Одна из целей проектной активности на производстве – улучшение проблемной производственной ситуации. Штатная проблемная ситуация рано или поздно разрешается обычными инженерными способами. Но бывают ситуации, которые нельзя улучшить обычными, традиционными способами. Такая ситуация вызвана сложной проблемой,  которую можно решить только на уровне изобретения.
И сам проект становится изобретательским проектом.
За время практической работы с изобретательскими проектами (в первую очередь, для компании Samsung) мы перепробовали множество известных алгоритмов решения задач, отдельных методов и инструментов. Каждый из них был удобен для какой-то определенной цели. Но полноценную методическую поддержку проекта могла дать только совокупность всех методов. Не менее важна правильная последовательность их применения.
Следует учесть, что над проектом ТРИЗ-эксперт работает вместе с производственной командой. Люди из команды должны понимать, что мы делаем на каждом этапе проекта, какая информация от них нужна, каких именно оценок мы от них ждем. Требовался какой-то общий алгоритм выполнения изобретательских проектов, единый для всех их типов, указывающий порядок применения нужных методов  и понятный как ТРИЗ-экспертам, так и специалистам заказчика.
После выполнения первого десятка проектов начала нарабатываться некая последовательность действий, намек на единый алгоритм. Первая попытка его методичного построения состоялась, когда в SAIT Samsung началось планомерное и массовое обучение сотрудников ТРИЗ [1]. Как раз тогда авторами статьи, при участии В.А. Леняшина, был разработан алгоритм работы с изобретательскими проектами, получивший из-за своего графического представления название «Рождественская елка» [2]. Он стал основой для дистанционной программы обучения TRIZ-trainer [3].
Первая версия алгоритма имела резервы улучшения. Алгоритм подробно описывал решение задачи, уже выделенной из исходной проблемной ситуации, но сам анализ ситуации не удалось тогда формализовать в достаточной мере. Поэтому работа над алгоритмом продолжилась.
В этой работе неоценимую помощь нам оказала статья Г.С. Альтшулера «Процесс решения изобретательской задачи: основные этапы и механизмы» [4], в которой описывается системный подход к работе с задачей: переход от изобретательской ситуации к задаче, принципиальное решение задачи и переход к техническому и расчетному решениям.
Ниже мы представляем усовершенствованный вариант алгоритма работы с изобретательскими проектами, в котором описан процесс работы с проблемной ситуацией, а также уточнен этап работы с выделенной задачей.

Рис. 1. Алгоритм работы с изобретательскими проектами

Алгоритм проиллюстрирован схемой (Рис.1). Она имеет две части, нижняя показывает работу с ситуацией, верхняя – с выделенной задачей.
Вершину схемы венчает ИКР – идеальный конечный результат. Это важнейший критерий для оценки предлагаемых решений.
Для каждого ключевого действия работы над изобретательским проектом наработаны разнообразные инновационные методики и мини-алгоритмы. Предлагаемый алгоритм организует их в единую структуру, показывает место каждого инструмента в работе над проектом, образуя своеобразную «систему управления» процессом мышления.

Этап 1. Анализ проблемной ситуации
Проблемная ситуация – это ситуация c нежелательным эффектом. Нежелательный эффект – видимое следствие какого-то конфликта между частями системы. Требуется выяснить место, время и причины возникновения конфликта. Для улучшения ситуации необходимо устранить или ослабить конфликт, то есть, изменить систему, решив изобретательскую задачу.
Иногда выясняется, что конфликт мнимый, например, из-за нехватки информации или недостаточного понимания ситуации. Тогда ситуация может быть исправлена без изменения системы.

Шаг 1.1. Определить ключевую систему

Вход: в ситуации существует нежелательный эффект.
Действие: исследование проблемной ситуации.
Инструменты: многоэкранная схема (3S-analysis), компонентный анализ, структурный анализ, функциональный анализ, анализ потоков, функционально-стоимостный анализ.
Выход: определена система, в которой наиболее вероятно возникает конфликт.

