, từ đó, vấn đề được xem xét

và nhìn nhận một cách đa diện, nhiều khía cạnh khác nhau theo chiều rộng Trong giaiđoạn này cần tránh việc đánh giá giải pháp, thay vào đó đưa ra càng nhiều ý tưởng càngtốt và khuyến khích kết hợp các giải pháp, ý tưởng Giai đoạn tư duy tập trung giúp giải

Hình 2: Qui trình hoạt động CPS

quyết vấn đề theo chiều sâu bằng cách suy nghĩ có chủ đích, tránh đầu hàng sớm, đánhgiá và phát triển những ý kiến đã được chấp nhận đồng thời tránh xa rời mục đích đề ra.CPS có thể được áp dụng cho từng cá nhân Tuy nhiên, vấn đề cần được xử lý trongnhóm (team) bằng phương pháp brainstoming để có thể đưa ra được càng nhiều phương

án càng tốt Việc đưa ra được nhiều ý kiến là vấn đề then chốt trong việc áp dụng CPS

Để đảm bảo brainstoming có hiệu quả, cần đáp ứng các tiêu chí:

 Số lượng các ý kiến

 Khuyến khích suy nghĩ thoáng, thậm chí xa rời thực tế (out of box)

 Tránh chỉ trích

 Tìm kiếm sự kết hợp và phát triển ý tưởng

 Để kích thích ý tưởng, có thể sử dụng phương pháp SCAMPER

So sánh với phương pháp brainstoming thông thường, CPS có bước cải tiến lơn khi táchbiệt được hai quá trình là đưa ra ý kiến và đánh giá ý kiến, từ đó có thể phát triển đối đalượng ý kiến, ý tưởng, khắc phục việc chỉ trích, bình phẩm quá sớm ảnh hưởng đến chấtlượng của kết quả cuối cùng trong một buổi thảo luận sáng tạo Số lượng các ý tưởngđược tạo ra trong một buổi CPS chính là thước đo đánh giá chất lượng

Theo thời gian, qui trình đã được cung cấp thêm nhiều công cụ hổ trợ để cải thiện chấtlượng của các ý tưởng đưa ra trong giai đoạn tư duy riêng rẽ (divergent pharse) Khácbiệt cơ bản giữa TRIZ và CPS chính là CPS cần một nguồn ý tưởng dồi dào để đi đếnmột giải pháp tối ưu trong khi TRIZ có khả năng đưa ra giải pháp tối ưu mà không cầnphân tích một lượng lớn ý tưởng ban đầu CPS dựa vào năng lực tư duy các nhân, khảnăng liên tưởng, tưởng tượng, kiến thức của từng người không theo khuôn khổ chung,trong khi đó TRIZ là một qui trình tư duy có định hướng

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG

CPS được tóm tắt giản lượt trong hai giai đoạn như mô hình bên dưới

Giai đoạn phát sinh ý tưởng và tư duy riêng (Idea Generation): sử dụng brainstorming vàmột số công cụ khác như SCAMPER để tăng cường kích thích nảy sinh ý tưởng Ví dụ

với câu hỏi: Chúng ta có thể thay thế chức năng này như thế nào?

Idea Generation

Brainstormin

g

SCAMPER /Other techiques

Morphological Matrix

Random Image Stimulation

Sort, Evaluate, and Prioritize Idea Output

Hình 3: Mô hình hoạt động CPS giản lượt

Hình 4 brainstorming

(Trích Courtesy of Noise to Signal © Rob Cottingham http://www.robcottingham.ca)

Bảng “Morphological matrix” thể hiện các đặc tính cở bản của hệ thống được trình bàymột cách đa dạng cũng có thể được sử dụng để tăng cường phát huy ý tưởng Ví dụ cầntạo ra một cây đèn mới:

Nguồn Loại bóng Cường độ Kích thước Kiểu Màu sắc Chất liệu

Pin Tròn Yếu Rất lớn Hiện đại Trắng Kim loại

Điện

Hình 5: Morphological Matrix

Một số kết hợp tốt như bóng đèn diện dài, có độ sáng vừa phải, kích thước vừa phải, ánhsáng trắng được sử dụng trong nhà; hay đèn dầu ceramic kiểu Roman được sử dụng trongcác nhà hàng …

Các kết hợp ngẫu nhiên (Random image stimulation) có thể đưa ra những sáng kiến mới,hiệu quả, có thể đưa vào sản xuất

Ở giai đoạn tư duy tập trung (Convergent Thinking), từ danh sách các ý kiến được tạo ratrong quá trình tư duy riêng (divergent thinking) được thu hẹp và tập trung bằng cách sửdụng các công cụ khác nhau

Evaluation matrix: Sử dụng một ma trận đánh giá, so sánh các giải pháp dựa trên những

tiêu chí nhất định

Giải phápABC

Tiêu chí

Điểm tổng

Hình 6: Evaluation Matrix

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG

ALoU : Công cụ này yêu cầu những người tham gia phân tích từng ý tưởng dựa trên các

