"Theory of Inventive Problem Solving”

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1 "Theory of Inventive Problem Solving”
Russian acronym for "Theory of Inventive Problem Solving” TRIZ Introduction

2 창의력이란? 창의력이란? 溫故知新 《논어(論語)》 <위정편(爲政篇)>에 나오는 공자의 말 중에 “옛 것을 알고 새 것을 알면 남의 스승이 될 수 있다(溫故而知新, 可以爲師矣).”라는 구절이 있다.

3 창의력이란? 어린 왕자는 비행사에게 말했다. “저에게 어린양을 그려 주세요”
비행사가 사막에 불시착하였을 때, 그 곳에서 어린 왕자를 만났다. 그들의 만남은 문제 해결로부터 시작 되었다 어린 왕자는 비행사에게 말했다. “저에게 어린양을 그려 주세요”

4 창의력이란? “아니요. 이양은 너무 약해요. 병에 걸려 있어요. 다른 어린양을 그려 주세요.”
“아니요. 이양은 너무 약해요. 병에 걸려 있어요. 다른 어린양을 그려 주세요.” “잘 보세요. 이건 어린양이 아니예요. 이건 숫양이예요, 뿔이 있잖아요.” “이 양은 너무 늙었어요. 나는 양이 오래 살기를 원해요.”

5 “이건 너의 상자 인데, 이 안에 네가 원하는 양이 있단다.”
창의력이란? 강력한 해결안은 갑자기 나타난다. 우리는 고정관념(psychological inertia)을 벗어나기 위해서는 사물의 모습에만 집중해서는 않된다. 마치 “어린양이 전혀 그것과는 다른 모습”으로 해결안을 얻은 것 처럼. “이것이 바로 제가 원하는 어린양 이예요.” “이건 너의 상자 인데, 이 안에 네가 원하는 양이 있단다.”

6 [Psychological Inertia] [Avoiding Contradiction]
창의력을 방해하는 요소들 심리적 관성 [Psychological Inertia] 지식의 부족 [Lack of Knowledge] -.관습적/전통적인 사고로 혁신적 아이디어 창출 방해 -.다양한 관점/영역에서의 문제 검토 기회 박탈 -.실제 문제는 여러 분야의 지식을 요구 -.방대한 양의 지식을 손쉽게 접근할 수 있는 방안/Tool이 없음 혁신의 장애요인 ? ? ? 잘못된 문제의 설정 [Wrong Direction] 모순의 해결 회피 [Avoiding Contradiction] -.문제의 본질과 전혀 무관한 목표 설정 예) 미국 NASA는 우주에서 사용 가능한 Ball Point Pen 개발에 1백만$ 투입 -.모순 직면시 회피/절충 등을 통한 문제해결로 근본적인 해결 곤란

7 TRIZ 란? Extraction of Reusable Formulas for Repeatable Innovation
반복적으로 역사상 창조적인 위인들의 문제해결 방법론을 추출하여 정립한 과학적 문제해결 방법론으로 TRIZ는 Trial & Error 방식의 심리학적 문제해결방법이 아니라 기술의 발전과 성공적 문제해결 사례로부터 추출한 과학적 문제해결 이론. Patents and Inventions History of Innovation & Technology Development Inductive & Dialectical Analysis Extraction of Reusable Formulas for Repeatable Innovation 기술/시스템 진화의 규칙성 서로 다른 기술분야를 막론하고 기술 시스템은 일정한 법칙과 경향에 따라 진화/발전함. 문제해결의 규칙성 기술분야와 시대를 막론하고 동일문제 (모순)가 반복 등장하고 동일한 문제해결 원리가 반복적으로 활용됨. G.Altshuller ( )

8 TRIZ 란? Altshuller의 발견 Inventive 특허 [40,000건] 전세계 150만 건의 특허 분석 발명문제의 정의 Inventive Problem에는 하나 이상의 모순을 포함하고 있다. 발명의 수준 발명의 규칙성 기술 시스템 진화의 유형 ※ Inventive Problem에는 한 개 이상의 모순이 존재하고, 그 모순을 극복함으로써 기술 시스템이 발전하게 된다.

