TRIZ چیست؟

1- TRIZ چیست؟

واژه TRIZ برگرفته شده از حروف اول کلمات در عبارت روسی «Teoriya Resheniya Izobrototelskikh Zadatch» است که برابر انگلیسی آن عبارت «Theory of Inventive Problem Solving» (با مخفف TIPS) است که به معنای نظریه حل ابداعانه مساله می‌باشد. این دانش در سراسر جهان تحت عنوان TRIZ شناخته می‌شود و متداول شدن این نام به این علت است که بنیانگذار آن، دانشمند خلاقیت‌شناس روسی گنریچ سائولویچ آلتشولر (G.S. Altshuller) می‌باشد.

دانش TRIZ با نامها و عنوانهای توصیف‌گر مختلفی همانند نوآوری نظام‌یافته، خلاقیت اختراعی، فناوری خلاقیت و نوآوری، روش‌شناسی اختراع، الگوریتم اختراع، روش‌شناسی حل مساله‌های ابداعی، روش‌شناسی حل ابتکاری و ابداعانه مساله، مهندسی خلاقیت و نوآوری، روش‌شناسی خلاقیت، خلاقیت‌شناسی اختراع، خلاقیت‌شناسی فناوری و مواردی از این قبیل نامیده می‌شود.

دانش TRIZ می‌تواند در دامنه‌ای از یک طیف مفهومی و گستره‌ای از تعاریف قرار گیرد که یک انتهای آن نوعی جهان‌بینی خلاق یا رویکردی جامع به علوم و فناوری و انتهای دیگر آن انواعی از ابزارهای حل خلاق مساله و فنون خلاقیت و نوآوری را شامل گردد. آلتشولر TRIZ را تحت عنوان علم فناوری خلاقیت و نوآوری می‌داند؛ با نتیجه‌گیری از دیدگاه آلتشولر می توان TRIZ را نوعی علم خلاقیت‌شناسی (Creatology) دانست. یکی از دانشمندان برجسته TRIZ به نام سیمون ساورانسکی این دانش را چنین تعریف کرده است: «TRIZ، یک دانش انسانگرای مبتنی بر روش‌شناسی نظام‌یافته برای حل ابداعانه مساله است.» همچنین برخی صاحبنظران TRIZ را این چنین تعریف می‌کنند: «TRIZ عبارت است از نوعی رویکرد الگوریتمی برای حل ابداعانه مسائل فنی و فناورانه.»

2- ابزارهای TRIZ

اصول و روش های زیادی در TRIZ وجود دارند که اساس و پیکره آن را تشکیل می دهند که در ادامه به طور اجمالی در خصوص برخی از آنها بحث می گردد:

2-1- چهل اصل ابتکاری و ماتریس تناقضات آلتشولر

آلتشولر با بررسی اختراعات مختلف به ثبت رسیده در دنیا 40 اصل ابتکاری را پیشنهاد کرد. این اصول به مهندسان، جهت دستیابی به راه حل ابداعی مناسب کمک می کند. وی ماتریسی از تناقضات برای بدست آوردن اصول منطبق با مسئله و تشخیص این که باید از کدام یک از این 40 اصل استفاده شود، ایجاد نمود. وی در این جدول 39 پارامتر مهندسی نظیر وزن، طول، شفافیت و غیره را در ستونها قرار داد (آثار ثانویه نامطلوب) و پارامترهایی که لازم است بهبود یابند را در ردیف ها قرار داد. در خانه هایی که از تقاطع هر سطر و ستون بدست می آمدند، دو یا سه اصل از اصول 40 گانه ابتکاری را که در به دست آوردن راه حل خلاقانه مورد استفاده قرار می گیرند، قرار داد. در حل مسائل مختلف می توان از این روش استفاده نمود، ولی این روش دارای محدودیتی است و آن این است که کاربران در ابتدا باید مسئله را به صورت پارامترهای 39 گانه مهندسی فرموله کنند. و این روش برای حل مسائل پیچیده کاری وقت گیر و دشوار می باشد.