Комментарий:
Ситуация, в которой есть нежелательный для пользователя эффект, обычно наполнена каким-то объектным содержанием: в ней участвуют люди, оборудование, происходят процессы и т.п. Именно эти «участники» ситуации (компоненты) и генерируют какие-то явления, которые проявляются как нежелательный эффект. Требуется понять, какие из компонентов могут влиять на появление нежелательного эффекта, выделить систему с их участием и исследовать ее.
Для определения состава и структуры системы, а также для исследования функционирования ее компонентов можно построить модель технической системы [5] и проанализировать ее по многоэкранной схеме [6], применить компонентный, структурный и функциональный анализ [7], при необходимости – анализ потоков. Комплексным методом анализа является функционально-стоимостной анализ [8].

Шаг 1.2. Выявить конфликт

Вход: определена система, в которой наиболее вероятно возникает конфликт.
Действие: исследование ключевой системы.
Инструменты: причинно-следственный анализ, «диверсионный» анализ, «вредная система», указатель типовых мест возникновения конфликтов; ЗРТС, методы активизации творческого мышления, инженерный опыт, аналоги.
Выходы:
значимого конфликта в системе не существует > переход к улучшенной ситуации;
в системе существует конфликт, требующий устранения > переход к шагу 1.3 (выдвинуть гипотезы по устранению конфликта и сформулировать задачи).

Комментарий:
Нежелательный эффект в ситуации – это следствие истинного конфликта в системе. Нужно найти место, время, определить характер этого ключевого конфликта. Самый известный и достаточно эффективный инструмент для этого – причинно-следственный анализ [9]. В некоторых случаях конфликт имеет глубинные причины, найти его непросто. Здесь нужны более сильные инструменты: «диверсионный анализ» [10] и «вредная система» [11]. Упростить поиск конфликта можно, если учитывать типовые места его возникновения.
После определения конфликта необходимо понять:

• существует ли в реальности нежелательный эффект, или мы приняли за него какое-то впечатляющее, но неопасное явление;
• настолько ли значим нежелательный эффект, чтобы тратить ресурсы на устранение конфликта, или этим нежелательным эффектом можно в данной ситуации пренебречь.

В простых случаях для оценки достаточно здравого смысла. Оценку сложной ситуации лучше проводить с применением ЗРТС [12], в первую очередь, закона повышения идеальности.
Нужно построить модель желаемой ситуации, нежелательный эффект в которой отсутствует или ослаблен до приемлемого уровня. Затем, с использованием инженерного опыта и аналогов, нужно оценить затраты средств, труда и времени, необходимые для устранения конфликта в системе и принять решение, нужно ли их тратить.

Шаг 1.3. Выдвинуть гипотезы по устранению конфликта и сформулировать задачи

Вход: неустраненный конфликт в системе.
Действие: формулирование гипотез о путях устранения конфликта и трансформация их в задачи.
Инструменты: многоэкранная схема (BCA-analysis), инженерный опыт, аналоги, методы активизации творческого мышления; правила ранжирования задач.
Выход: сформулированное условие задачи (задач).

Комментарий:
Гипотезы можно сформулировать на основе инженерного опыта и анализа задач-аналогов. Эффективным инструментом формулирования гипотез может служить многоэкранная схема [13], согласно которой конфликт можно устранить до его возникновения, во время оного и после (устранить последствия конфликта).
При формулировке гипотез годятся любые методики, активизирующие творческое мышление, в том числе и мозговой штурм, оператор РВС, метод золотой рыбки. Особенно важны навыки борьбы с психологической инерцией [14].
Когда мы имеем набор гипотез, на их основе можно сформулировать задачи. Если задач много, то целесообразно определить очередность их решения – отранжировать их по определенным критериям.

Этап 2. Решение выделенной задачи
Наиболее адекватно процесс решения изобретательской задачи иллюстрирует холмообразная схема на рис. 2. Основная ее идея – трансформация реальной задачи в модель, изменение этой модели на обобщенном (абстрактном) уровне и получение реального решения [14].

Рис.2. Обобщенная схема решения задач

Применением единственной модели могут быть решены сравнительно простые задачи. Для решения сложных задач необходимо использовать несколько моделей.
В результате схема приобретает вид, показанный на рис. 3, и представляет собой несколько «холмиков», расположенных друг над другом. Траектория перехода от проблемы к решению повторяется несколько раз, с все большей степенью обобщения применяемых моделей.

