SISÄLLYSLUETTELO ESIPUHE... 10 JOHDATUS TRIZIIN... 15 SANASTO... 16 1 Miksi uusi teoria?... 19 1.1 Vanha ja uusi toimintatapa... 19 1.2 Hyvien ratkaisujen säännönmukaisuus... 21 1.3 Uusi ajatusmalli on välttämätön... 24 1.4 Yhteenveto... 26 2 Ristiriidasta ideaaliratkaisuun ongelmanratkaisun ajatusmalli... 27 2.1 Ristiriita... 27 2.2 Resurssit... 29 2.3 Ideaaliratkaisu... 30 2.4 Teknisen systeemin kehityslait... 31 2.5 Innovatiiviset periaatteet... 33 2.6 Muita työkaluja... 34 2.7 Ajatusmallin taustaa... 27 2.8 Yhteenveto... 36 3 Ristiriita... 37 3.1 Miksi ristiriitojen erittely on niin tärkeää?... 37 3.1.1 Mikä saa tekniikan kehittymään?... 37 3.1.2 Muutoksen mallintaminen... 38 3.2 Ristiriidan mallintaminen... 39 3.2.1 Instrumentti ja kohde... 39 3.2.2 Ristiriita... 43 3.2.3 Erilaisia malleja... 45 3.2.4 Ominaisuudet... 45 3.2.5 Ominaisuuksien ristiriita... 46 3.3 Monta ristiriitaa... 48 3.3.1 Missä ristiriita ilmenee?... 48
3.3.2 Milloin ristiriita ilmenee?... 48 3.3.3 Kehittääkö systeemiä vai poistaako se?... 49 3.3.4 Miten löytää oikeita ongelmia?... 50 3.4 Ongelmasta ristiriitaan... 51 3.5 Yhteenveto... 55 4 Ristiriidan syventäminen... 56 4.1 Ristiriita komponentin sisällä... 56 4.2 Ristiriidan kärjistäminen... 59 4.3 Esimerkkejä ristiriidan syventämisestä... 59 4.4 Ristiriitoja on kaikkialla... 61 4.5 Yhteenveto... 63 5 Miten nyhjäistä tyhjästä eli unohdetut resurssit... 64 5.1 Näkymätön kehitysreservi... 64 5.2 Ristiriidan ratkaiseminen resursseilla... 66 5.3 Yleiskatsaus resursseihin... 67 5.4 Instrumentin resurssit... 68 5.5 Kohteen resursst... 69 5.6 Ympäristön resurssit... 69 5.7 Ylemmän tason systeemin resurssit... 70 5.8 Mikrotaso ja systeemin osaset resursseina... 70 5.9 Aika resurssina... 71 5.10 Geometrinen tila resurssina... 71 5.11 Muita resursseja... 72 5.12 Esimerkkejä resurssien erittelystä... 72 5.13 Yhteenveto... 74 6 Ideaaliratkaisu kompromissin sijasta... 75 6.1 Sisäiset ja ulkoiset tekijät tekniikan kehityksessä... 75 6.2 Ideaalisuuden kasvun laki... 75 6.3 Lisää ideaalisuuden käsitteestä... 79 6.4 Ideaaliratkaisun muodostaminen resurssien avulla... 80 6.5 Yhteenveto... 82 7 Miten erottaa hyvä ratkaisu huonosta?... 83 7.1 Uudet arviointiperusteet... 83 7.2 Vertaaminen parhaaseen kilpailevaan ratkaisuun... 84
7.3 Esimerkkejä vertailusta... 85 7.4 Ratkaisun parantaminen... 87 7.5 Yhteenveto... 88 8 Ajatusmallin syventäminen ja laajentaminen... 89 9 Teknisen systeemin kehityslait... 93 9.1 Kehityksen epätasaisuus... 94 9.2 Integroituminen ylemmän tason systeemiin... 95 9.3 Siirtyminen mikrotasolle... 97 9.4 Vuorovaikutusten kasvun laki... 98 9.5 Systeemin laajeneminen ja supistuminen... 99 9.6 Hyötyjä kehityslaeista... 100 9.7 Esimerkkejä soveltamisesta... 102 9.8 Yhteenveto... 103 10 Neljäkymmentä innovatiivista periaatetta... 104 10.1 Periaatteiden kuvaus... 105 10.2 Miten valita sopivat periaatteet?... 111 10.3 Esimerkkejä... 113 10.4 Yhteenveto... 114 11 Ajatusmallin arviointia... 115 12 TRIZ pähkinänkuoressa... 116 13 Miten tehdä TRIZin avulla tulosta?... 117 13.1 Kokemuksia TRIZistä Suomessa. Esimerkkinä Metso Paper... 117 13.2 Kokemuksia muualla maailmassa... 119 13.3 Johtopäätöksiä kokemuksista: miten omaksua TRIZ juohevasti?... 120 13.4 Kytke TRIZ muihin työkaluihin... 122 13.5 Yhteenveto: miten varmistetaan tulokset?... 123 14 Pieni työkirja TRIZin soveltamista varten... 124 Kirjallisuutta... 129