2-2- الگوریتم برای حل مسئله به روش ابداعی (ARIZ)

این روش رویه ای سیستماتیک جهت شناسایی راه حل ها بدون در نظر گرفتن تناقضات است. بر اساس ماهیت مسئله، تعداد مراحل اجرای آن می تواند از 5 الی 16 مرحله تغییر کند. در این روش ممکن است از یک مسئله فنی غیر واضح و نامعلوم، مسائلی که در لایه های زیرین قرار دارند بیرون آمده و نمایان شوند که برای ما قابل حل می باشند. مراحل پایه ای این رویه عبارتند از:

1. مسئله را فرموله کنید
2. مسئله را به یک مدل تبدیل کنید
3. مدل را تجزیه و تحلیل کنید
4. تناقضات فیزیکی را حل کنید
5. راه حل ایده آل را فرموله کنید

2-3- تعیین پیشگویانه خطا (AFD)

جلوگیری از بروز خطاهای پیش بینی نشده در توسعه و ایجاد یک محصول جدید از اهمیت زیادی برخوردار است. AFD به طور موثر مکانیزم خطا را کشف می کند و سپس احتمال رخداد آن را بررسی می نماید. به وسیله این تکنیک عواملی که سهم به سزایی در رخداد خطا دارند، برطرف می گردند.

2-4- تکامل هدایت شده محصول (DPE)

روش های سنتی پیش بینی سعی دارند که مشخصه های آینده سیستم ها، روش های اجرایی و یا تکنیکها را به وسیله ارزیابی، شبیه سازی و تمایل به ایجاد مدل های احتمالی پیش بینی نمایند. این روشها فقط یک پیش بینی را در اختیار ما می گذارند ولی چگونگی ابداع تکنولوژی پیش بینی شده را به ما نمی دهند. آلتشولر توانست با مطالعه صدها هزار اختراع به ثبت رسیده، 8 الگویی را که نشان دهنده چگونگی توسعه سیستم های تکنولوژیکی طی دوران مختلف بوده اند، مشخص کند. این مطلب بر مبنای مقایسه «چگونه فکر کردن مردم» در مقابل «به چه چیز فکر کردن مردم» بود. DPE مانند نقشه راهی به سوی آینده می باشد که با استفاده از آن (به جای پیش گویی آینده) می توان به طور سیستماتیک تکنولوژی های آینده را ابداع کرد.

3- فواید و کاربردهای TRIZ

با استفاده از دانش TRIZ می توان به نتایج و دستاوردهای متعددی از جمله موارد زیر دست یافت:

1. دستیابی به نوعی نگرش جامع علمی به ابداعات و اختراعات.
2. شکل گیری جنبه های بسیار مهمی از علم خلاقیت شناسی.
3. دستیابی به نوعی جهان بینی خلاق.
4. کشف انواعی از راه حل ها برای مسائل ابداعی یعنی مسائلی که با روش های معمولی متداول راه حل آنها به دست نمی آید.
5. دستیابی به بهترین و موثرترین راه حل ها برای انواع مسائل علمی، فنی، انسانی و اجتماعی.
6. پیش بینی روند ابداعات و اختراعات در آینده (خلاقیت شناسی آینده شناختی)
7. ارائه آموزش های نوین مبتنی بر TRIZ در مدارس و دانشگاه ها (خلاقیت شناسی پرورشی مبتنی بر TRIZ)
8. تسهیل و تسریع روند رشد و توسعه علوم و فناوری.

4- دلایل استفاده از TRIZ

به واسطه وجود محیط رقابتی شدید در دنیا و نیاز مشتری به محصول با کیفیت بالاتر و ارزان تر، نیاز بیشتری به رویکردهای ابداعی در دنیا به وجود آمده است. در حال حاضر فعالیت های علمی باید در سطح بالاتر، با بودجه کمتر و سرعت بیشتری نسبت به گذشته، صورت گیرند. تحقیقات اخیر نشان میدهد که TRIZ بین 70% تا 300% به تولید ایده برای محصولات و خدمات جدید و ایجاد بهبود کیفیت، سرعت می بخشد. TRIZ تکنیکهای مهندسی و تئوری های علمی را به سمت یک چارچوب سوق می دهد. متبحر شدن در فرآیند TRIZ، فقط این نیست که تیم فنی تمام پتانسیل موجودشان را شناسایی کنند، بلکه TRIZ در ابتدا به آنها یاد آوری می کند که چرا آنها مهندس یا دانشمند بودن را برگزیده اند. TRIZ از راه های مختلفی به این هدف می رسد. یکی از مهمترین راهها این است که ما را برای یافتن راه حل مسئله مان، به نظر افکندن به زمینه های خارج از دانش، تجربه، سازمان، متخصصین و حتی خارج از صنعت خود تشویق می کند (هرچند که این روش برای ما و سازمان مان غیر معمول می باشد).

