8. Metody twórczego pozyskiwania rozwiązań wariantów systemu - synteza i analiza systemowa

8.1 Twórcze myślenie i uczenie
8.2. Metody kreatywnego myślenia
8.3.1 Myślenie równoległe i metoda CIMDO DeBono
  8.3.2  Brainstorming - burza mózgów
  8.3.3   Synektyka
  8.3.4  Morfologia
8.4  Analiza systemów
Strona główna



8.1 Twórcze myślenie i uczenie

Jak już wcześniej powiedziano zasadniczą rolę w projektowaniu odgrywają trzy problemy; informacyjny, innowacyjny i decyzyjny [7].

  1. Problem informacji - co ja muszę wiedzieć ?
  2. Problem innowac yjny - jak to osiągnąć ?
  3. Problem decyzyjny - jak optymalizować decyzję ?

W poprzednim rozdziale omówiliśmy problem informacyjny, zaś w tym podpunkcie omówimy problem innowacyjny, tzn. pokażemy jak metodycznie można pozyskiwać różne warianty rozwiązań naszych potrzeb i problemów. Odpowiedź jest względnie prosta - przez twórcze myślenie. Myślenie w ogóle ułatwia nam pojęcie i zrozumienie problemu, jego twórcze przekształcenie oraz oszacowanie jego wartości. Samo zaś twórcze myślenie może być zogniskowane na problemie lub rozbieżne, jako asocjacyjne myślenie, tak jak to całościowo pokazuje rysunek 8.1, [7].

Rys. 8.1: Czynności intelektualne człowieka [7].

Jedna z czynności naszego umysłu, przetwarzanie informacji - również twórczej, wymaga zasobu informacji a więc ich uprzedniego zapamiętania. Jak wiemy mamy pamięć krótko i długo terminową, a jak to wygląda w szczegółach efektywności zapamiętania warto przeanalizować rysunek 8.2. Widać stąd na przykład, że twórcze uczestnictwo we wzajemnym przekazywaniu informacji jak np. warsztaty, seminaria multimedialne, daje największe szanse pamięci krótko i długo terminowej. Jak to wygląda przy założeniu powtarzania materiału w trakcie studiowania przedstawia kolejny rysunek 8.3 zaczerpnięty z [ 61].

Rys. 8.2 Efektywność zapamiętywania informacji przez człowieka w różnych sytuacjach

Rys. 8.3 Twórcze uczenie jako droga do twórczego myślenia [61].

Najnowsze zdobycze w psychologii uczenia i myślenia nie dają się przecenić, z tej samej książki Bazan'a [61], (a jest wiele takich książek również autorów polskich, a także adresy internetowe, np. http://www.amw.net.pl/mnemonika/mnemonika.html) , warto polecić tworzenie map myślowych, które jak widać z rysunku 8.4 nadają się do każdej intelektualnej czynności człowieka; od twórczego wypoczynku do tworzenia wynalazków.

Rys. 8.4 Mapa zastosowań mapy myśli w kreatywnym myśleniu człowieka [61].

Myślenie twórcze nie należy do czynności rutynowych, ani też do uprawianych przez każdego nawet z członków elity intelektualnej danego społeczeństwa. Jak pokazał de Bono [62] w swych licznych książkach nasze 'elity intelektualne' zostały wykształcone na wzorcu myślenia sokratycznego (Sokrates filozof grecki VI w pne.). Zaś istotą tego myślenia (analitycznego) jest wyszukiwanie błędów, wykazywanie błędów, niespójności, dowodzenie swych racji, a nie wyszukiwanie twórczych alternatyw rozwiązań nowych problemów i nowych systemów. Bardzo dobre przeciwstawienie myślenia tradycyjnego, sokratycznego, do myślenia równoległego poszukującego możliwości przedstawia rysunek 8.5.

Istotną modyfikacją jest stosowanie wartościowania pomysłu (osądu) nie do każdej potencjalnej możliwości oddzielnie, lecz do zbioru możliwości zapytując, która z nich zapewni nam postęp w porównaniu z sytuacją zastaną.

