問題解決オペレータ

問題解決オペレータとは


1.問題解決オペレータの概要

「オペレータ」というと、一般には機械やコンピューターの操作者を意味します。

I-TRIZで「オペレータ」とは、問題解決に役立つ解決ヒントのことをいい、別名「発明パターン」ともいいます。

TRIZの知見によれば、過去になされた高い水準の発明を分析したところ、全く同一の基本的問題(矛盾)が様々な技術分野で何度も繰り返し取り上げられ、そして解決されてきたことが明らかになりました。

また、同じ発想に基づく基本的な解決策が何度も何度も、時には長い年月を隔てて、繰り返して使用されていることもわかりました。

このように繰り返して使われる解決策の原理となっている考え方を、I-TRIZでは「オペレータ」と呼んでいます(古典的TRIZの発明原理、分離の原則、標準解、進化の法則、効果集などが一つに集約され新たに体系化されたもの)。200万件以上の特許の分析から約500種類の「オペレータ」が抽出されました。

たとえば、「場の強化」というオペレータは、「物体を密閉した容器に入れ、容器の内部の圧力を徐々に高くしてゆき、その後一挙に減圧する。急激な減圧によって物体の内部と外部の圧力に格差が生じ、これによって物体が爆発的に割れる。」というものです。

「場の強化」というオペレータを使うと、たとえば、(1)ピーマンの缶詰を作る際のピーマンのヘタと種の部分を取り去る作業が自動的に行える、(2)掃除機のフィルタに詰まった小さなゴミを簡単に取り除くことができる、(3)人工ダイヤモンドで工具を作る際に素材に入っている亀裂部分で結晶を分割することで亀裂のない結晶を手に入れる、といったように異なる技術分野の課題を実現することが可能になります。

TRIZの最大の特徴は、I-TRIZの「オペレータ」のように、先人の知恵が体系立てて整理されていることです。

日本の創造技法である等価変換理論やNM法も等価な参考例やアナロジーを使って問題解決を図りますが、参考例やアナロジーはその都度自分で過去の記憶を思い出すか、技術情報(特許情報を含む)を検索して手に入れなければなりません。

そのため、等価変換理論やNM法も、残念ながら技術開発の現場で使用されている例はほとんどなく、教育訓練レベルでの使用に留まっているのが実情です。

I-TRIZの基本ソフトであるIWB(Innovation WorkBench)では、問題の情報把握の段階で、「類似の問題を持つ他のシステム」という項目を設けています。

ここでは、取り組んでいる問題と類似の問題を抱えた他のシステムの見つけることを問題解決者に要求しています。

類似の問題を抱えた他のシステムが見つかったら、引き続き(1)その問題は解決されましたか?そうだとすれば、どのようにですか?、(2)その解決策をあなたの問題に適用できますか?それが不可能だとしたら、なぜですか?、(3)あなたの問題にその解決策を適用するためには、付随する二次的な問題を解決しなければならないとすれば、その問題はどんな問題ですか?、という問いに答えることで、取り組んでいる問題の解決策を得ようとします。

実は、この思考過程が「オペレータ」を使用する際の頭の使い方を述べているものといえます。

つまり、「オペレータ」という先人の知恵の膨大な知識ベースが使いこなせるかどうかは、上記の問いに答えるような考え方(これを類比思考という。)ができるか否かにかかっています。

 

I-TRIZで最も時間をかけて訓練する必要があるのは、この1点です。その意味でI-TRIZの曲者といえます。


2.発明的問題解決のオペレータ

I-TRIZの基本ソフトであるIWB(Innovation WorkBench)には、異なる技術分野の先人の知恵をデータベース化したIPS(Inventive Problem Solving:発明的問題解決)用のオペレータ・システムが組み込まれています。

 

