ARIZ is an algorithm for creative problem-solving developed by Altshuller. The core of ARIZ is to derive physical contradictions from technical contradictions, aiming to resolve problems at their essence. The algorithm emphasizes analyzing problems systematically, considering resources, time, and space to find solutions. It guides users through deep problem analysis, intensifies technical contradictions, and ultimately optimizes the system. ARIZ is a powerful tool for solving complex problems, requiring a systematic and logical approach.
05 창의적 문제해결 알고리즘
단계 1문제 분석(Analyzing The Problem)
단계 2 자원 분석 (Analyzing Resources)
단계 3 이상해결책과 물리적 모순의 정의
단계 4 물질장-자원의 활용
단계 5 지식DB의 활용
단계 6 문제의 변경 혹은 재구성
단계 7 물리적 모순 해결방법 분석
단계 8 도출된 해결안의 적용
단계 9 문제해결과정 분석
05. 창의적 문제해결 알고리즘
ARIZ
아리즈(ARIZ)는 알츠슐러가 가장 심혈을 기울인 작품이다. 아리즈 (ARIZ)는 "창의적 문제해결을 위한 알고리즘"이라는 러시아 글자의 머리말이다. 아리즈는 가장 어렵다고들 한다. 하지만 영어로 번역된 문서를 이해하 기가 힘들어서 그렇지 아리즈 자체는 그렇게까지 어려운 것은 아니다. 76가 지 표준해도 번역의 문제 때문에 이해하기가 어려웠지 어려운 개념은 아닌 것과 마찬가지이다. 영어로 번역된 것도 이해하기가 어려운데 영어를 그대 로 한글로 번역하였으니 76가지 표준해와 아리즈가 일반인들에게 아주 어 렵게 느껴졌을 것이다. 아리즈가 그렇게 어려운 것은 아니지만 트리즈의 툴 중에서 가장 난이도가 높은 것은 사실이다. 러시아어에서 영어로 충실히 번 역되지 않은 것을 아리즈에 대한 깊은 이해 없이 그대로 한글로 번역한 것을 이해하는 것은 아주 어려운 일이었을 것이다. 아리즈는 가장 마지막 단계의 툴이고 알츠슐러 또한 아리즈를 가르칠 때 아리즈의 어느 한 과정이라도 생략하면 알츠슐러가 크게 호통을 쳤다고 한다. 반드시 체계적인 과정을 필수적으로 밟아 나가며 아리즈의 규칙을 준 수할 것을 강력하게 권장한 것이다. 아리즈의 핵심은 기술적모순에서 물리적 모순을 이끌어 내는 과정이다. 이 말은 물리적 모순을 알아내면 문제를 본질적으로 해결할 수 있다는 말이 다. 기술적모순은 1.1 과정에서 기술하고 물리적 모순은 3.4 과정에서 기술 한다. 1.1과정에서 3.4 과정으로 가기까지 문제를 분석하고 시간과 공간 그리고 자원을 분석하여 궁극적으로 문제를 해결하기 위해 어떤 요소들이 만족되어져야 하는지를 분명하게 해 준다. 그림 5.1의 설명처럼 아리즈를 수행하면서 문제의 초점은 명확하게 해주고 문제를 해결하는데 사용될 수 있는 자원은 확장시켜준다. 이것이 아리즈의 철학이다. 5장에서 설명되는 아리즈는 철저히 알츠슐러의 표현을 그대로 전하려 고 노력하였다. “도움”이라는 글을 제외한 모든 글은 알츠슐러의 의견이고 표현임을 밝혀 둔다. 처음 책을 읽는 독자라면 대강 살펴본 뒤, 곧 바로 6장을 읽기를 권장 한다. 두번째로 책을 읽을 때, 아리즈 부분을 좀 더 쉽게 읽으려면, "도움”과 “참고”를 모두 생략하고 읽어 나가면 된다. 또한 www.trizacademy.net 의 BookReview란에는 좀 더 쉬운 아리즈 예제가 있으므로 이해에 도움이 될 것이다. 많은 시간이 흘러 저절로 이 장의 "도움"과 "참고"가 읽혀질 때, 당신은 훌륭한 트리즈 전문가가 되어 있을 것이다.
