تئوری حل مسئله به روش ابداعی

 

هدیه هرسینی

 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی صنایع- دانشگاه تربیت مدرس

دکتر رضا کاظم زاده

 عضو هیئت علمی بخش مهندسی صنایع- دانشگاه تربیت مدرس

 

    کلمه TRIZ مخفف کلمه روسی Teoriya Rasheneniya Izobretatelskikh Zadath میباشد که در انگلیسی به Theory of Inventive Problem Solving ترجمه شده است.

آلتشولرکه از وی به عنوان پدر تکنیک TRIZ یاد شده است، عقیده دارد که مسائل ابداعی همانند هر مسئله مهندسی قابل کدبندی، کلاسه بندی و حل توأم با متد هستند.

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 میدهد.

   این مقاله نشان میدهد که TRIZ برخلاف آنچه در ابتدا به نظر میرسد، یک روش حل مسئله بر اساس ابزارهای روان شناسی از قبیل طوفان ذهنی،کشف، شهود و خلاقیت نیست. بلکه TRIZ همانند سایر تکنیک های مهندسی از قوانین و قواعد خاصی پیروی میکند. بنابراین هر محقق و کارشناسی با پیروی از این روش میتواند به راه حلهای جدید و ابداعی دستیابد.

همچنین این مقاله اساس TRIZ را در 50 کلمه بیان میدارد. اصول و روشهای زیادی در TRIZ وجود دارد که اساس و پیکره آن را تشکیل میدهند. مانند 40 اصل ابتکاری، ماتریس تناقضات آلتشولر،   ARIZ ، تعیین پیشگویانه خطا AFD ، تکامل هدایت شده محصول DPE . ولی تمام این روش ها         خیلی وسیع تر از آنند که جهت درک اساس TRIZ مورد مطاله قرار گیرند.

 

1- مقدمه

   دو دسته مسئله وجود دارد که غالبا ً افراد با آنها مواجه میشوند: مسائلی که دارای راه حل شناخته شده میباشند و مسائلی که هیچ راه حل شناخته شده ای برای آنها وجود ندارد.

دسته اول معمولا ً با استفاده از اطلاعاتی که در کتابها، مقالات و مجلات یافت میشوند و یا با استفاده از دانش و تجربیات متخصصین امر حل میشوند. این گونه مسائل با بکارگیری روشهای مرسوم حل مسئله که در شکل 1 نشان داده شده است قابل حل میباشند. به طوریکه یک مسئله خاص به یک مسئله استاندارد مشابه تبدیل میشود. سپس راه حل استاندارد شناسایی میشود و از آن راه حل مسئله نتیجه میگردد. [1]

   به عنوان مثال، در طراحی یک ماشین برش دوار (مسئله خاص) به یک موتور پر قدرت ولی با سرعت    rpm 100 (دور بر دقیقه) نیاز داریم. در حالیکه اغلب موتورهای AC دارای سرعت rpm 3600          (دور بر دقیقه) میباشند.

   ابتدا مسئله را به مسئله استاندارد مشابه تبدیل میکنیم به طوریکه مسئله استاندارد مشابه آن، چگونگی کاهش سرعت موتور میباشد. راه حل استاندارد مشابه آن استفاده از جعبه دنده میباشد. پس یک جعبه دنده با ابعاد، وزن، دور rpm و گشتاور متناسب با طرحمان طراحی میکنیم.

همان طور که قبلا ً گفته شد دسته دوم مسائلی هستند که دارای راه حل شناخته شده نمیباشند و به آنها مسائل ابداعی اتلاق میشود و ممکن است دارای خواسته ها و نیازهای متناقضی باشند.

   در قرن چهارم، دانشمندان مصری که به آنها پپ گفته میشود، فرضیه ای را مبنی بر وجود علمی به نام علم ابتکاری حل مسائل ابداعی مطرح نمودند. در عصر پیشرفته حاضر، حل مسئله به روش ابداعی، در جرگه علوم روان شناسی که پل ارتباطی بین مغز، بینش ، نوآوری و ابداع است قرار داده میشود. روشهایی نظیر طوفان ذهنی، آزمون و خطا روشهایی از این قبیل میباشند.

