ТРИЗ: Эффективные методики для достижения конкурентных преимуществ

Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) — это система методов и инструментов, направленных на решение технических и социальных задач. Она основана на утверждении, что любая проблема может быть решена путем анализа ее структуры и поиска противоречий. Главная цель — научить людей мыслить нестандартно и находить новые подходы к решению проблем.

Теория разработана инженером и изобретателем Генрихом Альтшуллером в середине двадцатого века в СССР. Альтшуллер начал свою работу в области изобретательства в 1946 году и вскоре пришел к выводу, что успешные разработки имеют определенные общие закономерности и принципы.

Рассмотрим основные этапы развития теории.

1. В начале 1940-х годов Генрих Альтшуллер начал заниматься анализом патентов и изучением успешных технических решений. Он и его коллеги провели обширное исследование тысяч патентов, что позволило выявить общие закономерности в развитии технических систем.

2. В 1969-м году вышла книга «Алгоритм изобретения», где были представлены первые концепции методики анализа и создания инновационных решений. В последующие годы Альтшуллер и его коллеги развивали и уточняли методику, внедряли новые принципы и инструменты, основываясь на анализе тысяч патентов и примеров успешных изобретений. Книга несколько раз переиздавалась.

3. С начала 1960-х годов ТРИЗ стала системой, применяемой в различных отраслях промышленности Советского Союза для стимулирования инновационной деятельности и улучшения технических процессов. В 1970-х годах ТРИЗ начала привлекать внимание за пределами СССР, становясь объектом международного интереса.

4. В начале 1990-х годов ТРИЗ стала доступной для мирового сообщества, что привело к ее дальнейшему развитию и адаптации в различных странах и отраслях. Современные разработки включают в себя не только методологию для решения технических проблем, но и расширение ее применения на уровне стратегического управления и инновационного развития.

ТРИЗ продолжает развиваться и находить свое применение в различных областях науки, техники и бизнеса, оставаясь важным инструментом для поиска и внедрения инноваций в мировой практике.

Основная цель ТРИЗ — помочь людям находить решения проблем, которые раньше казались неразрешимыми. Пути достижения следующие.

1. Устранение противоречий, возникающих в процессе разработки новых продуктов или технологий.

2. Развитие креативного мышления у специалистов. Методология предлагает различные инструменты и приемы, помогающие генерировать идеи и находить нестандартные решения.

3. Систематизация инновационного процесса. ТРИЗ предлагает структурированный подход к решению проблем, а также набор методов и инструментов, которые помогают организовать процесс поиска решений.

4. Оптимальное использование ресурсов — как материальных, так и знаний, навыков и опыта команды.

5. Создание инновационных продуктов и технологий, которые соответствуют требованиям рынка и потребителей.

Теория решения изобретательских задач предоставляет системный подход к поиску и реализации инновационных решений, позволяя преодолевать технические противоречия и создавать конкурентоспособные продукты.

Главный принцип ТРИЗ можно сформулировать следующим образом: для решения проблемы правильно поставьте задачу и найдите противоречие, которое мешает ее устранить. Рассмотрим основные концепции этой теории.

Изобретательская задача

Изобретательская задача — основная единица анализа в этой теории. Это не просто любая проблема, требующая решения, а особый тип задачи, связанный с изобретательством и требующий применения творческих методов и подходов. Изобретательские задачи, как правило, характеризуются высокой степенью новизны и сложности.

Эти проблемы не могут быть решены методами, которые обычно применяются для стандартных технических или управленческих задач. Они требуют:

• новых подходов: стандартные решения часто оказываются бессильными перед изобретательскими задачами, так как они содержат элементы новизны, с которыми традиционные методы просто не справляются;
• креативного мышления: для решения таких задач требуется не только знания в предметной области, но и способность мыслить нестандартно, находить неожиданные связи и использовать имеющиеся ресурсы необычным образом;
• глубокого анализа противоречий: часто изобретательские задачи содержат противоречия, которые нужно разрешить. Это могут быть противоречия между различными характеристиками системы, которую пытаются улучшить, или между требованиями разных заинтересованных сторон.

Один из известных примеров изобретательской задачи: как улучшить устойчивость небоскребов к землетрясениям? Проблема не может быть решена простым увеличением прочности материалов, так как это сделает здание слишком тяжелым и дорогим. Необходимо найти креативное решение, которое бы обеспечило высокую устойчивость к землетрясениям, не увеличивая при этом вес и стоимость строительства.

