На главнуюНаписать намenglish version
ТРИЗ и Six Sigma – друзья или соперники?
Марк Баркан, Николай Шпаковский, Василий Леняшин

20 октября 2010
Могут ли кооперироваться ТРИЗ и Six Sigma?

Человек, пожелавший представить себе современное состояние дел в методическом обеспечении инновационного процесса, сразу попадает в сложное положение. Здесь существует великое множество методик, призванных помогать решать возникающие перед инноваторами задачи, улучшать качество товаров и услуг.

Даже самый краткий анализ этих методик показывает, что, несмотря на существенное различие в названиях и заявляемых целях, они часто дублируют друг друга, различаясь лишь акцентами. Одни из них предназначены для анализа ситуации, другие для генерации идей, третьи для оптимизации параметров продукции и технологических процессов.

Кроме того, авторы каждой из этих методик часто декларируют ее всеохватность и сверхэффективность. По мнению каждого автора, именно его методика является самодостаточной для решения всего спектра инновационных задач. Частенько это так и выходит, но при том обязательном условии, что методику использует сам автор.

Особняком стоят две признанные и применяемые многими компаниями мира технологии инноваций: Six Sigma и ТРИЗ [1].

 

Могут ли кооперироваться ТРИЗ и Six Sigma

Процесс Six Sigma, давно внедренный на многих компаниях, занял определенную методологическую нишу. С применением этого метода связаны много людей на компании, существует система обучения и сертификации. То есть, методология Six Sigma занимает главенствующее положение по отношению к другим методикам, претендующим на внедрение в данной компании.

Однако практика применения ТРИЗ показала следующее. Если преодолеть первоначальное сопротивление менеджеров и специалистов компании и включиться в реальную работу, то феноменальная эффективность ТРИЗ быстро расставляет все на свои места. Получается непонятная для менеджмента ситуация: на компании организована служба Six Sigma, где работает много сотрудников, а какая-то «партизанская» ТРИЗ группа работает особняком и показывает хорошие результаты. Естественно, что возникает желание оптимизировать структуру инновационных подразделений на компании.

Проще всего это сделать, если включить методики, базирующиеся на ТРИЗ, как составную часть методологии DFSS, что чаще всего и делается. Главная идея такого объединения усилить DFSS именно в его творческой части, в разделе генерации новых идей. Наработанный на сегодняшний день опыт показывает, что «DFSS, усиленный ТРИЗ», намного эффективнее, чем просто DFSS в любой его модификации.


Основные подходы к объединению DFSS и ТРИЗ описаны в книгах Джеффа Тенната (Geoff Tennant) «TRIZ for Six Sigma» [2] и Джона Бичено (John Bicheno) «Fishbone Flow» [3]. Команда Six Sigma Самсунговского института передовых технологий (SAIT) с успехом использует методологию «DFSS + 3T». 3Т в этой аббревиатуре расшифровывается следующим образом:

1) Technology Roadmaps (Технологические маршрутные карты),

2) Trees of Technology Evolution (Деревья технологической эволюции)

3) TRIZ.

Такая методология оказалась очень эффективной для повышения качества продукции.


Однако эффективность этого союза можно резко повысить. Основное препятствие на этом пути заключается в разнице подходов.

Six Sigma имеет очевидный крен в сторону эволюционного пути развития продукта, здесь с трудом принимается любая идея, предполагающая радикальное изменение каких-то подсистем продукта или технологических операций. То есть, решается «мини-задача» (по терминологии ТРИЗ), предусматривающая незначительные изменения улучшаемой системы, оптимизацию ее параметров и разрешения второстепенных противоречий, возникающих при развитии ее подсистем.

Применение методик ТРИЗ может предусматривать как эволюционное изменение системы, ее оптимизацию, так и качественный переход к новой, более совершенной системе (т.е. решение «макси-задачи»). На компании вторая возможность часто недооценивается, и специалисты Six Sigma ведут упорную, но малоэффективную борьбу за повышение качества продукции, хотя эта задача может быть легко решена качественным изменением ключевых подсистем улучшаемой системы.

Такое взаимодействие двух методик напоминает сотрудничество «коня и трепетной лани». Один может тянуть более тяжелый воз, а другая бегать гораздо быстрее. Как их помирить?

 

Давайте рассмотрим сложившуюся ситуацию с точки зрения самой ТРИЗ. Здесь можно выделить следующее противоречие:

  • DFSS, даже усиленный ТРИЗ, стремится сохранить и улучшить существующую ситуацию без значительных изменений в системе или процессе
  • ТРИЗ позволяет не только исправлять эволюцию системы, но и преобразовывать исходную систему в новую, более совершенную.