ESIPUHE TRIZ on merkittävin luovan ongelmanratkaisun metodi jonka tunnen. Käytän sitä päivittäin työssäni Metson tuotekehitysprojekteissa Toinen merkittävä TRIZin käyttösovellus on omien tai muiden keksimien ideoiden ja ratkaisujen arviointi Aina kun voi vastata myöntävästi, tietää, että kyseessä on vahva ratkaisu ja siihen kannattaa panostaa! (Pekka Koivukunnas, Metso Paper). Mikä ihmeen TRIZ? Ja kenelle se on tarkoitettu? Tämä kirja käsittelee teknistä ongelmanratkaisua ja on tarkoitettu ensisijaisesti asiantuntijoille, jotka kehittävät teollisia tuotteita ja prosesseja tai muuten ratkovat teknisiä ongelmia: teknologiajohdolle tuotteiden ja prosessien kehittäjille teknisten alojen opettajille ja opiskelijoille. Kirja perustuu teknisen ongelmanratkaisun teoriaan, jonka vakiintunut kansainvälinen nimitys on TRIZ. TRIZin perustaja on Genrih S. Altshuller (1926 1998). Hänen koulukuntansa on kehittänyt TRIZiä jo noin viidenkymmenen vuoden ajan. Teollisuudessa teorian käyttö on laajentunut nopeasti 1990-luvulla, eniten USA:ssa, Japanissa ja Saksassa, mutta myös monissa muissa maissa. TRIZin syntyyn ja kehittäjään liittyy jännittävä tarina. Altshuller eli entisessä Neuvostoliitossa. Työnsä hän aloitti 1940-luvulla, siis Stalinin aikana. Kun ensimmäiset askeleet tulevan TRIZin kehittämisessä oli otettu, Altshuller kirjoitti erään työtoverinsa kanssa Stalinille kirjeen, jossa oli ehdotuksia keksintötoiminnan tehostamiseksi. Seurauksena oli 25 vuoden vankilatuomio. Siitä Altshuller ehti istua muutaman vuoden ja vapautui Stalinin kuoleman jälkeen. Leirillä Altshuller joutui parakkiin, jossa oli 1930-luvulla vangittuja sivistyneistön edustajia monilta eri aloilta. Hän perusti siellä yhden opiskelijan yliopiston. Jokainen asiantuntija luennoi hänelle omasta alastaan. Näin hankkimiaan ensyklopedisia tietoja Altshuller hyödynsi myöhemmin kehittäessään menetelmiä ongelmien ratkaisemiseksi. Itse tutustuin TRIZiin 1980-luvun alussa. Kirjoitin aiheesta pienen kirjan. Kirjan ilmestymisestä vuonna 1985 alkoi TRIZ-koulutus Suomessa. Miksi TRIZ? TRIZin esiinmarssi voi tuntua ensi silmäyksellä yllättävältä. Niin paljon teoria poikkeaa perinteellisistä lähestymistavoista. Kun ajatellaan teollisuuden kehitystä viime vuosikymmenien aikana, tulee kuitenkin pian selväksi, että jotakin sellaista kuin TRIZ oli pakko syntyä. Tavanomaisia ilmaisuja käyttääksemme: tarve on leijunut ilmassa ja TRIZille on ollut sosiaalinen tilaus jo pitkään. 10
Teollisuudessa on yritetty kehittää luovaa ajattelua jo noin viidenkymmenen vuoden ajan. Alex Osborn kirjoitti 1950-luvulla kirjan Applied Imagination, joka sitten ilmestyi useina painoksina. Nykyajan insinööreistä ja tuotekehittäjistä luultavasti harvat ovat lukeneet Osbornin kirjaa, mutta kaikki tuntevat hänen keskeiset ajatuksensa: On kehitettävä mahdollisimmin paljon ideoita. Ideointivaiheessa kritiikki on kiellettyä. Intuitiivinen, vapaa ideointi oli aluksi hyvin suosittua, mutta pian sen rajoitukset tulivat vastaan. Ideoita kyllä syntyi paljon, mutta joukossa ei välttämättä ollut hyvää ratkaisua. Jos