В целом решение изобретательских задач требует систематического подхода и глубокого анализа. Но благодаря методам и инструментам ТРИЗ этот процесс становится управляемым и предсказуемым.

Идеальный конечный результат (ИКР)

Идеальный конечный результат — одна из центральных концепций теории решения изобретательских задач.

ИКР можно определить как состояние системы, при котором задача решается сама собой, без дополнительных затрат и нежелательных последствий. Идеальный результат обладает следующими характеристиками.

1. Полное устранение недостатков: все проблемы и противоречия системы решены.

2. Максимальное использование имеющихся ресурсов: никаких дополнительных вложений не требуется, все решения достигаются за счет внутренних ресурсов системы.

3. Простота и экономичность: идеальное решение не требует сложных и дорогих технологий или процессов.

Чтобы лучше понять концепцию ИКР, рассмотрим несколько примеров.

1. Медицина. ИКР в этой сфере может быть представлен как лечение, при котором болезнь исчезает без использования лекарств, операций или длительного лечения, просто благодаря естественным процессам организма.

2. Промышленность. В производстве идеальным конечным результатом может быть автоматическая линия, которая не требует участия человека для контроля и настройки, работает безотказно и использует минимум энергии и материалов.

3. Образование. Здесь ИКР может выглядеть как процесс обучения, в котором каждый студент получает знания и навыки без дополнительного контроля и мотивации со стороны преподавателя, а только благодаря идеально организованной учебной среде и методике.

ИКР помогает инженерам и изобретателям направлять свои усилия на поиск наиболее эффективных и простых решений. Его применение позволяет:

• избежать излишних затрат. Стремление к идеалу помогает не тратить ресурсы на половинчатые решения;
• повысить инновационность. Поиск идеальных решений стимулирует креативное мышление и открывает новые возможности для инноваций;
• улучшить качество решений. Идеальные решения всегда стремятся к максимальной эффективности.

Противоречия в ТРИЗ: виды

В теории выделяют несколько видов противоречий. Рассмотрим их подробнее.

Административное

Эти противоречия возникают при управлении ресурсами и организации работы. Например, когда нужно увеличить производительность труда, но при этом сохранить качество продукции.

Техническое

Возникает при создании новых продуктов или улучшении существующих. Например, когда нужно уменьшить вес конструкции, но при этом увеличить ее прочность.

Физическое

Противоречия возникают при изучении физических явлений и использовании их для решения проблем. Например, когда нужно использовать энергию, но при этом избежать ее потерь. Самое сложное противоречие — упирается в физические законы природы.

Когда при решении задачи выявляют и устраняют противоречия, стремятся к одному из трех вариантов результата:

• все должно остаться так, как было;
• должно исчезнуть ненужное качество;
• должно появиться новое, полезное качество.

Устранение противоречий в ТРИЗ должно привести к идеальному конечному результату.

Ресурсы в ТРИЗ

Под ресурсами понимаются все элементы системы и окружающей среды, которые могут быть использованы для устранения противоречий. Их правильное выявление и использование позволяет находить инновационные решения без необходимости кардинальных изменений системы.

Ресурсы в ТРИЗ делятся на следующие категории:

• материальные: сюда входят все физические объекты и вещества, которые можно использовать или модифицировать для достижения цели;
• энергетические: это различные виды энергии;
• информационные: включают данные, знания, алгоритмы и методы, которые могут быть применены для анализа и решения задачи;
• пространственные: ресурсы, связанные с пространственным расположением и объемом, которые могут быть задействованы для улучшения системы;
• временные: интервалы и последовательности событий, которые можно использовать для оптимизации процессов;
• функциональные: различные действия, которые уже выполняет система, их могут начать использовать по-новому или улучшить;
• системные: включают в себя ресурсы, связанные с организацией системы и взаимодействием между ее элементами.

Правильное выявление и использование ресурсов позволяет существенно повысить эффективность работы системы, снизить затраты и найти уникальные пути решения изобретательских задач.

Основу теории составляют сорок приемов, разработанных для систематического и инновационного решения проблем. Эти приемы охватывают широкий спектр методов, включая сегментацию, локальное качество, асимметрию, объединение, универсальность, принцип «матрешки» и т. д. Рассмотрим некоторые из них.