 

Чтобы разрешить это противоречие, давайте посмотрим, как развивается реальная система.

Допустим, эксплуатационный параметр улучшаемой системы зависит от двух выбранных параметров ее подсистем так, как показано на рис.1 (в реальности таких параметров значительно больше, но мы рассмотрим простейший случай). Начальный вариант системы располагается в некоторой точке, не совпадающей с точкой экстремума. Все усилия проектировщиков направлены на то, чтобы при изменении параметров подсистем значение эксплуатационного параметра системы не уменьшалось, а наоборот, возрастало.

На это направлены все усилия сотрудников Six Sigma. Процесс оптимизации достаточно сложен, требует огромных затрат времени и сил, которые резко возрастают при приближении к точке оптимума. Однако существующая практика такова максимально оптимизировать систему, часто не взирая на то, какими затратами это достигается и какие результаты приносит. При этом эффективны методики, составляющие DFSS, а также методики, базирующиеся на эволюционной части теоретической базы ТРИЗ. Это, в первую очередь, тенденции и линии развития [4,5] и деревья технологической эволюции [6].

 

 

Но… что делать, когда точка оптимума уже достигнута? На рис.1 показано, что любое изменение параметров подсистем приводит теперь только к ухудшению выбранного эксплуатационного параметра. Резервы эволюционного развития исчерпаны.

 

 В этой ситуации выход только один переход к новой улучшенной системе (рис.2). И сделать его лучше всего, применив методологию, базирующуюся на той части ТРИЗ, которая описывает развитие систем через преодоление противоречий. То есть, необходимо сформулировать одно или несколько ключевых противоречий, не позволяющих системе далее развиваться эволюционным путем, максимально обострить их, разрешить и найти идею нового варианта улучшаемой системы, который имеет новые, дополнительные ресурсы для развития.

 

 Нет сомнения, что решение задачи при помощи прорывных методик ТРИЗ не позволяет сразу получить оптимальные параметры нового варианта системы. Эту задачу придется решать, используя оптимизационные методики, в первую очередь, методики, входящие в DFSS (рис.3). Чередование медленной оптимизации параметров и быстрого скачкообразного их улучшения таков генеральный путь развития любой технической системы или технологического процесса (Рис.4).

 

 

 

 Выходит так, что противоречие между эволюционным путем развития системы и ее качественным преобразованием разрешается во времени.

1. На этапе оптимизации непрерывно улучшаются параметры технической системы, идет упорная борьба за их повышение. Изменения самой системы носят незначительный характер, параметры подсистем постоянно уточняются и оптимизируются. На этом этапе развития хорошо работают методики, составляющие DFSS и эволюционные инструменты ТРИЗ. Постепенно в развитии системы накапливаются противоречия, связанные, в первую очередь, с недостатком вещественных, полевых и информационных ресурсов. Наконец, развитие системы замедляется и останавливается…

2. Это наиболее подходящий момент для организации прорыва к новому, улучшенному варианту системы. Как правило, менеджмент компании к этому времени уже убеждается в неперспективности эволюционного пути развития и готов принять идею качественного преобразования системы. Здесь наиболее уместно применение «артиллерии прорыва» ТРИЗ, методик, базирующихся на понятиях противоречия.

 

Пример взаимодействия методик Six Sigma и ТРИЗ при решении реальной задачи
В качестве примера к вышеизложенному можно привести задачу о повышении эффективности плазменного дисплея, решавшуюся в группе Six Sigma упоминавшегося выше Самсунговского института передовых технологий в 2002-2004 годах.

 

 Предельно упрощенное описание конструкции плазменного дисплея следующее (рис.5). Основа дисплея две пластины, лицевая, прозрачная, и задняя, непрозрачная. Пластины соединены бортиками в герметичную панель, которая заполнена инертным газом.

На задней пластине расположено множество миниатюрных углублений, элементарных ячеек, стенки которых стороны покрыты люминофором основных цветов: красного, зеленого и синего. При активации ячейки напряжение подается на адресный электрод, расположенный под ячейкой и два прозрачных электрода, расположенных над ячейкой. Между прозрачными электродами появляется плазменный разряд. Излучаемый при этом ультрафиолет заставляет люминофор конкретной ячейки светиться соответствующим цветом.