Rys. 8.5 Porównanie myślenia tradycyjnego sokratycznego z twórczym myśleniem równoległym [61].

Kreatywne myślenie jak wiadomo nosi również nazwę syntezy systemowej, będzie więc interesujące porównać własności myślenia syntetycznego i analitycznego (sokratycznego), tak jak to przedstawia rysunek 8.6, [7].

Rysunek 8.6 Porównanie własności myślenia analitycznego i syntezy systemowej, [7].

 

Sam proces twórczego myślenia można jeszcze podzielić na cztery fazy;

Oszacowanie istotności rozwiązania może przebiegać wg. następujących kryteriów:
nowości, prawidłowości, zaspokojenia potrzeb, przewagi nad rozwiązaniami poprzednimi, elegancji, itp.
Dobrze jest wiedzieć, że twórczemu myśleniu sprzyja jedynie umiarkowany stres, problemowo zorientowany, nie inny, a największą efektywność myślenia mieści się w czasie trzech kwadransów. Nie jest jeszcze pewne z badań czy praca zespołowa, czy też w pojedynkę daje lepsze wyniki, i kiedy. Prawdopodobnie jest to kwestia predyspozycji. Jak na razie jednak genialne odkrycia są efektem pracy pojedynczych twórców, zaś być może wydajność pracy zespołowej jest lepsza z tytułu wyzwolonej synergii.
Cechy jakie muszą posiadać ludzie przeznaczeni do pracy inwencyjnej, twórczej, są następujące:
otwartość na nowe, niekonwencjonalność, elastyczność, wrażliwość, odporność na poczucie zagrożenia i frustrację, motywacja sukcesu, odwaga stawiania pytań i otwartej odpowiedzi na nie, obiektywność, nie małostkowość (wielkoduszność).

8.2. Metody kreatywnego myślenia

  • Pierwszym elementem projektowania jak i myślenia twórczego jest zdefiniowanie problemu, tak dalece dokładnie jak to jest możliwe na tym początkowym etapie tworzenia systemu. Przedstawienie problemu, jak i potem wyników pracy twórczej mogą się odbywać w formie mówionej, pisanej, graficznej, matematycznej lub też mieszanej. Zaś niezależnie od szczegółowych podziałów wszystkie metody twórczego myślenia można podzielić na trzy grupy:

    Bardziej szczegółowy podział metod twórczego myślenia przedstawia rysunek 8.7, [7], skąd widać że metody twórczego myślenia dzielą się na dwie grupy;

    Jak dowodzi historia nauki i techniki, na razie wielkie odkrycia i wynalazki dokonali ludzie w pojedynkę, natomiast postęp techniczny, usprawnienia, zwłaszcza technologii, są dziełem twórczości grupowej. Twórczość grupowa (team work, team approach) jak już wiemy jest również istotą inżynierii systemów.

    Rys. 8.7 Metody i techniki twórczego rozwiązywania problemów projektowania systemowego [7].

    Niezależnie od użytej metody, czy grupy metod, pomocne będzie w myśleniu innowacyjnym zastosowanie poniższych strategii myślenia.

    Mając to na uwadze niżej omówimy najważniejsze techniki pracy twórczej.

    8.3.1 Myślenie równoległe i metoda CIMDO DeBono

    Rozwinięciem myślenia równoległego DeBono jest cały wachlarz metod, np. metoda sześciu kapeluszy, metoda CIMDO będąca akronimem najważniejszych jej czynności (cel, informacja, metody, decyzja, optymalizacja), przedstawiona w całości na kolejnym rysunku 8.8.

     

    Rys. 8.8 Schemat myślenia kreatywnego CIMDO wg DeBono [61].