Рис.3. «Многохолмовая» схема

В нашем алгоритме предполагаются четыре итерации работы с четырьмя различными моделями задачи.

Итерация 1. Формализованная модель задачи

Шаг 2.1. Построить формализованную модель задачи

Вход: сформулированное условие задачи.
Действие: выделение из условия задачи значимой информации.
Инструменты: главная полезная функция, оперативная зона, оперативное время, ресурсы, правила формулировки идеального конечного результата.
Выход: формализованная модель задачи.

Комментарий.
Формальное описание задачи позволяет уточнить, вся ли необходимая информация имеется в условии задачи, и избавиться от ненужных подробностей [2].
На этом шаге требуется выделить главную полезную функцию улучшаемой системы (чтобы не потерять ее в ходе решения); определить, какие параметры компонентов системы можно менять и до каких пределов. Иными словами, сформулировать ограничения для путей решения задачи.
Нужно установить, какие компоненты входят в зону конфликта и как они взаимодействуют, то есть, определить оперативное время и оперативную зону конфликта. Также требуется составить список доступных ресурсов [15].

Нужно поставить главную цель: идеальный конечный результат [7].

Шаг 2.1.1. Преобразовать формализованную модель задачи в абстрактную модель решения

Вход: формализованная модель задачи.
Действие: преобразование модели задачи в модель решения.
Инструменты: задачи-аналоги, инженерный опыт, методы активизации творческого мышления.
Выход: абстрактная модель решения.

Комментарий.
Перейти от модели задачи к модели решения на этой итерации можно самыми различными путями. Наиболее очевидные – использование инженерного опыта и проблем-аналогов с применением различных методов активизации творческого мышления.

Шаг 2.1.2. Построить «портрет» ресурса, необходимого для решения задачи

Вход: абстрактная модель решения.
Действие: определение требований к ресурсу.
Инструменты: правила построения списка требований к ресурсу.
Выход: список требований к ресурсу.

Комментарий:
Список требований к ресурсу – это тщательное описание, портрет ресурса. Список требований к ресурсу строится на первой итерации, а затем дополняется на каждой последующей.

Шаг 2.1.3. Найти ресурс и сгенерировать идею решения

Вход: абстрактная модель решения + список требований к ресурсу.
Действие: генерация идей.
Инструменты: правила поиска в доступных ресурсах и базе знаний, эффекты, методы активизации творческого мышления и методы борьбы с психологической инерцией.
Выход:
есть устраивающая концепция (концепции) предварительного решения > переход к шагу 2.6 (построить финальное решение);
нет устраивающей концепции предварительного решения > переход к шагу  2.2 (построить параметрическую модель задачи).

Комментарий:
Абстрактная модель решения, описывающая преобразование элементов системы в предельно обобщенном виде, конкретизируется, наполняется объектным содержанием. В текст описания абстрактной модели вводятся выбираемые ресурсы. Для анализа и выбора ресурса используется «портрет» ресурса. Если ресурс невозможно применить в исходном виде, то для его преобразования можно использовать различные эффекты [16]: физические, химические и т.п.

Итерация 2. Параметрическая модель задачи

Шаг 2.2. Построить параметрическую модель задачи

Вход: концепции предварительного решения первой итерации + формализованная модель задачи.
Действие: выявление противоречия между параметрами системы.
Инструмент: правила построения технического противоречия.
Выход: параметрическая модель задачи (техническое противоречие).

Комментарий.
Если решения, полученные после первой итерации, не удовлетворили нас полностью, переходим к следующей модели задачи – параметрической. В ТРИЗ эта модель называется техническое противоречие (противоречие между параметрами) [17].

Шаг 2.2.1. Преобразовать параметрическую модель задачи в абстрактную модель решения

Вход: параметрическая модель задачи.
Действие: преобразование модели задачи в модель решения.
Инструмент: 40 приемов разрешения технического противоречия, таблица приемов и аналогичные инструменты.
Выход: абстрактная модель решения.