Повышение эффективности дисплея, под которой подразумевается отношение произведенного ячейкой света к затраченной на это энергии одна из ключевых задач разработчиков дисплеев. По мере развития дисплеи должны затрачивать все меньше и меньше энергии на производство одного люмена светового потока ячейки. Эта задача решается за счет оптимизации параметров плазменного дисплея, а количество этих параметров очень велико. Вот только некоторые из них:

  • Форма и размеры ячейки, ее глубина и угол наклона стенок
  • Химический состав и толщина слоя фосфора каждого цвета
  • Зазор между фронтальным стеклом и торцами стенок ячеек
  • Химический состав, концентрация и давление инертного газа
  • Форма, размеры и расположение электродов
  • Величина и продолжительность подаваемого на электроды напряжения

Все эти параметры взаимосвязаны и изменение одного из них требует решения сложнейшей математической задачи по оптимизации всего комплекса параметров, влияющих на эффективность плазменного дисплея. Этим с завидным упорством занимается целая армия ученых, объединенных во множество институтов и проектных организаций. Затрачиваются огромные средства, а эффективность плазменного дисплея удается повысить лишь на несколько процентов в год. Огромная мельница, перемалывающая средства, работает практически вхолостую.

В таком виде задача была сформирована перед командой ТРИЗ, работавшей в то время на SAIT. Сразу стало ясно, что эволюционный путь развития плазменного дисплея уже неэффективен, добиться хороших результатов здесь нельзя и нужно применять прорывные методики ТРИЗ.

 

Вот предельно упрощенное описание решения этой задачи.

Из бесед со специалистами было установлено, что основная энергия тратится на поджиг плазменного облака, для того же, чтобы поддерживать горение плазмы требуется совсем немного энергии. Как же уменьшить затраты энергии на поджигание плазмы?

Было сформулировано ключевое противоречие ячейки плазменного дисплея:

 

  • Если зазор между прозрачными электродами установить маленьким, то на поджиг плазмы понадобится немного энергии. Но облако плазмы при горении будет иметь небольшие размеры, и количество излученного света будет незначительным.
  • Если же прозрачные электроды установить на большом расстоянии, то облако плазмы будет большим. Это даст сильный поток света, но на поджиг плазмы потребуется много энергии.

 

С позиций оптимизационных методик ситуация совершенно бессмысленная.

Дело в том, что зазор между прозрачными электродами давно оптимизирован и составляет 80 um. Его изменение приведет к тому, что порушится настроенная гамма всех остальных параметров плазменной панели. Всю работу надо начинать сначала, а результат ее очень и очень сомнителен.

Если же мы продолжаем анализировать ситуацию согласно ТРИЗ, то здесь просматривается четкое, хорошо сформулированное физическое противоречие, разрешение которого может позволить существенно улучшить параметры плазменной ячейки. Действительно, если в начале зажигания плазмы зазор между электродами будет минимальным, а все остальное время оптимальным, то расход энергии резко снизится.

 

 Продолжая решение задачи, мы приходим к следующему выводу: конечно, сдвигать и раздвигать электроды микронных размеров невозможно, но можно использовать другой способ разрешение противоречия во времени. Например, применить инициирующие электроды, соединенные с основными тонкими и длинными проводниками (рис.6). Тогда при подаче напряжения плазма сначала загорается между инициирующими электродами, на что требуется совсем немного энергии. Далее горение распространяется по всему объему ячейки, облако плазмы накрывает основные электроды и ее горение поддерживается без больших затрат энергии. После того, как плазма образовалась между главными электродами, инициирующие электроды автоматически отключаются, поскольку сопротивление движению зарядов через плазменное облако намного меньше, чем сопротивление, которое оказывают длинные проводники малого сечения, питающие инициирующие электроды (см. US Patent № 7154221).


Испытания дисплея с инициирующими электродами (см. рис. 7) показали, что плазменное облако в новой ячейке появляется на 60 наносекунд раньше, чем в обычной, а период его активного горения длится 480 наносекунд (у обычной ячейки 360 наносекунд).

 

 

 Конечный результат оказался ошеломительным:

  • применение инициирующих электродов позволило повысить эффективность плазменной ячейки на 42%.

 

Какая же стратегия наиболее подходит для дальнейшего усовершенствования дисплея с поджигающими электродами?