II.2 TRIZ

TRIZ là từ viết tắt tiếng Nga của lý thuyết giải bài toán sáng chế (Теория решенияизобретательских задач - Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch) TRIZ là phươngpháp luận tìm kiếm những giải pháp kỹ mới, cho những kết quả khả quan, ổn định khigiải những bài toán khác nhau, thích hợp cho việc dạy và học với đông đảo quần chúng.Hạt nhân của TRIZ là Algorit giải các bài toán sáng chế ARIZ, một chương trình cáchành động tư duy có định hướng, được kế hoạch hóa, có mục đích và tổ chức hợp lýnhăm nâng cao sự tích cực trong tư duy sáng tạo, tạo cơ sơ cho lý thuyết chung về tư duy

có định hướng

II.2.1 TRIZ và giải quyết vấn đề (problems solving)

Theo Altshuller, vấn đề là khoảng cách (gap) giữa yêu cầu (requirements) và hiện trạng.Giải quyết vấn đề là sự phát triển hệ thống từ cả hai phía Trong một hệ thống, luôn cónhiều vấn đề xãy ra trong quá trình vận hành và sữ dụng, do đó, cần những giải pháp pháttriển hiện thống tránh xãy ra lỗi trong quá trình vận hành và đáp ứng được các yêu cầu

đặt ra Do đó, giải quyết vấn đề bao gồm việc vá lỗi hệ thống và phát triển hệ thống (hoặctìm ra một hệ thống thay thế tốt hơn).

Để giải quyết được vấn đề, trước tiên cần phải tìm hiểu khoảng cách giữa yêu cầu thực tế

và hiện trạng hệ thống là gì Một cách lý tưởng, cần phải có một mô hình hoạt động hoànhảo để từ đó đối chiếu, so sánh và xách định được câu trả lời thực tế thiết thực nhất Giảiquyết vấn đề một mặt là tìm ra một số các giải pháp để tạo ra hệ thống mới hoặc pháttriển hệ thống hiên tại; mặt khác, giải quyết vẫn đề cũng có thể là tìm ra các nguy cơ tiềm

ẩn của hệ thống

Mô hình hoạt động của TRIZ được tổng quát hóa thành “Nguyên lý giải quyết vấn đề

bằng các trừu tượng, khái quát hóa” (Principle of Solution by Abstraction)

Những ý tưởng cơ thể (specific problems) được trừu tượng hóa, khái hóa (abstraction) để

có thể phân loại vào những nhóm vấn đề khái quát cụ thể, từ đó tìm và đưa ra giải phápkhái quát (quá trình operator) Những giải pháp khái quát một lần nữa được cụ thể hóatrong từng vấn đề (specialization) thành các giải pháp cụ thể (specific solution)

Dựa trên những cứ liệu lịch sử, TRIZ giúp vấn đề được giải quyết đúng hướng một cách

Specific problems

Typical problem

Contradition

Typical Solution

Specific solutionoperation

Hình 7: Mô hình khái quát TRIZ

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG

khi có thể đi chệch hướng, không tìm ra hướng giải quyết do định hướng sai Những saisót này có thể đến do tính ỳ tâm lý (Psychological Inertia)

II.2.2 Những mâu thuẫn trong kỹ thuật và ma trận các mâu thuẫn (Techincal contradiction & contratiction matrix)

Mô hình “Principle of Solution by Abstraction” đã chỉ rõ cách tiếp cận giải quyết vấn đềcủa TRIZ, song vấn đề cần phải giải quyết là phải phân nhóm được các vấn đề cụ thểthành những vấn đề khái quát (abstraction) cũng như cách thức giải quyết vấn đề kháiquát đó (operation) Bằng cách nghiên cứu một lượng lớn các phát minh sáng chế,Altshuller đưa ra một khái niệm quan trọng là “Technical Contradiction”, được hiểu lànhững mâu thuẫn trong kỹ thuật Altshuller nhận thấy rằng những phát minh sáng tạo đều

có liên quan đến mâu thuẫn trong kỹ thuật Mâu thuẫn này xuất hiện và tồn tại khi nổ lực

để cải tiến một tính năng A nào đó trong hệ thống kỹ thuật, thì một tính năng B nào đó

trở nên tệ hơn Ví như khi ta cố làm cho sản phẩm trở nên rắn chắn hơn bằng cách làm nó

dày hơn, nó sẽ nặng hơn; để tăng độ bền vật liệu thì chi phí tăng lên

Cách tiếp cận giải quyết vấn đề thông thường hướng đến một sự thỏa hiệp, nhưng vớiTRIZ thì không Phương pháp giải quyết vấn đề của TRIZ giúp cả hai yếu tố phát triểntheo hướng thuận lợi

II.2.3 Contradiction matrix và các nguyên lý sáng tạo

Altshuller nghiên cứu các phát minh và từ đó hình thành hệ thống phân loại vấn đề củaTRIZ Khi nghiên cứu các sáng chế, ông xác đi vào xác định những mâu thuẫn kỹ thuật