Комментарий.
Преобразовать модель задачи в модель решения на этой итерации можно приемами разрешения технических противоречий, разработанными в ТРИЗ. Для упрощения их выбора используются специальные таблицы, например, разработанные Г.С. Альтшуллером [1]  или Д. Манном [18].

Шаг 2.2.2. Построить портрет ресурса, необходимого для решения задачи
аналогично первой итерации (с учетом информации, уже накопленной в списке требований к ресурсу)

Шаг 2.2.3. Найти ресурс и сгенерировать идею решения
аналогично первой итерации, за исключением выхода

Выход:
есть устраивающая концепция (концепции) предварительного решения > переход к шагу 2.6 (построить финальное решение);
нет устраивающей концепции предварительного решения > переход к шагу 2.3.1 (построить структурную модель задачи).

Итерация 3. Структурная модель задачи

Шаг 2.3. Построить структурную модель задачи

Вход: концепции предварительного решения предыдущих итераций + формализованная модель задачи.
Действие: схематизировать оперативную зону.
Инструменты: правила вепольного моделирования, правила SAO-моделирования, метод моделирования маленькими человечками, компонентные модели.
Выход: структурная модель задачи.

Комментарий.
На этом шаге мы стараемся более точно описать оперативную зону. Это можно сделать различными способами: построением вепольной модели, SAO-модели, модели из маленьких человечков или компонентной модели [19, 20].

Шаг 2.3.1. Преобразовать структурную модель задачи в абстрактную модель решения

Вход: структурная модель задачи.
Действие: преобразование модели задачи в модель решения.
Инструменты: 76 стандартных решений, система преобразований САО-моделей, правила преобразования ММЧ, структурная аналогия.
Выход: абстрактная модель решения.

Комментарий.
Для каждого вида модели есть свои инструменты преобразований: для вепольной модели лучше применить 76 стандартных решений [19], для SAO-модели – преобразования по линиям развития [21], для преобразования компонентной модели хорошо подходит метод структурной аналогии [22] и т.п.

Шаг 2.3.2. Построить портрет ресурса, необходимого для решения задачи
аналогично первой итерации (с учетом информации, уже накопленной в списке требований к ресурсу)

Шаг 2.3.3. Найти ресурс и сгенерировать идею решения
аналогично первой итерации, за исключением выхода

Выход:
есть устраивающая концепция (концепции) предварительного решения > переход к шагу 2.6 (построить финальное решение);
нет устраивающей концепции предварительного решения > переход к шагу 2.4 (построить модель задачи «физическое противоречие»).

Итерация 4. Модель задачи «Физическое противоречие»

Шаг 2.4. Построить модель задачи «физическое противоречие»

Вход: концепции предварительного решения предыдущих итераций + формализованная модель задачи.
Действие: выявление и формулирование физического противоречия.
Инструмент: правила построения физического противоречия.
Выход: модель задачи в виде физического противоречия.

Комментарий.
Физическое противоречие [23] строится после уточнения зоны конфликта в пределах одного компонента системы. Суть физического противоречия заключается в том, что к одному компоненту системы или к его части предъявляются противоречивые (взаимоисключающие) требования.

Шаг 2.4.1. Преобразовать модель задачи «физическое противоречие» в абстрактную модель решения

Вход: модель задачи в виде физического противоречия.
Действие: преобразование модели задачи в модель решения.
Инструмент: приемы разрешения физического противоречия.
Выход: абстрактная модель решения.

Комментарий.
Чтобы получить модель решения физического противоречия, необходимо воспользоваться приемами устранения физических противоречий, разработанными в ТРИЗ [23].

Шаг 2.4.2. Построить портрет ресурса, необходимого для решения задачи
аналогично первой итерации (с учетом информации, уже накопленной в списке требований к ресурсу)

Шаг 2.4.3. Найти ресурс и сгенерировать идею решения
аналогично первой итерации, за исключением выхода

Выход:
есть устраивающая концепция (концепции) предварительного решения > переход к шагу 2.6 (построить финальное решение);
нет устраивающей концепции предварительного решения > переход к шагу 2.5 (исчислить недостающие концепции предварительных решений).