hyvä idea löytyikin, sitä oli vaikea poimia esiin huonojen joukosta. Kritiikkiä ei myöskään pystytä poistamaan. Muodollisesti negatiiviset ilmaisut voidaan kieltää, mutta ihmiset oppivat pian harjoittamaan kritiikkiä kiertotietä. Tarvitsee vain tehdä näennäisesti positiivinen vastaehdotus. Vapaan ideoinnin heikkouksia on yritetty poistaa erilaisilla systemaattisilla tuotekehitysohjeilla. Hyvä esimerkki on suunnitteluohje VDI 2222, joka kuvailee tuotteen suunnittelun monivaiheisena prosessina. Systemaattiset metodit näyttivät olevan vakavammin otettavia ja tarjoavan kouriintuntuvampia työkaluja kuin intuitiivinen ajattelu. Kuitenkin niissäkin törmättiin rajoituksiin. Aidosti uusien ja innovatiivisten ratkaisujen tuottaminen oli vaikeaa. Näytti siltä, että systemaattisuus tappaa luovuuden. Yritykset tehostaa tuotekehitystä ovat heilahdelleet intuitiivisen ja systemaattisen ajattelutavan välillä. Molempia esitellään jatkuvasti erilaisina muunnelmina ja eri nimillä. Tuloksena on ollut umpikuja. Mitä tehdä, kun sen enempää intuitiivinen kuin systemaattinenkaan ajattelu ei näytä vievän eteenpäin? Molemmat perinteet ovat yrittäneet vastata samoihin kysymyksiin: Miten luovat ihmiset eroavat vähemmän luovista? Miten tehdä tavallisista ihmisistä luovia? Intuitiivisen menetelmän kannattajat vastaavat, että on päästettävä ajatukset valloilleen poistamalla kritiikki. Systemaattisuuden puolustajat väittävät, että tiukasti looginen eteneminen kasvattaa luovuutta. Kummassakaan ajattelutavassa luovan toiminnan kohde ei ole tarkastelussa mukana. On yhdentekevää, mikä kohde on: tekniikka, organisaatio, taideteos vai jotakin muuta. Altshuller ja hänen tiiminsä työskentelivät pitkään molempien valtavirtojen ulkopuolella. Altshuller esitti aivan toisenlaisen kysymyksen: Miten hyvät tekniset ratkaisut eroavat huonoista? Mitkä ovat hyvien ideoiden ja innovaatioiden yhteisiä piirteitä eri aloilla? Pian havaittiin useita säännönmukaisuuksia ja kehityslakeja. Hyvät ratkaisut poistavat ristiriidan vastakkaisten vaatimusten välillä, ja hyödyntävät näkymättömiä, piilossa olleita resursseja. Tavanomaisen kompromissin sijasta päästään lähelle ideaaliratkaisua, joka poistaa ristiriidan. Luovuus perustuukin ensisijaisesti tietoon kohteesta, tässä tapauksessa tekniikasta. Tutkimalla kohteen kehityslakeja voidaan muotoilla ohjeita ongelmien ratkaisemista ja systeemien kehittämistä varten. Ihmiset voivat opetella ohjeet, soveltaa niitä 11
ja parantaa työnsä tulosta. Luova työ lakkaa olemasta mystiikkaa ja muuttuu toiminnaksi, joka on opiskeltavissa ja opetettavissa. Kuvattua kehitystä vasten on helppo ymmärtää, että mielenkiinto TRIZiä kohtaan on kasvanut niin nopeasti 1990-luvun alusta lähtien. Vanhat toimintatavat olivat polkeneet paikoillaan ja toistaneet itseään jo vuosikymmeniä. Tarve löytää uusia työkaluja on tullut entistä pakottavammaksi. Mielenkiinnon kasvun voi nähdä ehkä parhaiten internetissä. Syyskuussa 2001 hakusanalla TRIZ löytyi 15 900 dokumenttia. Määrä on kasvanut muutamalla sadalla kuukaudessa. TRIZin käyttö ja tutkimus on saavuttanut tietyn kriittisen massan ja työkalut paranevat nopeasti. Samalla TRIZ on muuttunut entistä hajanaisemmaksi. Lyhenne TRIZ on teorian nimi, eikä tarkoita mitään