Принцип дробления

Разделение системы или ее компонентов на более мелкие части для повышения гибкости и управляемости. Например, большая деталь может быть разделена на несколько маленьких, чтобы облегчить их замену или настройку.

Принцип вынесения

Отделение мешающих или вредных частей и вынос их за пределы основной системы. Это позволяет улучшить характеристики, избегая при этом нежелательных эффектов. Например, можно вынести тепло или шум, создаваемый механизмом, за пределы рабочей зоны.

Принцип местного качества

Изменение структуры или свойств системы таким образом, чтобы каждая часть выполняла свою специфическую функцию с максимальной эффективностью. Например, использование разных материалов или форм для различных элементов конструкции.

Принцип копирования

Использование уже существующих идей для решения новых задач. Позволяет сократить время разработки новых продуктов или технологий и уменьшить риск возникновения ошибок.

Прием постоянства полезного действия

Заключается в необходимости поддерживать выполнение полезной функции системы на постоянном уровне, несмотря на изменяющиеся условия. Например, использовать термостат для поддержания постоянной температуры или регуляторы напряжения для стабилизации электрического тока в системе.

В арсенале теории имеется большое количество методов поиска решений, которые могут применять изобретатели и специалисты. Рассмотрим некоторые из них.

1. Мозговой штурм

Группа людей собирается вместе и предлагает различные варианты решения задачи. Приветствуются все идеи, даже самые невероятные.

2. Метод фокальных объектов

Фокальный объект — тот, который находится в фокусе внимания. Команда выбирает случайные объекты, а их свойства переносит и применяет на элементы системы.

3. Морфологический анализ

Из задачи выделяют отдельные компоненты и ищут решения для них. Затем все эти решения систематизируют и комбинируют между собой в работе.

4. Метод аналогий

Сравнивают элементы системы и ищут между ними сходства.

5. Метод Робинзона

В системе выделяют один элемент и ищут для него максимальное количество способов использования.

Специально разработанный для изобретателей алгоритм предлагает такую последовательность действий:

• ясно опишите цель своего изобретения;
• подробно изучите систему и ее свойства;
• определите противоречие, которое мешает выполнению задачи;
• сформулируйте ИКР;
• определите, какие имеются ресурсы для достижения ИКР;
• выберите оптимальные приемы действий;
• оцените, насколько предложенное решение приводит к ИКР.

Руководствуясь этим алгоритмом, вы сможете успешно интегрировать ТРИЗ в свои проекты.

Теорию можно применять в различных областях. Рассмотрим несколько примеров.

1. В педагогике

Применение методов и инструментов ТРИЗ в образовательном процессе помогает сделать обучение более интересным, эффективным и продуктивным.

Рассмотрим подробнее примеры использования ТРИЗ в различных учебных предметах.

1. В математике. Использование ТРИЗ для решения сложных задач и уравнений, генерация различных подходов к решению одной и той же задачи, применение метода девяти экранов для анализа математических проблем.

2. В физике. Объяснение физических явлений и законов с использованием метода маленьких человечков.

3. В химии. Анализ реакций с помощью метода ресурсного анализа, применение метода устранения противоречий для оптимизации экспериментов.

4. В истории. Использование метода девяти экранов для анализа исторических событий и их причинно-следственных связей, обсуждение альтернативных сценариев развития исторических событий.

5. В литературе. Генерация новых идей для написания сочинений и творческих работ, анализ литературных произведений с точки зрения противоречий и их решений.

Ирина Орлова, кандидат технических наук, маркетолог, поделилась своим опытом: «В нашей онлайн-школе мы столкнулись с проблемой потери мотивации у учеников. В начале обучения учащиеся очень заряжены итальянским языком, начинают говорить первые фразы. Но со временем многие остывали, как только встречали некоторые трудности или понимали, что заниматься нужно самостоятельно. И здесь возникло противоречие. С одной стороны, нужно добавлять интерактивности урокам, чтобы был постоянный контакт с учениками, и они не забрасывали обучение. Но с другой стороны, преподавателям пришлось бы тратить больше времени, что увеличило бы их нагрузку».