단계1 문제 분석 Analyzing The Problem
1-1 최소문제 (Mini-problem)
1-2 모순 요소 지정
1-3 기술적 모순 도식화
1-4 도식모델 선정
1-5 모순의 심화
1-6 문제 모델링
1-7 표준해 적용
단계 1에서는 문제의 초기상황을 모순으로 설정한 뒤 이를 바탕으로 심층분석하 여 좀더 명백하고 간단한 문제로 모델링하고 표준해를 적용한다.
1-1최소문제 (Mini-problem)
전문적인 용어를 사용하지 않고 다음과 같이 서술한다. [어떤 목적을 수행하는] 기술시스템은 [기술시스템의 주요 요소들]로 구성되 어 있다.
기술적 모순 1: 만약 [어떤 상황]에선, [이러한 좋은 점]이 있지만 [이러한 나쁜 점]도 있다.
기술적 모순 2: 만약 [반대로 어떤 상황]에선, [이러한 좋은 점]이 있지만, [역시 이러한 나쁜 점]도 있다.
우리는 최소한으로 시스템을 변경하여 [필요한 결과의 내용]을 얻고자 한다.
도움 : 전파망원경에 관련된 것을 알츠슐러는 이해를 돕기 위한 예제로 선정하였다. 군사시설에 사용되는 극도 로 민감한 전파망원경과 각종 안테나 장비들은 낙뢰로부터 보호되기 위하여 피뢰침이 주변에 설치되어 있다. 그런데 특정 지역은 유달리 낙뢰사고가 많아 많은 수의 피뢰침이 설치되었다. 그런데 피뢰침이 많아지다 보니 피뢰침에 의한 전파간섭이 심해져서 전파망원경이나 각종 안테나 장비들에 간섭신호가 많아져 제 역할을 수 행하기 어려운 문제가 있다. 피뢰침은 도체이므로 전파를 흡수하고, 이 때문에 전파망원경이 잡아내는 전파의 양도 적어지고 서로 간섭을 일으키기에 수신 감도가 떨어지게 된다.
예제) [전파를 수신]하기 위한 기술시스템은 [전파망원경의 안테나, 전파, 번개, 피뢰침]으로 구성 되어 있다.
기술적 모순 1:만약 [피뢰침이 많다]면, [안테나는 번개로부터 보호]되지만 [피뢰침이 전 파를 흡수]한다.
기술적 모순 2:만약 [피뢰침이 적다]면, [피뢰침의 전파 흡수가 차단]되지만 [번개가 안 테나를 파괴]한다.
우리는 최소한으로 시스템을 변경하여 [전파의 흡수없이 번개로부터 안테나 를 보호해야 한다.
도움) 여기서 피뢰침이라는 전문 용어 대신에 전도성막대라는 쉬운 용어를 사용해야 한다. 피뢰침 혹은 금속 막대라는 말은 이미 심리적 관성을 작용하게 한다. 물건의 기능에 중점을 두어 전기가 흐를 수 있는 전도성을 가진 막대라는 '전도성 막대 라는 용어가 문제해결에 방해를 하지 않는 것이다.
도움) 아래의 참고사항들은 알츠슐러가 직접 기술한 것들이다. 이러한 참고사항들은 실제로 반드시 지켜져야 할 규칙과 같은 것들로서 알츠슐러가 아리즈를 가르칠 때 이러한 참고사항, 즉 규칙을 지키지 않으면 심한 질 책을 했다고 한다. 하지만 참고사항들의 내용이 이해하기가 어려운 경우가 많으므로 처음부터 완벽히 이해하 려고 하기보다는 여유를 가지고 차근차근 아리즈에 대한 경험이 쌓여가면서 이해해도 괜찮으니 반드시 지금 읽어야 한다는 조바심을 가지지 않기를 바란다. 특히 시스템에 대한 이해가 있으면 이해가 더 잘 될 것이다. 기술시스템이란 것에 대한 트리즈적인 이해는 7장에서 설명되고 있다.