بکارگیری TRIZ یعنی بازگشت به اصول اولیه، ولی معمولا ً در این راه از اصول، علوم و راه حل های مهندسی که برای ما آشنا نیستند استفاده می نماییم. این فرآیند با تجزیه تمام مسائل به وظایف بنیادی طراحی شان و با القاء درک کاملی از اساس مسئله ای که با آن دست به گریبانیم ساده میگردد. با بکارگیری TRIZ ما در مسیر یافتن راه حل ها قرار می گیریم و در می یابیم که چگونه دیگران مشکلات مشابهی را در تمام زمینه های علمی و مهندسی بدین وسیله حل نموده اند.

با بکارگیری TRIZ میتوانیم با یک روش سیستماتیک به عصاره و چکیده تمام راه حل های مسائلی که بشریت با آنها روبرو بوده است، دسترسی پیدا کنیم. و با توجه به مفهوم TRIZ در می یابیم که تمام مسائل قبلا ً به طریقی حل شده اند. مطمئنا ً در صورت عدم استفاده از TRIZ زمان زیادی هدر خواهد رفت. درست مثل اینکه به جای کشف راه حل هوشمندانه ای برای بهبود بخشیدن به عملکرد چرخ، آن را دوباره اختراع کنیم. TRIZ ما را به سمت راه حل هایی که نیاز داریم، راه حل هایی که وجود دارند و راه حل هایی که ابداعی هستند ولی بدون TRIZ معمولا ً امکان درک آنها را نداریم، هدایت می کند.

ضمنا ً، بررسی اساس تمام ابداعات و اختراعات به ثبت رسیده در جهان نشان می دهد که هزاران ساعت نیروی انسانی صرف حل مسائل مشابهی شده است که انسانها در زمینه های مختلفی با آن سر در گریبان بوده اند و در نهایت پس از حل آنها، به نتایج مشابهی دست یافته اند. آنچه که TRIZ انجام می دهد این است که با طبقه بندی این راه حل های هوشمندانه، راه های ابداعی حل هر مسئله ای را شناسایی می کند.

5- تناقض

5-1- مفهوم تناقض

در دانش TRIZ مفهوم تناقض از مفاهیم بنیادی و اصلی است. منظور از تناقض دو ویژگی یا وضعیت متعارض یا متضاد با یکدیگر می باشد. اگر چنانچه بین دو ویژگی یک سیستم حالت تضاد و ضد و نقیض بودن وجود داشته باشد یعنی ایجاد تغییر مثبت در یک ویژگی (مثلا افزایش کیفیت یک محصول) منجر به ایجاد تغییر منفی در یک ویژگی دیگر (مثلا ازدیاد قیمت محصول) بشود در این صورت سیستم دچار تناقض می باشد. دانش TRIZ بیان می دارد که مسئله ابداعی با وجود نوعی تناقض همراه است و حل مسئله (مثلا اختراع) هنگامی روی می دهد که این تناقض برطرف شود. یکی از مهم ترین نقش های TRIZ، شناسائی و تحلیل تناقض ها و ارائه راهکارهای بر طرف نمودن آن می باشد.

برای شرح بهتر مفهوم تناقض به این مثال توجه کنید: یکی از مهم ترین مسئله های باز (مسئله ابداعی یا غیر معمولی) در حوزه سلامت انسان و پزشکی ناشی از بیماری سرطان است که در اثر آن سیستم بخشی از سلول ها از تعادل خارج شده و به رشد غیر معمولی دچار می شوند. رویکرد کلی درمانی (مثل شیمی درمانی یا پرتودرمانی) بر آن است که جلوی رشد غیر اصولی سلول های غیر متعادل به طریقی گرفته شده و از بین بروند. در این موضوع این تناقض اصلی وجود دارد که دارو یا پرتو دارای تاثیر مثبت بر سلول های سرطانی (توقف رشد و از بین رفتن سلول های سرطانی) و تاثیر منفی بر سلول های سالم (آسیب به سلول های سالم) می باشد. انتظار می رود چنانچه این تناقض برطرف شود آنگاه داروی قاطع درمان این بیماری نیز ابداع یا کشف گردیده و به عبارتی مسئله مذکور حل شده است.