Эксперт отметила, решение проблемы они нашли благодаря ТРИЗ. «Создали бота, который ежедневно разными фразами напоминает ученикам о необходимости заниматься. Прописали много вариантов фраз — от ласковых до строгих, но с юмором, чтобы разнообразить взаимодействие с учениками. Также встроили в бот ссылки на уроки и задания. Обучающимся не нужно искать информацию в другом месте. В результате вовлеченность в учебный процесс улучшилась, а с ним и мотивация выросла. При этом дополнительных затрат ресурсов преподавателей не потребовалось. Технология ТРИЗ помогает учащимся осваивать учебный материал эффективно и продуктивно, развивать умения работать в команде и находить нестандартные решения», — рассказала Ирина Орлова.

2. В бизнесе

В бизнесе ТРИЗ может использоваться для создания новых продуктов или улучшения существующих, а также для управления ресурсами и организации работы.

Примеры успешного применения ТРИЗ в бизнесе:

• Samsung: использование для разработки новых моделей смартфонов и бытовой техники позволило компании занять лидирующие позиции на рынке;
• Procter & Gamble: использование для оптимизации производственных процессов и разработки новых продуктов позволило снизить затраты и увеличить прибыль;
• Siemens: применяется для улучшения инженерных решений и разработки инновационных продуктов в области энергетики и автоматизации.

Применение ТРИЗ в бизнесе помогает компаниям развивать инновационные продукты и услуги, оптимизировать процессы и повышать свою конкурентоспособность.

3. В информационных технологиях

В этой сфере ТРИЗ может использоваться для решения проблем, связанных с разработкой программного обеспечения и оптимизацией процессов обработки данных.

Основными направлениями применения ТРИЗ в IT считаются:

• оптимизация кода и архитектуры программных систем. Использование методов ТРИЗ для выявления и устранения избыточности в коде приводит к улучшению производительности и уменьшению потребления ресурсов;
• разработка пользовательских интерфейсов. Создаются интуитивные и удобные интерфейсы, которые учитывают потребности пользователей и минимизируют ошибки;
• инновационные подходы к обработке данных. Методы ТРИЗ применяются для разработки новых алгоритмов обработки данных, которые позволяют быстрее и эффективнее анализировать большие объемы информации.

Применение ТРИЗ в информационных технологиях позволяет оптимизировать процессы разработки, повысить уровень информационной безопасности и создавать инновационные решения.

4. В строительстве

Изобретательская задача по устойчивости небоскребов — это классический пример применения ТРИЗ для решения технических противоречий.

Рассмотрим ее подробнее. Проблема: небоскребы подвержены воздействию сильных ветров и сейсмической активности, что может вызывать значительные колебания верхних этажей. Эти колебания вызывают дискомфорт для находящихся в здании и представляют опасность для его конструкции.

Традиционные методы: ранее для повышения устойчивости небоскребов использовались методы увеличения массы здания (например, за счет утяжеленных фундаментов) и усиления конструкции (например, добавление ребер жесткости). Однако эти методы имеют свои недостатки: увеличение стоимости и сложности строительства, а также ограниченная эффективность при экстремальных воздействиях.

Одним из известных решений этой задачи методами ТРИЗ считается использование системы активных демпферов для уменьшения колебаний и повышения устойчивости зданий. Идея заключается в использовании механизмов, которые активно противодействуют колебаниям здания. Эти системы могут включать в себя: маятниковые, гидравлические и электромеханические демпферы.

Устройства работают следующим образом.

1. Сенсоры в реальном времени отслеживают колебания здания, фиксируя их амплитуду и частоту.

2. Система управления анализирует данные сенсоров и определяет необходимые корректирующие действия.

3. Активные демпферы приводятся в действие, создавая силы, противоположные направлению колебаний.

Применение принципов ТРИЗ при проектировании высотных зданий позволило определить пути решения сложной задачи обеспечения их устойчивости и безопасности для различных проектов и условий строительства.

Существует множество игр и упражнений, разработанных на основе ТРИЗ и развивающих креативное мышление. Игры помогают не только осваивать теорию, но и применять ее в различных ситуациях.

Вот некоторые игры для самых маленьких будущих изобретателей:

• Маша-Растеряша — развивает творческое мышление и речь;.
• Цветные льдинки — подвижная игра дает понимание явления диффузии на доступном для детского восприятия уровне;
• Аукцион — учит детей находить дополнительные возможности использования различных вещей и предметов в придачу к основным функциям;
• В стране Котландии — настольная игра развивает речевые навыки у детей 4—8 лет.