참고 1_최소문제(mini-problem)는 초기 문제상황에서부터 특별한 제약 조건을 설정한다. 큰 변화 없이 최소한으로 시스템을 변경하라는 제약조건 으로서 필요로 하는 특정작용이 달성되거나 유해한 작용이 제거되는 동안 에 시스템 내부의 요소들이 변하지 않거나 오히려 더욱 간단해 진다는 것 이다. 1장에서 설명된 냉장고의 홈바 디자인도 최소문제(mini-problem) 의 예로 들 수 있다. 초기 문제 상황을 최소문제(mini-problem)로 설정한 다는 것은 사소한 정도로 문제를 해결한다는 뜻이 아니다. 반대로 별도의 변화 없이 결과가 달성되어야 한다는 제약 조건으로 인하여 모순을 더욱 심화 시키고자 하는 의도이다. 적당히 타협하는 해결책을 제시하지 않는 다는 뜻이다.
참고 2_1.1 과정을 밟아 나가면서 시스템의 기술적인 부분만이 아니라 기 술부분과 반응하는 다른 자연환경 요소들도 고려되어 기입될 수 있다. 안테 나의 보호문제에서 다른 자연환경 요소란 번개가 된다. 이 외에도 우주, 자 연으로부터 발생되는 전파도 필요하다면 추가할 수 있다.
참고 3_기술적 모순은 시스템 내에서의 상호작용이다. 유용한 작용이 동시 에 유해작용을 유발하는 경우에 유용한 작용을 증대하거나, 혹은 문제를 일 으키는 유해작용을 제거, 약화하면 결과적으로 시스템은 퇴보하게 된다. 유용한 작용과 유해작용이 동시에 일어나기 때문이다. 기술적 모순은 시스템 요소의 한 상태를 기술하고, 이 상태에서 무엇이 좋고 무엇이 나쁜가 기술한다. 그리고 그 시스템 요소의 다른 한 상태일 경 우에 대해 동일요소에 대해 같은 방식으로 기술한다. 많은 경우 시스템 요소 는 도구(tool)가 된다. 하지만 때때로 문제상황에 따라 생성물(product)만 존재하는 경우도 있다. 즉 도구가 없으므로 명백한 기술적 모순이 없다. 이런 경우 일반적으로 도구의 상태가 아닌 생성물(product)의 두 상태를 고려하여 기술적 모 순을 얻을 수 있다. 간혹 두 상태 중 한 상태는 현실적으로 달성하기 어려운 상태를 설정하기도 한다. 예를 들어 다음 문제가 있다. "어떻게 육안으로 투명한 액체의 미립자 를 관찰할 수 있을까? 미립자는 아주 작아 빛을 통과한다."
기술적 모순 1: 만약 입자가 작으면 액체는 광학적으로 투명하다. 그러나 육안으로 입자를 관찰하는 것이 불가능하다.
기술적 모순 2: 만약 입자가 크면 육안으로 관찰이 가능하다. 그러나 액체는 광학적으로 투명하지 않다.
문제는 기술적 모순 2의 정당성을 고려하지 않고 정의되었다는 점이다. 왜냐하면 생성물(product)을 근본적으로 바꾸는 것은 금지되어 있기 때문 이다. 이는 현실적으로 달성하기 어려운 상태를 설정한 것과 같은 상황이다. 입자는 작아야 하지만 입자는 커야 한다.
참고 4_도구(tool)와 주위환경(environment)과 관련된 전문용어는 심리 적 관성을 없애기 위해 일반 용어로 바꾸어 사용되어야 한다. 전문용어는 도 구가 작동하는 원리에 대해 고정관념을 유발시키기 때문이다. 예를 들어 "쇄빙선은 얼음을 깬다"에서 배는 얼음을 깨지 않고도 움직일 수 있고 또한 쇄빙선은 얼음이 없는 바다에서도 운항할 수 있다. 또한 전문용어는 요소의 특성을 이미 포함하고 있어 심리적 관성을 유발하기도 한다. "거푸집 (mold)"은 단순히 "벽"이 아니라 "단단한 벽, 철벽"의 의미를 포함하고 있 다. 마지막으로 전문용어는 물질이 존재 가능한 상태(phase, state)를 제한 한다. "페인트"는 전통적으로 액체나 고체라는 고정관념을 유발하지만 가스상태일 수도 있다. "피뢰침은 번개로부터 안테나를 보호한다"에서 피뢰침 은 금속으로 된 막대를 연상시킨다. 반드시 금속이어야 할 필요도 없고 혹 은 어떤 고체의 물질일 필요도 없다. "전도성 막대"라는 표현이 좋다.