    8.3.2  Brainstorming - burza mózgów

    Jest ona utworzona na bazie swobodnych asocjacji przez Osborn'a. Przebieg posiedzenia wg tej techniki wygląda następująco. Grupa złożona z 5 do 10 - ciu osób, o omówionych już cechach charakteru, niekoniecznie niespecjalistów z danej dyscypliny, i w miarę możliwości na tym samym poziomie hierarchii służbowej. Grupa zbiera się w pokoju odseparowanym od zakłóceń, gdzie znajduje się tylko tablica, stół, krzesła ewentualnie rzutnik pisma. Żadnego porządku w lokowaniu uczestników nie przewiduje się, czas trwania posiedzenia, nie więcej niż 45 minut. Szef grupy pełni czystą funkcję moderatora, tzn. daje wprowadzenie do problemu, udziela głosu, nadzoruje posiedzenie, doprowadza do oceny rozwiązania i jego końcowego sformułowania.
    Po wprowadzeniu każdy uczestnik może zacząć mówić swe propozycje, które następnie zostają przejęte przez następnych uczestników i będą swobodnie przekształcone, i rozwinięte, twórczo ocenione aż do ostatecznego sformułowania i oceny przydatności rozwiązania.

    Nie dopuszcza się żadnych pytań czy wystąpień deprymujących, zdań zbijających z tropu w stylu " to już było, nie o to chodzi, to za drogie, to nierozsądne, ty się na tym nie znasz, itp.". Nie ma tu prawa własności do pomysłów lub idei, każdy bierze ten fragment idei, który jest dla niego atrakcyjny i rozwija go dalej twórczo.

    Wydajność tej metody jest rzędu 3 do 6 % wartościowych rozwiązań ze wszystkich rozważonych propozycji. Możliwe są warianty z większą grupą, wariant dydaktyczny w klasie, wariant progresywny i wariant destruktywno - konstruktywny, [7].
    Istotnie różna odmiana tej metody to brain writing. Tutaj po przedstawieniu problemu jak wyżej każdy z uczestników proponuje w formie pisemnej 3 rozwiązania i przedstawia je następnym uczestnikom do dalszego rozwinięcia. Przy 5 - ciu uczestnikach posiedzenie trwa tak długo, aż każde trzy propozycje dojdą do pozostałych pięciu uczestników. Procent sukcesu (succes rate) w tej metodzie jest rzędu 15%, czyli znacznie większy od poprzedniego.

    8.3.3   Synektyka

    Jest zbudowana na bazie brainstorming w połączeniu z myśleniem asocjacyjnym i analogowym. W myśleniu takim są istotne dwie podstawowe czynności.

    Skład grupy synektycznej tak jak poprzednio, a stopniowe dochodzenie do grupowego rozwiązania można podzielić na dziewięć kroków.

    1. Przedstawienie potrzeby i problemu.
    2. Zbliżenie się do problemu.
    3. Problem jest zrozumiany i rozwiązywany i podobnie jak w brainstorming spontanicznie przejmowany przez uczestników grupy, a przez kierownika grupy podsumowywany. Wygenerowane idee są wkładem do późniejszego budowania analogów z jednej strony i dla zmniejszenia fiksacji uczestników grupy na starych rozwiązaniach z drugiej strony.
    4. Przeformułowanie problemu od nowa jak niżej.
    5. Oddalenie już zapoznanego problemu, budowanie analogii z innej dziedziny aktywności. Powstają pytania, które pozornie nie mają nic wspólnego z właściwym problemem, lecz doprowadzają one do innego oświecenia właściwego rozwiązania i jego znalezienia. Proponuje się trzy kroki w oddalania problemu;
      pierwszy krok analogii bezpośrednich, drugi analogie osobiste i trzeci analogie symboliczne.
      Całość może prowadzić do paradoksów pokazujących rzeczywisty problem np (miękkie ciśnienie, łagodne ciśnienie).
    6. Analiza uzyskanych analogii pod względem sposobu działania, własności i efektów.
    7. Porównanie analogii z problemem rzeczywistym.
    8. Odprowadzenie wygenerowanych rozwiązań i połączenie ich z rzeczywistym problemem i jego wzbogacenie.
    9. Rozwój ewentualnych rozwiązań i ocena ich realizowalności.