Как следует из логики развития любой системы, далее необходимо оптимизировать параметры дисплея с новыми ячейками. Весьма сомнительно, что сразу же после решения задачи были найдены оптимальные параметры вновь вводимого в состав дисплея элемента инициирующих электродов. Необходимо провести масштабные эксперименты и определить оптимальную ширину электродов, зазор между ними, длину и сечение питающего электрод проводника и т.п. Кроме того, введение нового элемента и изменение режимов работы ячейки дает потенциальные возможности улучшения работы дисплея за счет оптимизации его других параметров. Другими словами, дисплей снова надо «настроить», как настраивают рояль после ремонта. Здесь наиболее эффективны методики, составляющие Six Sigma и оптимизационные инструменты ТРИЗ.


Таким образом, просматриваются два пути совершенствования продукта: эволюционный и прорывной.

При выборе эволюционного пути развития необходимо проводить оптимизацию параметров системы, используя математическое планирование многофакторных экспериментов и статистическую обработку их результатов, а также компьютерное моделирование. Из инструментов, базирующихся на ТРИЗ, с успехом могут быть использованы эволюционные методики линии развития и деревья технологической эволюции. Этот путь эффективен, пока в системе есть ресурсы для ее оптимизации.

Если же ресурсы исчерпаны и принято решение использовать качественный переход системы на новый уровень, то необходимо выделять ключевые противоречия, скрывающиеся в исходной ситуации, самым решительным образом обострять их и разрешать в соответствии с «прорывными» методиками ТРИЗ. Эволюционные методики в этом случае могут быть успешно применены для усиления полученных решений, «дотягивания» новой конструкции машины или структуры технологического процесса до полностью работоспособных и готовых к внедрению.

 


Выводы :

1. Инновационные методологии, основанные на ТРИЗ и те методики, на которые опирается Six Sigma, не исключают, но дополняют друг друга.

2. Методики Six Sigma, в том числе, включающие эволюционные инструменты ТРИЗ, эффективно работают тогда, когда мы имеем ресурсы для оптимизации системы или процесса.

3. Методики разрешения противоречий, базирующиеся на ТРИЗ, эффективны тогда, когда мы не имеем очевидных ресурсов для оптимизации системы или процесса.

4. Корректное использование оптимизационных и прорывных методик позволяет поднять эффективность и ТРИЗ и Six Sigma.

 

Список литературы :

1. Альтшуллер Г.С. Найти идею. М. Альпина бизнес букс. 2007.

2. Geoff Tennant. TRIZ for Six Sigma. ISBN 0 9546149 0 9

3. Джон Бичено. Fishbone Flow: Integrating Lean, Six Sigma, TPM and Triz (Spiral-bound). ISBN-10: 095412443X

4. Альтшуллер Г. С., Злотин Б. Л. и другие Поиск новых идей: от озарения к технологии. Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989.

5. Ю. Саламатов, И. Кондраков. Идеализация технических систем. Красноярск: , 1984.

6. Шпаковский Н.А. Деревья эволюции. Анализ технической информации и генерация новых идей. М. Пульс. 2006.
 

Вторая формула ТРИЗ / Семинар по обмену опытом (ТРИЗ коллоквиум №2) / Семинар по обмену опытом (ТРИЗ коллоквиум №1) / Эволюция технологий обработки почвы / Нари, нари, генари... / ТРИЗ и Six Sigma – друзья или соперники?  / Использование метода ФСА+ТРИЗ для совершенствования очесывающего зерноуборочного устройства / Беда в Мексиканском заливе (продолжение) / Беда в Мексиканском заливе / Этажи ТРИЗ / Алгоритм работы с изобретательскими проектами / История Галльской жатки  / Эмоциональная Toyota  / Безразмерные кроссовки / Переход на микроуровень одна из основных тенденций развития дисплея  / Преобразование структурно подобных элементов технических систем  / «Медный Всадник»  / ТРИЗ-приемы для арт-композиции / Человек и Техническая Система (часть II)
Идеи и решения / Инструменты и методы / Решённые задачи / Старые и новые байки / Эволюция
Алгоритмы решения задач / Деревья эволюции / Идеальный конечный результат / Приемы Альтшуллера / Противоречие / Ресурсы / Физические эффекты / ...
Автомобили / Безопасность / Дисплеи / Материалы с особыми свойствами / Медицина / Приятные мелочи / Юзабилити / ...
Обзорный семинар по ТРИЗ / Семинар «Прогнозирование как метод управления бизнесом» / Семинар «Технология обхода патентов»

Copyright © 2002-2016 «Генератор»
Авторы сайта Н.Шпаковский, Е.Новицкая