1-2 모순 요소
기술적 모순에서 생성물(product)과 도구(tool)를 설정 한다.
규칙 1_문제 조건에 따라 도구는 두가지 상태(phase)일 수 있는데 이 때는 두 상태 모두를 포함시킨다. 예를 들어 물과 얼음은 모두 도구에 포함되어야 한다.
규칙 2_문제에서 쌍(pair)으로 이루어진 것이 여러 개 있으며 하나의 쌍만 고려해도 충분하다. 도움 도구는 반드시 생성물과 직접접인 접촉을 유지해야 한다. 그러한 접촉을 통해서 도구는 생성물의 특성 을 변화시켜야 한다. 그러한 과정을 시스템의 기능, 역할이라고 할 수 있다. (6장 참조)
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예제
생성물 (product): 번개, 전파
도구 (tool): 전도성 막대
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참고 5_생성물(product)은 문제의 조건에 따라 그 특성이 변화되는 요소이 다. 제조, 이동, 변화, 개선, (유해한 작용으로부터의)보호, 측정 등과 같이 적절히 가공되어지는 요소이다. (특히 측정의 문제에서는 도구(tool)가 생성 물(product)이 될 수 있다. 도구의 상태를 측정한다면 도구의 상태가 곧 생성 물과 다를 바가 없기 때문이다. 예를 들어 연삭기의 마모정도를 측정하는 문제 에서는 연삭기가 생성물이 되는 것이다.)
참고 6_도구는 생성물의 직접적인 접촉에 의하여 생성물(product)의 특성 을 변화시켜야 한다. 또한, 경우에 따라서는 주위환경의 일부분도 도구가 될 수 있다. 생성물을 조립하는데 쓰이는 부품도 도구가 될 수 있다. 예를 들 어 레고는 여러 종류의 생성물을 만드는 도구인 것이다.
참고 7_도구나 생성물이 반드시 하나의 요소일 필요는 없다. 예를 들어 서 로 다른 도구가 두 개 존재할 수 있다. 이러한 경우 도구들은 생성물에 동시 에 작용해야 하면서 도구간에는 서로 상호보완적이 될 수 있다. 만일 생성물 이 두 개 존재한다면 이 생성물들은 하나의 도구에 의해서 처리되면서 생성 물들간에는 서로 상호보완적이 될 수 있다.
1-3 기술적 모순 도식화
기술적 모순을 그림으로 도식화 한다.
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예제
기술적 모순-1: 많은 수의 전도성 막대
기술적 모순-2: 적은 수의 전도성 막대
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참고 8_모순의 내용을 효과적으로 표현할 수 있다면 굳이 위에 있는 도식 모형을 쓰지 않아도 된다.
참고9_어떤 문제는 여러 개로 연결된 도식모형으로 표현될 수 있다. 이런 모형은 두 개의 단일 연결 모형으로 바뀔 수 있다.
만약 B가 변경 가능한 생성물(product)이거나 A의 기본 기능이라면Ba 가 B로 변경되어야 한다.
참고 10_모순은 시간이나 공간의 관점에서 검토될 수도 있다.
참고 11_과정 1.1 부터 1.3 까지 서로 일치하는지 검토한다.
1-4 도식 모델 선정
두개의 도식모형 중에서 기술시스템이 기본적으로 수행해야 할 기능과 가장 밀접한 모델을 선정한다.
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예제
[전파망원경이)라는 기술시스템의 기본 기능은 (전파의 수신)이다. 따라서 (전파의 수신]에 가장 부합하는 (기술적 모순 2)을 선정한다.