Взрослым же предлагают такие игры:

• Креативный мозговой штурм. Участники выбирают конкретную задачу и применяют различные инструменты ТРИЗ для генерации идей;
• Системный анализ. Необходимо выявить противоречия в существующей системе или продукте;
• Патентный анализ. Нужно определить, какие принципы были использованы в каждом заранее выбранном патенте и как можно улучшить или адаптировать эти идеи для решения своих задач;
• Картинки будущего. Участники рисуют свои идеи о том, как может выглядеть решение проблемы через несколько лет, а затем обсуждают, какие технологии и принципы ТРИЗ могут помочь достичь этого;
• Эволюция идей. Нужно улучшить выбранную идею, применяя различные принципы эволюции из ТРИЗ.

Ирина Орлова дала рекомендации по поводу использования этой технологии. Эксперт отметила, что если в вашей компании назрела необходимость в каких-либо изменениях, решении проблем, то необходимо выполнить следующие шаги для применения системы ТРИЗ.

1. Выявите проблемы и узкие места. Выясните, какие есть противоречия.

2. Проанализируйте причины проблемы.

3. Подготовьте гипотезы о том, как решить проблему. В процессе поиска решения пересмотрите все сорок стандартных приемов ТРИЗ. Заодно проведите мозговой штурм с сотрудниками — накидайте любые варианты выхода из ситуации, пусть даже странные, нелепые и смешные. Вполне возможно, что самый неожиданный вариант может быть адаптирован к конкретному случаю.

4. Выберите одну или несколько гипотез, по очереди внедряйте каждое из выработанных решений и оценивайте, как они влияют на работу всей системы.

«Применение ТРИЗ в вашей компании поможет решать сложные задачи, часто изобретательские, инновационные, тратить на них как можно меньше времени и избегать лишних проб и ошибок», — подытожила эксперт.

ТРИЗ представляет собой мощный инструмент для системного подхода к инновациям и решению сложных проблем. Чтобы максимально эффективно использовать технологию в своей практике, важно помнить следующие ключевые моменты.

1. Теория решения изобретательских задач предлагает структурированную методологию (системный подход) для анализа и решения сложных проблем, что помогает избегать случайного поиска решений.

2. Одним из ключевых ее элементов считается выявление и устранение технических и физических противоречий, что часто приводит к инновационным решениям.

3. ТРИЗ включает инструменты для анализа закономерностей развития технических систем. Это позволяет предсказывать будущее развитие и избегать тупиковых решений.

4. Методология учит максимально эффективно использовать имеющиеся ресурсы. Это может привести к снижению затрат и увеличению эффективности.

5. В ТРИЗ разработаны различные инструменты:

• 40 изобретательских принципов;
• 76 стандартных решений;
• алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ).

6. Важная часть — анализ патентов и изобретений, который помогает находить успешные примеры решений и избегать дублирования усилий.

7. Теория изначально разрабатывалась для инженерных задач, однако сейчас она успешно применяется в бизнесе, управлении, маркетинге и других областях.

8. ТРИЗ легко изучать и применять. Существуют множество курсов, книг и материалов, которые помогут освоить методологию.

9. Теория решения изобретательских задач способствует развитию творческого и инновационного мышления, что позволяет находить нестандартные решения и подходы.

10. Признание и использование теории крупнейшими компаниями подтверждают ее эффективность и практическую пользу.

1. Альтшуллер Г. С. «Алгоритм изобретения», 1969 год.

2. «ТРИЗ в Samsung. Как это работает?», интервью с мастером ТРИЗ, президентом Международной Ассоциации ТРИЗ, главным инженером Центра Глобальных Технологий Samsung Electronics Олегом Фейгенсоном, опубликованное на сайте «Тризофикация».

3. Статья «Individual innovators cannot compete with a group going through the creative problem solving process» на сайте IdeaConnection.

4. Michael A. Orloff «Modeling the Great Inventions of Carl and Werner von Siemens with Modern TRIZ», 2020 год.

Автор: Николай Силкин

Эксперт: Ирина Орлова, кандидат технических наук, маркетолог