9 TRIZ 란? “한계돌파를 위한 창의적 문제해결 이론”
기술발전의 역사와 특허분석으로부터 기술시스템이 진화/발전하는 규칙적인 특성을 규명하고 이로부터 기술문제를 해결하는 원리를 추출하여 체계화한 문제해결 이론 가장 이상적인 해결안을 도출하는데 장애가 되는 기술적 모순을 발견하고 이를 해결함으로써 혁신을 가속화하는 기술혁신과 가치창조 이론 자연과학과 공학분야의 지식을 효과적으로 활용할 수 있도록 통합한 학제적(Inter-Disciplinary) 지식기반의 기술개발 이론

10 TRIZ 란? 5수준: 새로운 개념의 발견(1%) 1수준: 전통적인 해결책(32%) 4수준: 기술 안에서의 발명(4%)
다른 분야의 과학을 사용한 새로운 발명 해당 분야에서 알려 지지않은 물리효과와 현상 사용 시행착오 횟수 : 1000~10000 1수준: 전통적인 해결책(32%) 모순 해결이 아님 분야내의 잘 알려진 해결 안 좁은 확장의 개선 시행착오 횟수 : 1~10 4수준: 기술 안에서의 발명(4%) 다른 분야의 과학을 사용한 새로운 발명 해당 분야에서 알려 지지않은 물리효과와 현상 사용 시행착오 횟수 : 1000~10000 2수준: Paradigm안에서의 작은 발명(45%) 3수준: 기술 안에서의 발명(18%) 내부 시스템의 고유모순 줄임. 기존시스템의 개선, 타협을 요구함 산업범위 내의 해당분야 점문 지식 활용 시행착오 횟수 : 10~100 공학 분야의 지식/기술을 합성하여 해결한 발명 해당 산업 범위 밖의 지식이용 시행착오 횟수 : 100~1000

11 TRIZ 성공 사례 ITT-Canon, 핵잠수함 발전기 핵심 부품의 원가 62% 절감 및 부품수 42% 절감

12 TRIZ 적용 기업 Consumer goods Oil and Chemicals Automotive Electronics
Aerospace Pharmaceutical/ Medical

13 is the Realization of Creativeness by using Available Resources
TRIZ 란? Innovation is the Realization of Creativeness by using Available Resources

14 TRIZ의 주요 개념 Ideality System Approach Resources Problem (Contradiction)

15 STRONG STRONG Innovation Performance Weak Identify Problem Formulate
Develop Concepts Evaluate Implement Market Research Widely Used Techniques Reliability Analysis DOE Robust Design CAD/CAM Reliability Study Trial & Error Brainstorming MGPP VOC

16 방법론 비교 Solution Trial & Error Problem
일반적인 방법이며, 대부분 직관적이며 경험적으로 해결 안을 얻으려고 함. 수 많은 노력과 시간이 필요함.

17 방법론 비교 Solution Brainstorming Problem 4대 원칙
비판 엄금(No discussion or criticism) 질보다 양(Quantity, not Quality) 자유분방(Seek Wide or Crazy Ideas) 무임승차(Combine, refined, piggyback)

18 Vector of Psychological Inertia
방법론 비교 TRIZ VS Trial & Error, Brainstorming Variants S olution S olution Variants Concept 4 Variants Variants Concept 3 Concept 2 Vector of Psychological Inertia Concept N-1 Variants Variants P roblem P roblem Concept 1 Concept N

19 TRIZ 방법론 General Scientific Problems Inventive Problems Problem Model
Tool Solution 수학 수식(X, Y) 수학법칙(근의 공식) 수식(x=1,…) 화학 화학식(HCL+NaOH) 화학법칙 화학식(H20,NaCl) General Scientific Problems Inventive Problems Problem Model Tool Solution 발명 문제 기술적 모순 모순 Matrix 40 Principles 물리적 모순 Separation Rules Su-F Model 76 Standards Solution Function Effects

20 TRIZ 방법론 ... ... TRIZ 작동 원리 Laws of Evolution Problem Abstractive
Contradiction Function Su-Field Model Principles Sci. Effects Standards 문제유형 해결원리 1 1 2 2 Problem Modeling Abstractive Solution 3 3 4 4 ... ... n m Problem Detail Solution Trial & Error

21 TRIZ의 구조 Laws & Trends of Engineering System Evolution
Recommendations for Psychological Inertia Overcome Contradiction Resolution Scientific & Technical Effects Patents & Cases System Approach Abstraction DTC Operators PRINCIPLES Semantic Index PHYSICS CHEMISTRY Standards / Rules Integrated PAT. Search Function Analysis & Trimming Techniques GEOMETRY ALGORITHM Trends Analysis IDEALITY Value Engineering Cause & Effects Analysis Problem Transformation Engineering Technology Analysis