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도움 도식모함은 기술적 모순을 명확히 파악하게 도와준다. 모순을 명확하게 그림으로 시각화 해주기 때문 에 이와 같은 선택이 용이하다.
참고 12_ 두 가지의 모순 중에서 하나를 선택하면, 도구의 두 가지 상반되는 상태 중 한 상태를 선택하게 된다. 이 후 아리즈를 전개하는 과정에서 도구 의 이 상태만 일관적으로 선택해야 한다. 예를 들어 "전도성 막대 없음"이 “전도성 막대의 최적 수”로 바뀌는 일은 있어선 안된다. 아리즈는 문제를 타 협하기 보다는 모순을 심화시킨다. 결코 당신의 두뇌가 편안함을 느끼지는 않겠지만, 이겨내야 한다. 도구의 한 상태를 선정하였지만, 도구의 다른 상 태를 선정했을 경우의 유익한 작용도 궁극적으로는 달성될 수 있어야 한다. 예를 들어 전도성 막대가 하나도 없음을 선택하였지만 최종적으로 문제를 해결하면 번개는 전도봉이 많이 있었던 것처럼 번개는 제거되어야 한다.
참고 13_측정이나 검출과 같은 분석 문제의 경우, 어느 한 쪽을 선택하기가 어렵다. 이런 경우는 상위시스템의 목적을 고려하면 된다. 예를 들어 전구 내부의 기체압력을 측정하는 문제의 경우, "기체압력을 측정한다"는 기능 보다는 "전구를 생산하다"를 시스템이 기본적으로 수행하여야 하는 기능으 로 생각한다(몇몇 순수과학에서의 측정 문제라면 "기체압력을 측정한다"를 기본적인 기능으로 보아야 할 때도 있다)
1-5 모순의 심화
선택된 기술적 모순의 특성을 극단적인 상황으로 심화시킨다.
규칙 3_구성요소가 적어야 한다면 전혀 없다는 것으로 심화되고 구성요소 가 많아야 한다면 무한 개가 있다는 것으로 심화한다. '비용시간크기 연산자' (STC Operator)의 개념이다.
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예제
[전도성 막대가 적다]는 상황 대신 [전도성 막대가 전혀 없다]는 상황을 고려한다.
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1-6 문제 모델링
다음과 같은 사항이 명시되도록 문제를 다시 모델링한다.
1) 서로 상충하는 모순의 요소들
2) 모순이 심화된 상황
3) 문제해결을 위해 X-요소가 해야 할 일
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예제
1) [번개와 안테나는 있지만 전도성 막대는 없다.]
2) [전도성 막대는 안테나를 번개로부터 보호]하지만 [안테나는 전도성 막대 때문에 성능이 떨어진다]. [전도성 막대가 하나도 없는 상황]에서는 [안테나의 성능이 감소되지 않지만] [번개로부터 보호할 수 없다].
3) [전도성 막대가 하나도 없어서] [안테나의 성능이 감소되지 않으면서도] [번개로부터 안 테나를 보호할] 어떤 X-요소가 필요하다.
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도움 X-요소가 해야 할 일은 어떤 것을 유지(keep), 제거(eliminate), 향상(improve), 제공(provide)한다. 와 같은 형식을 가지는 것이 바람직하다.
참고 14_문제모델링에서는 기술 시스템의 몇몇 구성요소만을 언급하면 된 다. 안테나의 문제 모델링의 경우 안테나, 전파, 전도성 막대, 번개 중에서 두 가지만 선택되었다. 나머지 두 가지 요소는 마음속에 인식될 뿐 앞으로 도 전혀 언급이 안될 수도 있다.
참고 15~1.6 과정을 거쳐 문제 모델링을 마친 후에는 1.1 부터 1.6까지의 과정에 사용된 논리를 반드시 점검해 보아야 한다. 어떠한 논리적 비약도 있어서는 안된다.
참고 16_X-요소가 반드시 시스템의 새로운 재료나 부품을 의미하는 것은 아니다. X-요소는 시스템의 일부 혹은 환경의 온도변화나 상변화가 될 수도 있다. 반드시 물질일 필요는 없다.
[생각의 창의성 TRIZ]
저자 김효준