5-2- انواع تناقض

در دانش TRIZ به منظور شناخت بهتر، انواع تناقض ها به دو دسته اصلی تقسیم شده اند. بنابراین هر مسئله ابداعی ممکن است با یک یا چند نوع از تناقض ها همراه باشد.

5-2-1- تناقض یا تضاد فنی (Technical Contradiction)

منظور از تناقض فنی در یک سیستم فنی «وجود یک رابطه متضاد و ضد و نقیض بین دو ویژگی یک سیستم یعنی تعارض بین دو زیر سیستم آن» می باشد. درسیستمی که تناقض وجود دارد یک تغییر مثبت در یک زیرسیستم، منجر به بروز یک نتیجه منفی در زیر سیستم دیگر می شود. مسئله ابداعی، مسئله ای است که دارای تناقض بوده و حل آن مستلزم رفع وضعیت تناقض است، به عبارتی راه حل مسئله ابداعی در واقع راه حل رفع تناقض می باشد.

مثال های زیر بیانگر تناقض یا تضاد فنی می باشند:

• افزایش کیفیت عامل A در سیستم، منجر می شود به کاهش کیفیت عامل B در همان سیستم
• افزایش قطر لوله (افزایش استحکام)، منجر می شود به افزایش وزن لوله
• افزایش سرعت خودرو، منجر می شود به افزایش مصرف سوخت
• افزایش کیفیت محصول X، منجر می شود به افزایش قیمت آن

5-2-2- تناقض یا تضاد فیزیکی (Physical Contradiction)

منظور از تناقض یا تضاد فیزیکی وجود همزمان هماهنگی و تعارض می باشد. در این حالت ایجاد تغییر در یک زیر سیستم به طور همزمان از یک طرف منجر به ایجاد یک نتیجه مثبت و در عین حال از طرف دیگر منجر به بروز یک نتیجه منفی می شود.

حل مسئله با استفاده از روش تریز

حل مسئله موضوعی است که طبیعتا هر فرد در زندگی خود با آن مواجه می گردد. به عبارت دیگر هر انسانی با چالش ها و مشکلات گوناگونی دست به گریبان است و برای حل مسائل خود از روش های مختلفی بهره می گیرد. تجربه، یادگیری از افراد دیگر، مطالعه، تفکر و مواردی از این دست از جمله روش هایی هستند که می توانند در فرآیند حل مسئله مورد استفاده قرار گیرند.

البته در سازمان ها و شرکت ها که مسئله رقابت وجود دارد و بالطبع مسائل باید به صورت دقیق تر و علمی تر حل شوند از تکنیک ها و روش های علمی برای حل مسائل استفاده می شود. برای مثال روش طوفان فکری یکی از روش های متداول حل مسئله و خلاقیت است که با بهره گیری از ایده ها و نظرات افراد مختلف حاضر در جلسه سعی در ایجاد خلاقیت دارد. به طور کلی روش های خلاقیت به دو صورت ساختار یافته و غیرساختار یافته وجود دارند. منظور از روش های ساختاریافته روش هایی هستند که خلاقیت به صورت سیستماتیک و نظام مند اتفاق می افتد. از سوی دیگر، روش های غیرساختار یافته بر خلاقیت بر مبنای ایجاد ایده به صورت ناخودآگاه تمرکز دارند. در این مقاله به یکی از روش های حل مسئله خلاقانه ساختار یافته یعنی روش تریز پرداخته می شود.

تریز که بر اساس مطالعات ثبت اختراعات گوناگون تدوین گردیده است برای اولین بار توسط فردی به نام گنریچ آلتشولر مطرح گردید. تریز روشی است که می تواند در حل مسائل گوناگون مورد بهره برداری قرار گیرد. یکی از مفاهیم بنیادین تریز منشور تریز است که نقش کلیدی در حل مسئله دارد (شکل زیر).