22 문제 해결의 유사성

23 기술 진화의 유사성 Pattern of System Evolution Invention Machine©

24 기술 진화의 유사성

25 TRIZ 방법론 : 모순 Inventive Problem : Problems having a CONTRDICTION at least 관리적 모순(AC) : Administrative Contradiction 문제 해결자에게 부여되는 상반된 요구 : 희망과 현실과의 모순 기술적 모순(TC/EC) : Technical Contradiction 기술시스템에 부여되는 상반된 요구 : 서로 다른 2개의 Parameter 간의 모순 물리적 모순(PC) : Physical Contradiction 기술적 Parameter에 부여되는 상반된 요구 : 하나의 Parameter에서 값의 모순 C B TRIZ 방법론를 이용해 정립된 문제의 모형중 모순으로 정립된 문제를 해결하는 방법에 대해 살펴보기로 한다. 우선 모순이란 무엇인가를 정의해보자. TRIZ에서 모순은 매우중요하다. TRIZ가 영어로는 Theory of Inventive Problem Solving 으로 풀이되는데 이는 Inventive Problem을 해결하는 이론이라는 의미이며, TRIZ에서는 Inventive Problem을 모순이 존재하는 문제를 말한다. 그러므로 TRIZ는 모순을 해결하는 이론으로도 해석할 수 있으므로 모순에 대한 정의는 매우 중요한다. TRIZ에서는 모순을 세가지로 구분하는데 관리적 모순, 기술적 모순, 물리적 모순이 그것이다. 관리적 모순은 사람의 욕망으로 부터 비롯되는 모순으로 모든 문제의 근원이 된다. 기술적 모순은 사람의 욕망을 충족시키기 위해 개선을 수행하는 과정에서 발생되는데 두개의 파라미터가 상충되는 관계를 의미한다. 예를들어 부와 명예 같은 관계이다. 부를 가지면 명예를 포기해야 하고 명예를 가지면 부를 포기해야 하는 문제상황을 말한다. 위의 예에서는 생산성을 향상시키면 재료가 낭비되는 모순이 있으므로 서로 다른 두개의 파라미터가 상충되므로 기술적 모순이 있는 문제상황이 된다. 한편 기술적 모순에는 항상 이를 제어하는 파라미터가 존재하는데 이를 바탕으로 모순을 정립하게 되면 하나의 파라미터에 모순이 발생하게 된다. 위의 예에서는 온도라는 파라미터가 상충되는 관계를 보여준다. 즉 온도는 높아야 하고 낮아야 하는 모순이 존재하고 있다. TRIZ에서는 기술적 모순과 물리적 모순으로 정립된 문제를 해결하는 방법을 제시하는데 이를 각각 발명원리와 분리의 원리라고 말한다. A

26 Inventive Principles (40)
TRIZ 방법론 : 기술적 모순 Engineering Parameters (39) Contradiction Matrix Inventive Principles (40) 우선 기술적 모순을 해결하는 원리를 살펴보자 기술적 모순이 발생되면 상반되는 두개의 파라미터를 찾아야 한다. 그림의 모순표를 이용하여 개선하고자 하는 파라미터와 이로 인해 악화되는 파라미터를 찾으면 이들이 교차하는 지점에 1부터 40까지의 숫자들이 있는데, 이것이 정립된 기술적 모순문제를 해결하는데 활용될 수 있는 발명원리의 번호이다. 발명원리는 하나의 교차지점에 2-4개가 존재하는데 이들의 순서는 선택한 모순문제를 해결하는데 적용된 발명원리의 빈도수를 의미한다. 그러므로 과거에 동일한 모순을 가진 문제들은 앞부분에 제시된 원리를 이용해 대다수의 문제를 해결했다는 의미이다. 그러나 발명원리에서 제시하는 내용은 매우 추상적인 내용이ㅇ서 이를 이용해 문제해결 아이디어를 추출하기 위해서는 많은 교육과 훈련이 필요하다.

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28 TRIZ 방법론 : 물리적 모순 물리적 모순의 제거 분리의 원리 (Separation Principles)
Separation in Time Separation in Space Separation in Scale (or Between parts & the whole) Separation upon Condition 자연과학 현상 및 효과 Scientific Effect 물리적 모순은 분리의 원리 또는 자연과학 현상을 이용해서 해결하는데 예를들어 도로의 교차로에서는 승용차와 사람이 동시에 있으면 사고가 발생될 수 있다. 즉 교차로에는 차만 있던가 아니면 사람만 있어야 하는데 이는 물리적 모순이다. 이러한 물리적 모순은 모순을 시간이나 공간, 규모 그리고 조건에 따라 분리하여야 해결할 수 있다. 신호등은 시간으로 모순을 분리한 해결방안이고 육교 등은 공간상으로 모순을 분리하여 해결한 예가 된다.