   تعداد آزمایشات بر اساس پیچیدگی مسئله متفاوت میباشد. در صورتیکه بتوان راه حل مناسب را با استفاده از تجربیات یک نفر و یا حیطه علمی خاصی نظیر مهندسی مکانیک بدست آورد، تعداد آزمایشات مورد نیاز محدود خواهد بود. در غیر این صورت، مخترع یا مبدع باید از مرزهای دانش و تجربیات خود فراتر رود و به زمینه های علمی دیگری نظیر شیمی یا الکترونیک نیز نظر افکند. بنابراین تعداد آزمایشات بر اساس اینکه مخترع یا مبدع تا چه حدی میتواند در استفاده از ابزار فکری نظیر طوفان ذهنی، اشراق یا دریافت ناگهانی و خلاقیت ماهر شود، افزایش می یابد.

   مشکل بعدی این است که انتقال ابزارهای فکری نظیر تجربه و دریافت ناگهانی به سایر افراد سازمان کاری بس دشوار است. [2]

بنابراین رویکرد بهتری توسط شخصی به نام جنریچ آلتشولر که مبنای آن به جای علم روان شناسی، تکنولوژی و فناوری میباشد، ابداع شد.

 

   او در سال 1926 در اتحاد جماهیر شوروی سابق به دنیا آمد. حس کنجکاوی او در خصوص روشهای حل مسئله، وی را به سمت کشف یک روش استاندارد برای حل مسئله سوق داد. به طور خلاصه آلتشولر به این نتیجه رسید که تئوری ابداع باید در برگیرنده موارد زیر باشد:

 

1.رویه ای سیستماتیک و قدم به قدم باشد.

2.راهنمایی در فضای نامحدود راه حلهای گوناگون در جهت رسیدن به راه حل ایده آل باشد.

3.تکرارپذیر و قابل اطمینان باشد و وابسته به ابزارهای فکری نباشد.

4.به جوهره وجودی دانش ابداع دسترسی داشته باشد.

5.موجب ارتقاء دانش ابداع گردد.

6.مشابه روشهای عمومی حل مسئله باشد تا مبدع بتواند با دنبال کردن آن، مسئله را حل نماید.

   در سال های بعد ، آلتشولر با بررسی بیش از 200,000 اختراع به ثبت رسیده، بدین نتیجه رسید که تمام اختراعات از یک سری قوانین خاص تبعیت میکنند و دارای ویژگی های مشترکی هستند. سپس وی مسائلی ابداعی را مطرح نمود که راه حل بدست آمده برای آنها، مسئله دیگری را نمایان می سازد. مثل افزایش مقاومت یک صفحه فلزی که موجب افزایش وزن آن میگردد.

   او اختراعات موجود را با روش جدیدی به جای طبقه بندی بر اساس صنایع مختلف نظیر خودروسازی، صنایع هوایی و غیره، دسته بندی نمود. وی به این نتیجه رسید که معمولا ً مسائل مختلف با استفاده از 40 اصل ابتکاری مشخص حل میشوند. [3]

2- بحث

پیدایش TRIZ در سال 1946 و به واسطه تحقیقات وسیع آلتشولر و همکارانش در اتحاد جماهیر شوروی سابق می باشد. TRIZ یا تئوری حل مسئله به روش ابداعی، بر اساس این فرضیه که قوانین و اصولی عمومی برای تمام اختراعات و ابداعات وجود دارد بنا نهاده شده است. این فرضیه پایه و اساس اختراعات و ابداعات خلاقانه که در نهایت موجب پیشرفت تکنولوژی میگردند، می باشد. در صورتیکه این قوانین شناسایی و رمز گشایی شوند، می توانند جهت قابل پیشگویی تر شدن فرآیند اختراع و ابداع به انسانها آموخته شوند.

   آلتشولر طبق تحقیقاتی که انجام داد، اختراعات به ثبت رسیده را بر اساس سطح ابتکاری بودنشان             دسته بندی نمود و آنها را جهت دستیابی به قوانین و اصول ابداع مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. در نتیجه این تحقیقات سه ویژگی عمومی زیر را در ابداع شناسایی نمود: [3]

1.مسائل و راه حل های یکسان و عمومی مشترکی بین صنایع و علوم مختلف وجود دارد.