tiettyä työkalua tai tavaramerkkiä. Käsitteen TRIZ alla esitetään erilaisia ja joskus vastakkaisiakin asioita. Siksi on hyvä tehdä selväksi, mitä TRIZillä tässä kirjassa tarkoitetaan. Kirja eroaa olennaisesti ensimmäisestä, siis vuonna 1985 ilmestyneestä suomenkielisestä kirjasta, ja myös useimmista maailmalla ilmestyneistä TRIZ-julkaisuista. Tärkein ero on, että kirja on tehty ensisijaisesti ihmisille, jotka ratkovat ongelmia ja kehittävät tuotteita teollisuudessa, mutta eivät ole metodi- tai TRIZ-spesialisteja. Päähuomio on ongelmissa, joita TRIZin avulla käsitellään, ei itse teoriassa. Suomessa TRIZ-koulutus alkoi jo 1980-luvulla. Ensimmäisillä kursseilla käytiin läpi jonkin verran peruskäsitteitä, mutta pääasiallisesti opiskeltiin monivaiheista algoritmia teknisten ongelmien käsittelyä varten. Myöhemmin, 1990-luvulla, tuli käyttöön TRIZ-pohjaisia tietokoneohjelmia ja muutenkin työkalujen valikoima monipuolistui. Koulutuksessa keskityttiin ohjelmiin ja menetelmiin. Teoria jäi pois melkein kokonaan. Talvella 1999 2000 haastateltiin perusteellisesti vanhojen, vähintään kymmenen vuotta sitten päättyneiden kurssien osanottajia. Tulos oli hyvin selvä. Osanottajat olivat soveltaneet peruskäsitteitä, ennen kaikkea ristiriidan ja ideaaliratkaisun käsitteitä. Ne koettiin hyödyllisiksi. Sen sijaan pitkät algoritmit ja monimutkaiset mallit eivät juurtuneet. Myöhemmin pidetyt kurssit ja seminaarit ovat vain vahvistaneet tätä tulosta. TRIZ-koulutus uudistettiin siksi perusteellisesti. Kokemukset vuoden 2000 aikana olivat rohkaisevia. Niiden pohjalta laadittiin uusi oppimateriaali, josta saatu palaute osaltaan innosti kirjoittamaan tämän kirjan. Kirjassa Altshullerin perinnöstä on säilytetty keskeiset käsitteet: ristiriita resurssit ideaaliratkaisu kehityslait innovatiiviset periaatteet. 12
Kirjassa nähdään TRIZ nimenomaan teoriana, ajatusmallina ja toimintatapana. Vasta ajatusmallin omaksumisen myötä erilaisia menetelmiä voidaan hyödyntää tehokkaasti. TRIZin kolme keskeistä konseptia, kolme kovaa käsitettä ovat ristiriita, resurssit ja ideaaliratkaisu. Ne erottavat TRIZin perinteisestä ajattelusta. Ongelmasta etsitään ristiriitaa, jota pelkistetään ja kärjistetään. Ristiriitaa ei siis peitetä eikä karteta, kuten tavallisesti tehdään. Ristiriidan poistamiseksi etsitään saatavissa olevia, mutta huomaamatta jääneitä resursseja, sen sijaan että lisättäisiin uusia resursseja. Resurssien avulla pyritään mahdollisimman lähelle ideaaliratkaisua tavanomaisen kompromissin sijasta. Voi tuntua yllättävältä, että käytännölliseksi tarkoitetussa kirjassa korostetaan teoriaa. On kuitenkin mahdotonta antaa ohjetta tai menetelmää, joka soveltuisi kaikkiin mahdollisiin ongelmatilanteisiin. On kuitenkin mahdollista antaa ajatusmalli, jonka avulla pystytään tuottamaan sekä ratkaisuja että tarvittaessa uusia ohjeita ja menetelmiä. Painopisteen asettaminen ajatusmalliin menetelmien asemesta mahdollistaa TRIZin entistä paljon laajemman käytön. TRIZiä voivat hyödyntää kaikki teknisten ongelmien kanssa tekemisissä olevat ihmiset, ei vain kehittäjät ja tutkijat. Vastoin yleistä ennakkoluuloa teoriasta hyötyvät eniten käytännön ihmiset, joilla on vain vähän aikaa olla mukana kursseilla ja lukea kirjallisuutta. Teoria