منشور تریز در واقع گام هایی برای حل مسئله ارائه می نماید. چهار گام در فرآیند حل مسئله تریز وجود دارد که عبارتند از: شناسایی مسئله خاص، مفهوم سازی مسئله خاص، شناسایی راه حل مفهومی و شناسایی راه حل خاص. تریز یک سری ابزار در اختیار دارد که می توانند به صورت جداگانه در هر یک از گام های مذکور مورد استفاده قرار گیرند. در این نوشتار برای حل مسئله دو ابزار تریز یعنی ماتریس تناقض و 40 اصل حل مسئله معرفی گردیده اند.

همانطور که اشاره گردید اولین گام از منشور تریز شناسایی مسئله خاص می باشد. برای مثال اگر پای یک فرد شکسته باشد و وی بخواهد که راه برود در حقیقت با یک مسئله خاص روبرو شده است (به سختی راه رفتن). در تریز یک ابزار وجود دارد به نام ماتریس تناقض. تناقض بیان می کند که در یک مسئله پیچیده یک تناقض وجود دارد. به طور کلی دو نوع تناقض در مسائل مختلف وجود دارد: تناقض فنی و تناقض فیزیکی. تناقض فنی هنگامی رخ می دهد که بخواهیم یک عامل را بهبود بخشیم اما عاملی دیگر تنزل می یابد (برای مثال، افزایش قدرت موتور و افزایش وزن موتور). در تناقض فیزیکی مد نظر است که دو عامل متضاد به صورت همزمان در سیستم مورد نظر وجود داشته باشند (برای مثال تولید یک یخچال کوچک و در عین حال جادار). البته در این مقاله تنها به تناقض فنی پرداخته شده است. به منظور مدل سازی مسئله خاص باید عواملی که متضاد هستند شناسایی گردند و در گام بعد به صورت مفهومی در آورده شوند. در این مرحله لزوما لازم نیست که از ادبیات خاصی برای شناسایی عوامل تناقض استفاده کرد بلکه آنچه که اهمیت دارد شناسایی درست عوامل تناقض است. در مراحل بعدی ضروری است که عوامل شناسایی شده به زبان عام و مفهومی تبدیل گردند تا بتوان راه حل های مفهومی برای آنها پیدا کرد.

در قسمت قبل اشاره گردید که برای شناسایی راه حل های مناسب برای یک مسئله لازم است که تناقضات شناسایی شده مفهوم سازی گردند. قبل از مفهوم سازی بهتر است که با واژه های مفهوم و ایده آشنا شویم. مفهوم عبارت است از روش کلی انجام یک کار و ایده عبارت است از تحقق بخشیدن آن روش کلی در عمل. برای مثال وقتی می گوییم پختن تخم مرغ این یک مفهوم است زیرا پختن تخم مرغ به خودی خود معنایی ندارد (به دلیل اینکه مشخص نشده است منظور کدام یک از موارد نیمرو، املت، تخم مرغ آبپز و ... است). اما وقتی می گوییم پختن نیمرو این یک ایده است چون روش عملی پختن تخم مرغ می باشد و می توان آن را در دنیای واقعی تحقق بخشید. مفهوم سازی اهمیت ویژه ای در حل مسائل دارد زیرا باعث می شود که سایر افراد نیز مسئله خاص ما را درک کنند و بدین ترتیب در امر یافتن راه حل های مناسب تسریع حاصل گردد. نکته ای که در اینجا قابل ذکر است این است که در تریز باید مسائل خاص را به مسائل مفهومی تبدیل نمود زیرا مفهوم سازی مسئله مقدمه یافتن راه حل مفهومی می باشد. در تریز پارامترهایی وجود دارند که عام هستند و به نوعی می توان تناقضات شناسایی شده را به صورت مفهومی شناسایی نمود. این موارد به پارامترهای 39 گانه معروف هستند و به صورت بالقوه در همه مسائل وجود دارند. پارامترهای مذکور در یک ماتریس متقاطع گردآوری شده اند و با مدل سازی مسئله و نگاه به ماتریس متقاطع می توان به راه حل های مفهومی برای حل مسئله مزبور دست یافت.