Hình 9: Contradiction

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG

độ, lực, sức mạnh, …) và 40 phương pháp thực hiện (operator) được gọi là 40 nguyên tắcsáng tạo Ma trận 2 chiều 39x39 là với các tính năng được viết theo cột và dòng dùng để

chỉ mối tương quan giữa từng cặp tính năng, được gọi là Contradiction Matrix

 Undesired result: Những kết quả không mong muốn

 Features to improve: những tính năng muốn cải thiện

Giá trị các ô trong bảng cho biết các giải pháp trong 40 nguyên lý sáng tạo có thể sửdụng

Đứng trước vấn đề cần tìm giải pháp, cần phải nắm rõ những gì mong muốn có và những

hệ lụy dẫn đến, trừu tượng hóa chúng và tìm thấy chúng trong 39 yếu tố/ tính năng Căn

cứ vào những cặp yếu tố/tính năng mâu thuẫn cần giải quyết, sử dụng Contradion Matrix

để tìm ra giải phương pháp tổng quát (các nguyên lý sáng tạo) Ví dụ với cặp “Weight ofmoving object” và “Force”, cái giải pháp khả dĩ là 8, 10, 18, 37

Những giải pháp của trong 40 nguyên lý sáng tạo là những giải pháp mang tính khái quáttrừu tượng cao Để triển khai vào thực tế, đòi hỏi khả năng tư duy, kiến thức của người

1 Weight of moving object

2 Weight of moving object

…

39

…Productivity

37

Hình 10: Contradiction Matrix

giải quyết vấn đề 40 nguyên lý sáng tạo và ma trận mâu thuẫn chỉ làm công tác địnhhướng, chứ không là giải pháp chi tiết cho quá trình giải quyết vấn đề.

II.2.4 TRIZ và khái niệm lý tưởng (Ideal)

“Lý tưởng” định nghĩa một trạng thái hoàn hảo và một kết quả hoàn hảo Nghĩ đến mộtkết quả lý tưởng (Ideal Outcome) là một công cụ tốt giúp hiểu được những vấn đề vànhưng thứ mong muốn đạt được sau khi giải quyết vấn về Sự “Lý tưởng” TRIZ cho phépđịnh hướng và tiềm ra các giải pháp tốt, phá bỏ sức ỳ tâm lý Chỉ ra, mô tả được cái “lýtưởng” là kích thích đầu tiên cho việc giải quyết vấn đề, giúp mọi người suy nghĩ, tư duy

rõ ràng hơn, có định hướng và tập trung vào cái đích cần hướng đến

Khái niệm “lý tưởng” trong TRIZ có bốn vai trò chính:

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG IDEAL

Ultimate goal Primary BenefitSecondary Benefit

IDEAL SYSTEM

Perfect Ideality = functions

No COSTS

No HARMS

All benefits

SYSTEM WE WANT

Ideality = functions

Acceptable COSTS Acceptable HARMS

Specific benefits

Good functionsInsufficient functionsHarmful functions

SYSTEM WE’VE GOT

Một qui trình TRIZ cơ bản gồm có:

II.3 Mô hình kết hợp TRIZ và CPS

Điểm khác biệt lớn nhất giữa TRIZ và CPS là TRIZ cho phép tìm ra giải pháp tối ưungay khi không cần một lượng lớn các ý tưởng ban đầu như CPS Ngoài ra, giữa TRIZ vàCPS có những đặc điểm quan trọng có thể tương hổ cho nhau

Với CPS, chất lượng phụ thuộc nhiều và lượng ý tưởng song không có gì đảm bảo chochất lượng của những ý tưởng đó Với brainstorming, CPS khuyến cáo đưa ra càng nhiều

ý tưởng càng tốt, song trong trường hợp xấu nhất, phần đông các ý tưởng đưa ra là khôngtốt Như vậy, nếu có một giải pháp giúp những ý tưởng đưa ra là chất lượng hơn, thì đó làmột cải tiến đáng kể cho CPS

Với TRIZ, một tập hợp các cứ liệu lịch sử cũng những những hướng dẫn, định hướng,nguyên lý sáng tạo tường minh, là một phương án tốt dùng để đào tạo, nâng cao kỹ năngcho từ thành viên tham dự nhóm CPS Đến lượt mình, các giải pháp của TRIZ là tườngminh, song các thường có nhiều hơn một giải pháp để dẫn đến đích Do đó, nhóm giảipháp TRIZ đưa ra từ một thành viên cần được thảo luận, đào sâu, bàn bạc thêm nếu có

tưởng về hệ thống, sản phẩm, qui trình …

Xác định nguồn tài nguyên sẵn có

Khái quát các vấn đề gặp phải So sánh với những giải pháp chuẩn

Sử dụng TRIZ dự phòng trong trường hợp phân tích sai

Hình 12: qui trình TRIZ cơ bản cho giải quyết vấn đề