antaa tietoa tiivistetyssä ja siis kaikkein käytännöllisimmässä muodossa. Yhtenä tavoitteena kirjaa kirjoitettaessa on ollut demokratisoida luovuutta. TRIZin käsitteet ja ajatusmallit ovat omaksuttavissa samalla tavalla kuin mikä tahansa tiede tai oppiaine. Kirjan taustalla on monien ihmisten työ. Kuten on jo mainittu, kokemukset TRIZin soveltamisesta yli 10 vuoden ajalta suomalaisissa teollisuusyrityksissä ovat merkittävästi vaikuttaneet sisällön valintaan. Etenkin Pekka Koivukunnas Metso Paperista on antanut arvokasta palautetta. Monista TRIZin soveltajista ja kehittäjistä muualla maailmassa, joiden töitä on hyödynnetty kirjaa kirjoitettaessa, mainittakoon Vladimir Gerasimov, Semyon Litvin, Ellen Domb ja Valeri Tsurikov Yhdysvalloissa, Hans-Jurgen Linde Saksassa ja Toru Nakagawa Japanissa. Sisältöä valittaessa on edellytetty ensinnäkin, että opetettavat käsitteet ja ohjeet ovat teoreettisesti ja tieteellisesti riittävän selkeitä. Toisin sanoen on pystyttävä selittämään, miksi käytetään tiettyä ajatusmallia eikä jotakin muuta. Mallin on oltava myös testattavissa. TRIZin keskeiset käsitteet on siksi esitetty kirjassa niin laajasti, että teorian toimivuutta ja pätevyyttä pystytään kokeilemaan. Määrätietoisesti on pyritty siihen, että kirja on aidosti tieteellinen, vaikka tarpeetonta akateemisuutta ja muodollisuutta on vältetty. Toiseksi ajattelumalleista on oltava todellista, objektiivisesti arvioitavissa olevaa hyötyä. Kolmanneksi mallien tulee olla subjektiivisesti, käyttäjän kannalta, järkeviä niin, että niitä todella sovelletaan työhön. Sisällön on täytettävä kaikki nämä kolme vaatimusta. 13
Jotta teoriasta kyettäisiin etenemään käytäntöön, on varmistettava käsitteiden omaksuminen. Kirjaa laadittaessa on siksi hyödynnetty toiminnan teorian, kehittävän työntutkimuksen ja kognitiivisen psykologian malleja ja tuloksia. TRIZin muokkaamisessa opiskelun ja soveltamisen kannalta mahdollisimman rationaaliseksi onkin ollut ratkaisevasti apua Yrjö Engeströmin ja toiminnan teorian muiden kehittäjien töistä. Timo Saranevan ja Veli-Pekka Lifländerin ideat, kommentit ja neuvot ovat olleet korvaamattomia ajatusmallin rakentamisessa ja kirjan kirjoittamisessa yleensä. Kirja on rakennettu niin, että turvataan täydellinen oppiminen: motivoituminen, yleiskuvan muodostaminen (eli orientoituminen), uuden tiedon omaksuminen, soveltaminen, opitun arviointi sekä itse oppimisprosessin kontrolli. Tässä suhteessa kirja poikkeaa jyrkästi tavallisista oppimateriaaleista, jotka rajoittuvat uuden tiedon esittämiseen ja harjoituksiin. TRIZistä ei muuallakaan maailmassa toistaiseksi ilmestynyt yhtään kirjaa, jossa olisi sovellettu toiminnan teorian käsitteitä ja nykyaikaisen psykologian oppimisteorioita. Vastaava englanninkielinen kirja (Rantanen K., Domb E., Simplified TRIZ: New Problem Solving Applications for Engineers & Manufacturing Professionals, St. Lucie Press, Boca Raton) ilmestyy myöhemmin vuonna 2002. Laajalle käyttäjäpiirille tarkoitetun käsikirjan ja oppimateriaalin puuttuminen on jo yksinään ollut pakottava syy laatia käsillä oleva teos. Vaikka teksti tukeutuu monien ihmisten työhön, sen sisällöstä vastaa kokonaisuudessaan allekirjoittanut. Turussa joulukuussa 2001 Kalevi Rantanen 14