2.سیر تکامل و تحول فنی صنایع و علوم مختلف دارای الگوهای مشترکی هستند.

3.ابداعات گوناگون از نتایج علمی خارج از محدوده ای که در آن قرار دارند استفاده می نمایند.

در کاربری TRIZ از این سه ویژگی در راستای خلق یا ایجاد بهبود در محصول، خدمت و یا سیستم استفاده می گردد.

در TRIZ قوانین زیادی وجود دارد که یکی از آنها قانون افزایش ایده آل گرایی است. این بدان معناست که سیستمها در جهت افزایش درجه ایده آل بودن متحول می شوند و ایده آل گرایی به صورت کسری از مجموع آثار مفید سیستم (Ui Σ ) بر مجموع آثار مضر سیستم (Hj Σ ) تعریف می شود.

   آثارمفید سیستم در برگیرنده تمام نتایج ارزشمند عملکرد سیستم و آثار مضر، در برگیرنده ورودی های ناخواسته سیستم از قبیل هزینه، انرژی، آلودگی و خطرات می باشند.

   ایده آل ترین حالت زمانی رخ میدهد که فقط نتایج سودمند داشته باشیم و آثار زیان آور صفر باشند. بنابراین از نقطه نظر طراحی، مهندسان باید به دنبال سود بیشتر و کاهش هزینه مواد، نیروی کار ، انرژی و به طور کلی آثار مضر سیستم باشند. معمولا ً وقتی در پی افزایش سود هستیم و اقداماتی را در این خصوص انجام میدهیم، در نتیجه آن آثار مضر نیز افزایش می یابند و تناقضاتی مشاهده می گردند.

ناچارا ً برای اصلاح و بهینه نمودن سیستم مجبور به جایگزینی ها و جابجایی هایی می شویم. ولی قانون ایده آل گرایی TRIZ ، طراحی را به سمت حل کردن تناقضات طراحی و یا برطرف کردن هر گونه نیاز به جایگزینی سوق می دهد.

سرانجام نتیجه ایده آل نهایی سیستم یا محصولی خواهد بود که عملکردهای سودمند طرح اولیه را همراه دارد ولی ممکن است همان سیستم یا وسیله اولیه نباشد. می توان از تبدیل ساعتهای مکانیکی فنردار به ساعتهای الکترونیکی و دیجیتالی به عنوان مثالی از تحول و حرکت به سمت ایده آل گرایی نام برد. [3]

مثال: قوطی نوشیدنی

   قوطی را به عنوان یک سیستم مهندسی که با هدف نگه داری نوشیدنی طراحی شده است، در نظر بگیرید. مشخصه های فیزیکی این سیستم شامل وزن قوطی پر شده، فشار داخلی قوطی، استحکام و صلبیت ساختار قوطی میباشد. عمده عملکرد مفید این سیستم نگه داشتن نوشیدنی است. آثار مضر آن شامل هزینه های مواد اولیه و تولید و فضای هدر رفته ناشی از انبارش قوطی میباشد. نتیجه ایده آل، قوطیی است که در صورت چیده شدن سایر قوطی ها بر روی آن بدون آسیب رسیدن به قوطی و نوشیدنی داخلش باقی بماند.

   ارتفاعی که قوطی ها هنگام انبارش بر روی هم چیده می شوند برای ما قابل کنترل نیست. از طرفی قیمت مواد اولیه ما را مجبور به کاهش هزینه های مواد اولیه میکند. جهت این کار باید ضخامت دیواره های قوطی را کاهش دهیم، ولی در این صورت ممکن است قوطی نتواند وزن ناشی از چیدمان سایر قوطی ها را تحمل کند و بنابراین ضخامت دیواره ها باید تا جایی کاهش یابد که قوطی بتواند وزن بار گذاری شده را تحمل کند. این در واقع تناقضی فیزیکی است. به طوریکه اعمال تغییراتی در جهت بهبود یک مشخصه فیزیکی موجب بدتر شدن مشخصه دیگری می شود. اگر بتوانیم این مشکل را حل کنیم به یک سیستم مهندسی ایده آل دست یافته ایم. [4]

 

 

 

نوشته شده در تاریخ سه شنبه 30 شهریور 1389    | توسط: علی عبدالی    | طبقه بندی: مدیریت،     |
نظرات()