Шаг 2.5. Исчислить недостающие концепции предварительных решений

Вход: концепции предварительных решений, полученные на итерациях 1-4.
Действие: расширение спектра предварительных решений.
Инструмент: линии развития, деревья эволюции.
Выход:
есть устраивающая концепция (концепции) предварительного решения > переход к шагу 2.6 (построить финальное решение);
нет устраивающей концепции предварительного решения > переход к шагу 1.3 (выдвинуть гипотезы по устранению конфликта).

Комментарий:
Если при решении задачи пройдены все итерации, то накапливается большое количество предварительных решений. Для анализа всей совокупности решений, расширения поля поиска и генерации новых идей применяются линии развития технических систем и деревья эволюции [24].

Шаг 2.6. Построить финальное решение

Вход: все концепции предварительных решений.
Действие: построение финального решения.
Инструмент: методы сравнения концепций, объединение альтернативных систем.
Выход: финальное решение.

Комментарий.
Концепции предварительных решений – это рабочий материал для построения финального решения. Вначале нужно выбрать наиболее перспективные концепции. Финальное решение строится путем объединения всех или некоторых предварительных решений или их положительных свойств в единое органичное целое. Для этого может быть применена методика объединения альтернативных систем [25].

Этап 3. Анализ измененной ситуации
Алгоритм завершается проверочным этапом. Необходимо понять, изменилась ли проблемная ситуация и достаточно ли позитивны эти изменения.
На проверочном этапе нужно превратить финальное решение в конкретное техническое предложение и проверить, устраняется ли конфликт и улучшается ли ситуация.
Эту проверку можно делать как в конце решения задачи, так и, по желанию, на любом его шаге.

Шаг 3.1. Составить техническое предложение

Вход: финальное решение.
Действие: описать преобразованную систему в технических терминах.
Инструменты: DOE, планирование эксперимента, метод Тагучи, компьютерное моделирование.
Выход: техническое предложение.

Комментарий.
На основе финального решения формулируется техническое предложение, то есть, конкретное описание измененной системы, участвующей в ситуации.
При построении описания проводятся мысленные или реальные эксперименты, экспертная оценка решения. Для этого существует ряд методов: DOE – design of experiment [26], метод Тагучи , планирование многофакторного эксперимента [27], компьютерное моделирование и т.д.

Шаг 3.2. Оценить устранение конфликта в системе

Вход: техническое предложение.
Действие: оценка того, устраняет ли предложенное решение конфликт в системе.
Инструменты: экспертная оценка, «диверсионный анализ», инженерный опыт; ЗРТС, методы активизации творческого мышления, инженерный опыт, аналоги.
Выходы:
устраненный конфликт в системе > переход к улучшенной ситуации;
неустраненный конфликт в системе > переход к шагу 1.3 (выдвинуть гипотезы по устранению конфликта и сформулировать задачи).

Комментарий.
На этом шаге мы должны проверить, действительно ли предлагаемое изменение системы устраняет неустраивающее нас взаимодействие между компонентами. В этом поможет инженерный опыт и экспертная оценка.
В сложных и особо ответственных случаях рекомендуется применить «диверсионный анализ», чтобы проверить надежность решения.
Далее проверяем, улучшилась ли ситуация. Действия на этом шаге и на шаге 1.2. во многом аналогичны.
Нужно построить желаемую модель улучшенной ситуации в соответствии с законами развития технических систем и оценить степень приближения реальной ситуации к желаемой.
Если степень приближения достаточно высока, то конфликт можно считать устраненным, мы получили улучшенную, устраивающую нас ситуацию. Проект успешно завершен.
Если измененная ситуация далека от желаемой, значит, конфликт не устранен. Отсутствие положительного результата может иметь четыре причины:

• мы неправильно выбрали ключевую задачу;
• недостаточно хорошо ее прорешали;
• допустили ошибку при формулировании задачи из гипотезы;
• гипотеза, как можно устранить конфликт, не верна.

Необходимо выбрать задачу, сформулированную на основе другой гипотезы, или выдвинуть новые гипотезы устранения конфликта и повторить весь цикл.