IPS用のオペレータ・システムは、(1)汎用オペレータ(どのような状況にも適用できる汎用性の高い方法)、(2)一般オペレータ(機能を改良して、望ましくない作用を排除するための方法)、(3)専用オペレータ(製品やプロセスの特定の特性を改良するための方法)、(4)補助オペレータ(主要な方法を更に改善し、実現性の高い物とするための方法)、(5)進化のパターン/ライン(I-TRIZの進化のラインに基づいて製品やプロセスを改良するための方法)から構成されています。

 

ところで、IWBではオペレータを使う前に問題を分析する段階があり、プロブレム・フォーミュレーター(Problem Formulator)を使って、有益機能(望ましい機能)と有害機能(望ましくない機能)との因果関係の連鎖で表現した因果関係モデルを作成します。

 

そして、問題を解決する段階では、因果関係モデル上に記載されている有益機能または有害機能のうち、問題を発生している原因と思われる特定の機能に着目して、その機能またはその機能に関係している他の機能に何らかの変更を加えることになります(場合によっては、機能は変更せずに、問題のある機能が連鎖しているリンク(因果関係を表す関係線)を排除するアイデアが問題解決に有効なこともあります)。

 

IWBでは、因果関係モデルを作成する問題解決に関連する有益機能または有害機能が記載されているボックス(枠線で囲まれた領域)をクリックすると、問題解決のための指針(課題)が文字で表示されます。

 

指針をクリックすると、その課題を実現するためのアイデアを考えるためのオペレータ(解決ヒント)が自動的に提示されます。

 

提示されるオペレータは、選択したボックスの種類によって3種類に分類されます。(1)有害機能(赤色)のボックスを選択すると「有害機能を排除、軽減、防止する」オペレータが、(2)有益機能(緑色)のボックスを選択すると「有益機能を改良する」オペレータが、(3)矛盾(黄色)のボックスを選択すると「矛盾の解決」オペレータを見ることになります。

 

提示されたオペレータを順に読んでいき、その考え方を問題のシステムに当てはめてみることを繰り返して、ブレーンストーミングによる発散思考を行うことで、たくさんのアイデアを得ることができます。

 

オペレータはいろいろな技術分野で適用できるように、そのタイトルや解説が抽象的なものになっています。また、補足として具体的な過去の事例の説明がありますが、そこで得られる事例は、ほとんどが自分の問題とは直接関係のない技術分野のものです。

 

そのため、初めての人はオペレータを使ったブレーンストーミングに戸惑いを感じます。自分の問題を解くのに、わざわざ異なる技術分野の知識を使わなければならないからです。

 

これを類比思考といいますが、他人が思いつかないようなアイデアを発想するためには必要なテクニックといえます。

 

そもそも、TRIZを使う理由は、自分の技術分野の特許や論文を調べても問題を解決するアイデアが得られなかったからでしょう。ということは、自分の技術分野以外の知識を使うしかありません。

 

I-TRIZでは、異なる技術分野の先人の知恵を有効活用できるように、統一されたタイトル(約500)のもとに体系化されたオペレータ・システムを使うことで、手ごわい問題を効率的に解決できるようにしています。

 

是非、類比思考に挑戦してみてください。類比思考によるアイデア発想のコツは、オペレータの知識を自分の問題に沿って読み替えることです。以下の例を参考にしてください。

 

【問題】

建造物の外面に貼り付けられた貼紙は、剥がすのが困難です。何かよい方法はないでしょうか?

 

【オペレータ】

「事前の逆の作用」のオペレータ

解説:望ましくない作用を実行しなければならない場合や、望ましくない作用を回避できない場合は、逆の作用を事前に実行してみてください。

(読み替え)

建造物の外面に貼紙を貼り付けられるおそれがある場合は、事前に、貼り紙を貼り付けることができないようにするか、すぐに剥がせるようにしておいてください。

 

【解決策】

貼紙が貼付される可能性のある壁面に、無機または有機ベースのワックスにシリコンとアルコール水溶液を入れたものを塗布します。

壁面の外観は変わりませんが、貼紙は簡単に貼り付けることができません。

貼り付けることができたとしても、貼紙は簡単に剥がすことができます。