همانطور که در قسمت قبل اشاره گردید مفهوم سازی مسئله خاص از اهمیت ویژه ای برخوردار است. حال بعد از مفهوم سازی، نوبت به یافتن راه حل های مفهومی می رسد. در تریز یک ابزار به نام 40 اصل نوآورانه وجود دارد که به نوعی روش های مفهومی حل مسئله می باشند. همانگونه که اشاره گردید ماتریس تنقاضات می تواند برای یافتن اصول راهنمای حل مسئله مورد استفاده قرار گیرد. نحوه کار بدین شکل است که در هر یک از خانه های حاصل از تقاطع دو به دوی پارامترها یک سری اصول برای آن تناقض معرفی شده اند. به عبارت دیگر، به ازای هر تناقض عدد هایی در هر یک از خانه ها معرفی شده اند که نشانگر شماره اصل حل مسئله مزبور می باشند (عدد ها بین 1 تا 40 هستند).

پس از یافتن اصول راهنمای اختصاصی حل مسئله، نوبت به یافتن راه حل های اختصاصی می رسد. در این قسمت آنچه که اهمیت دارد این است که راه حل عام معرفی شده به نوعی در سیستم موجود در نظر گرفته شده و راه حل اختصاصی شناسایی گردد. به عبارت دیگر، این مرحله بر عکس مرحله مفهوم سازی می باشد. یعنی باید یک مفهوم شناسایی شده (راه حل عام) به یک ایده (راه حل خاص) تبدیل گردد. این مرحله یکی از مهم ترین مراحل حل مسئله و خلاقیت است زیرا به نوعی نشان دهنده خروجی فرآیند حل مسئله می باشد. شایان ذکر است راه حل های خاصی که از این طریق حاصل می گردند نباید بیهوده تلقی گردند زیرا ممکن است ایده هایی باشند که نتایج شگرفی رقم می زنند. لذا در این مرحله هر چه راه حل های بیشتری به دست آید نتیجه کار بهتر بوده است و به صورت بالقوه ایده های مناسب تری حاصل می گردد.

در پایان، برای روشن تر شدن موضوع یک مثال عملی از فرآیند حل مسئله تریز ارائه می گردد.

مثال: جارویی مد نظر است که سطح وسیع تری از زمین را پوشش داده و جارو کند.

مسئله خاص (تناقض فنی): افزایش سطح جارو کردن (بهبود) و افزایش وزن جارو (تنزل)

مسئله مفهومی (با استفاده از 39 پارمتر تریز): بهبود سطح جسم متحرک (سطوح زمین) و تنزل یافتن وزن جسم متحرک (جارو)

راه حل مفهومی (با استفاده از ماتریس تناقضات): اصول 2، 4، 17 و 29

راه حل خاص:

اصل 2 حل مسئله: از بین بردن

• از بین بردن مشکل
• تنها استفاده از موارد مورد نیاز

راه حل خاص با استفاده از اصل 2: استفاده از جاروی منعطف (باز و بسته شدن در هنگام نیاز)

اصل 4 حل مسئله: عدم تقارن

• تغییر شکل یک جسم از متقارن به نامتقارن
• تغییر شکل یک جسم به منظور متناسب سازی با عدم تقارن خارجی
• اگر یک سیستم نامتقارن است آن را نامتقارن تر نمایید

راه حل خاص با استفاده از اصل 4: استفاده از جاروی نامتقارن

اصل 17 حل مسئله: حرکت از یک بعد به دو بعد و از دو بعد به سه بعد

• حرکت از ساختار یک لایه ای به ساختار چندلایه ای
• قرار دادن یک جسم بر روی بعد دیگر آن
• استفاده از بعد دیگر یک جسم

راه حل خاص با استفاده از اصل 17: استفاده از جاروی افقی

اصل 29 حل مسئله: پنوماتیک و هیدرولیک

• استفاده از قطعات گازی و مایع به جای قطعات جامد
• استفاده از قوانین انعطاف پذیر به جای قوانین سخت و رسمی

راه حل خاص با استفاده از اصل 29: استفاده از فشار گاز به جای مویی (جامد) جارو