29 TRIZ 방법론 : 물리적 모순 WIDE NARROW
The ship’s hull should be wide to be stable and should be narrow to be speedy – to reduce water drag One parameter -> width of the ship’s hull, but with different values WIDE NARROW

30 TRIZ 방법론 : 물리적 모순 Have both wide and narrow!
Separation of conflict on System – Supersystem levels. - on a System level, the object has a parameter value A - on a Supersystem level, the object has a parameter value not-A Have both wide and narrow!

31 TRIZ 방법론 : Scientific Effects
Goldfire Innovator Effects 모듈 : 공학지식 및 자연과학 효과를 기능별로 분류 해당분야 전문가와의 문제분석 작업을 통해 위 문제를 해결하기 위해서는 유체의 점도를 변화시킬 수 있는 방법을 찾아야 한다. 문제를 해결하는데 필요한 기능이 점도를 변화시키는 방법을 찾아야 하는 것이므로 TRIZ Software인 TechOptimizer의 Function Tree를 이용해 유체의 점도는 변화시키는데 사용될 수 있는 지식을 찾는다. 점도는 파라미터 이므로 Function Tree에서 파라미터를 변화시키는 방법을 선택하고 이후 변화시키고자 하는 파라미터인 점도(Viscosity)를 파라미터 목록으로 부터 선택하면 점도를 변화시키는데 적용할 수 있는 자연과학 지식과 함꼐 이들이 적용된 사례를 제공해 준다. 이 문제의 경우 TOMS 효과(유체에 폴리머를 투입하면 와류를 Laminar Flow로 변환 이로써 점도 개선된다는 내용)라는 화학적 지식이 점도를 줄이는데 효과적이다라는 지식을 찾았으며 이를 적용하여 50%정도의 생산성개선(단위시시간당 이송량)을 이루었다. 이 문제는 네덜란드 회사의 실제 사례임. Function Tree

32 TRIZ 방법론 : Su-F Model

33 TRIZ 방법론 : Su-F Model Su-Field Analysis & Standards
object 3 유해작용 object 1 object 2 object 2 object 1 물질-장 모형으로 정립된 문제 물질-장 모형으로 정립된 해결방안 IF there is a harmful interaction between two objects and no way to separate the objects is known THEN introduce a foreign object between the two which is a modification of the first or the second object. TRIZ에서 문제를 정의하는 또 다른 방법은 물질과 장(Field)의 관계로써 문제를 정의하는 것이다. 위 두문제는 전혀다른문제라고 볼수 있지만 TRIZ의 관점에서 보면 동일한 문제이다. 즉 두개의 물질사이에 Filed가 작용하고 있는데 이 Filed가 유해하다는 것이다. 물질과 장의 관계로 문제를 묘사해보면 원숭이 문제는 원숭이와 오렌지 사이에 유해한 작용이 존재하는 문제모형이며 수중익선 문제또한 물(기포)와 Hydrofoil 사이에 유해한 작용이 존재하는 문제모형이므로 이들은 동일하게 두개의 물질사이에 유해한 작용이 존재하고 있는 문제모형이다. TRIZ에서는 문제의 모형이 같으면 해결하는 방법 또한 동일하다는 것이 주장이다. 위 두 문제의 문제 모형이 같으므로 해결안 모형이 동일한데 TRIZ에서는 물질과 장의 관계로써 정의된 문제를 해결하는 방법으로써 표준해법(Standard Solutions)이라는 일반화된 문제해결방법을 제안한다. 이 문제의 표준해법은 둘 사이에 제3의 물질을 넣어 문제를 해결하라는 것인데 완전히 새로운 것을 도입하는 것이 아니라 도입하는 제3의 물질은 서로 상호작용하고 있는 물질1(원숭이, 물)과 물질2(오렌지, Hydrofoil)을 변형시킨 것을 가져오라고 제안한다. 이러한 표준해법은 과거에 유사한 문제의 창의적인 해결안으로 부터 추출한 것이다. Standard Solutions : 76

34 TRIZ 방법론 : Su-F Model ice
Supercavitation occurs when bubbles of water vapor form in the lee of bodies submerged in fast moving water flows. The trick is to surround an object or vessel with a renewable envelope of gas so that the liquid wets very little of the body's surface, thereby drastically reducing the viscous drag. The Soviet navy secretly introduced a rocket-powered torpedo called the Shkval that can "fly" through water at 100 meters per second (about 230 miles per hour) or more inside a self-generated gas cavity. ice

35 TRIZ 방법론 Conceptual Solutions 문제상황 문제의 분석 Inventive Problem 지식기반 분석도구
진화법칙 ARIZ 발명원리 Su-Field 표준해법 기능분석 Secondary Problems 자연과학지식 Conceptual Solutions