Рис 4. Развернутая схема алгоритма

Выводы

• Предлагаемый алгоритм описывает весь процесс изобретательского проекта по улучшению проблемной ситуации.
• В алгоритме указана последовательность применения основных инновационным методикам.
• Новые методики легко включаются в структуру алгоритма.
• Универсальность алгоритма обеспечивается разнообразием включенных в него методик и рациональным способом их применения. Это дает возможность адаптировать алгоритм в зависимости от типов задач и предпочтений решателя.

 
Литература:

1. Николай Шпаковский, Василий Леняшин, Ким Хе Джун. Структурная схема решения задачи с применением ТРИЗ. http://www.gnrtr.ru/Generator.html?pi=204&cp=3

2. Николай Шпаковский.  Использование инструментов классической ТРИЗ в диаграмме «Рождественская елка». http://www.gnrtr.ru/Generator.html?pi=202&cp=3

3 Николай Шпаковский, Василий Леняшин, Ким Хе Джу, Елена Новицкая. Он-лайновая обучающая система.
http://www.gnrtr.ru/Generator.html?pi=205&cp=3

4. Г.Альтшуллер. Процесс решения изобретательской задачи. Основные этапы и механизмы. 1975. www.altshuller.ru/triz1.asp

5. Саламатов Ю. П. Как стать изобретателем. М. Просвещение 1990.

6. Darrell Mann. System Operator Tutorial 1) 9-Windows on the World.
www.triz-journal.com/archives/2001/09/c/index.html

7. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. – М.: Московский рабочий 1969, 1973.

8. Соболев Ю. М., Конструктор и экономика: ФСА для конструктора, Пермь, Книжное Издательство, 1987 г.

9.  Root Cause Analysis.  SOLUTION systems, 2005. www.rootcause.com/ArticleManagementInsights.htm

10. Г.Альтшуллер, Б.Злотин, А.Зусман. В.Филатов. Поиск новых идей: от озарения к технологии. Кишинев, Картя Молдавеняска, 1989.

11. Василий Леняшин, Ким Хе Джун. «Вредная система». Использование этого понятия в современной ТРИЗ. www.metodolog.ru/00859/00859.html

12. Ю.Саламатов. Система законов развития техники. Institute of innovative design. Красноярск, 1996г.
http://www.trizminsk.org/e/21101400.htm

13. Val Kraev . Overcoming Mental Inertia. www.triz-journal.com/archives/2007/08/05/

14. N. Khomenko. OTSM: introduction. Electronics, Learning Center. Pyuangtek, 1999.

15. Z. Roizen. Specifics of using of the resources for problem solving and solutions developing. (paper for 4-th seminar in Petrozavodsk-87).

16. Gregory Frenklach Classifying the Technical Effects. www.triz-journal.com/archives/1998/03/a/index.htm

17. Г.Альтшуллер. Типовые приемы устранения технических противоречий. Алгоритм изобретения. «Моск. рабочий», 1973. с 138.

18. Mann, D.L., Dewulf, S., Zlotin, B., Zusman, A., ‘Matrix 2003: Updating the TRIZ Contradiction Matrix,’ CREAX Press, 2003.

19.  Г.Альтшуллер. «Найти идею». Новосибирск.: «Наука», 1991. с. 188.

20. Component Analysis.
http://triz-world.wetpaint.com/page/Component+Analysis?t=anon

21. Victor R. Fey, Eugene I. Rivin. Guided Technology Evolution (TRIZ Technology Forecasting).  www.triz-journal.com/archives/1999/01/c/index.htm

22. Елена Новицкая. Преобразование структурно подобных элементов технических систем. http://www.gnrtr.ru/Generator.html?pi=199&cp=3

23. Иванов Г. И. Формулы творчества или как научиться изобретать. Москва. «Просвещение». 1994.

24. Николай Шпаковский. Деревья эволюции. Анализ технической информации и генерация новых идей. Пульс. Москва, 2006.

25.  С.Литвин, В.Герасимов. «Развитие альтернативных систем путем объединения их в надсистему». Журнал ТРИЗ, 1990, 1.1.

26. John Hsing. Conflict Resolution Using TRIZ and Design of Experiment (DOE). www.triz-journal.com/archives/2001/05/b/index.htm

27. Ю. Нечаев. Планирование и обработка результатов эксперимента.
http://skif.pereslavl.ru/~csa/kurs_5/4planexp.htm