    Procedura jak widać jest długa i różnorodna, lecz jej efektywność sięga 30 %. Możliwe warianty metody to: wizualizacja obiektów, gorące słowa i wymuszone relacje ze specjalnymi obiektami na miejscu pracy.
    Z innych metod warto tu wymienić Delphi, gdzie zadaje się pytania wybranym ekspertom, na ogół zdalnie i niezależnie zmierzając do prześledzenia wszystkich możliwych punktów w przestrzeni rozwiązań.

    8.3.4  Morfologia

    Morfologia lub też macierz idei, polega na pierwotnym podziale funkcji systemu na funkcje cząstkowe, do których stosujemy podejście innowacyjne, a następnie dokonujemy syntezy i kombinacji rozwiązań. Istotne są tutaj cztery kroki (patrz rysunek 8.8).

    1. Pożądaną funkcję systemu należy rozłożyć na funkcje cząstkowe.
    2. Dla każdej funkcji cząstkowej znajdujemy szereg rozwiązań niezależnych od siebie.
    3. Dokonujemy zamiany funkcji i rozwiązań co przynosi często zaskakujące rezultaty.
    4. Ocena powstałych rozwiązań całościowych pod względem wykonywalności i akceptowalności przez klienta.

    Jako przykład takiego podejścia proszę przeanalizować rysunek 8.8, gdzie problemem było wynalezienie nowej realizacji zegara ściennego, co zakończyło się jak widać na dobrze znanym zegarze z napędem sprężynowym i cyferblatem [8].

    Rys. 8.8 Macierz idei w morfologicznym poszukiwaniu nowego zegara ściennego [7].

     

    Twórcze myślenie, innowacje, wynalazki, zwłaszcza samotnych twórców, to również samotna podróż od euforii do frustracji, trwająca nieraz długo, jak to pokazuje rysunek 8.9 pod znamiennym tytułem 'długa i ciemna noc innowatora, zaczerpnięty z książki Zarządzanie Zmianą [63]. Warto o tym pamiętać by przez niewiedzę nie pogłębiać tej nocy.

    Rys. 8.9 Długa i ciemna noc innowatora [63].

     

    Tyle na temat metod twórczego wyszukiwania rozwiązań w projektowaniu systemowym. Dalsze informacje na ten frapujący temat można znaleźć w monografii Patzak'a [7], zaś my zajmiemy się obecnie analizą systemową, czyli kolejnym krokiem w projektowaniu systemowym.

    8.4  Analiza systemów

    Analiza systemowa jest kolejnym krokiem w projektowaniu nowego systemu co doskonale ilustruje rysunek 8.10. Ma ona na celu zbadanie proponowanego rozwiązania, jego zachowania się i działania zmierzając do jego poprawy, optymalizacji i podjęcia decyzji projektowej. Zasadniczo analiza taka może być prowadzona na modelu (ex ante factum), może być czysto intuicyjna, czy też formalna - zależnie od możliwości.

    Rys. 8.10 Miejsce syntezy i analizy systemowej w pętli projektowania całości systemu lub jego części.

    Nie mając miejsca na omówienie cząstkowych celów takiej analizy i jej metod zadowolimy się opisem koniecznych do wykonania analiz w kolejności ich wykonania, odsyłając po resztę do stosownej literatury specjalistycznej, [7], [8], [28], i inni. A oto poszczególne kroki analizy systemowej w zastosowaniu do wygenerowanych poprzednio wariantów rozwiązań systemu.

    Kryteria oceny zachowania się systemów podczas takich analiz mogą być wielorakie, jak również użyte ad hoc. Jeśli się jednak da, to zaleca się sprawdzić wszystkie cechy do kryteriów jakości związanych z działaniem systemu np. przez tak zwane wskaźniki jakości (figures of merit = FOM) podane niżej, a także przez proste porównanie wartości cech wariantów systemu z wartościami optymalnymi. A oto przykładowe wskaźniki jakości stosowane w literaturze amerykańskiej [6].

    FOM1

    Korzyść systemu

    ------------------------------

    Koszt cyklu życia

    FOM2

    Efektywność systemu

    --------------------------------

    Koszt cyklu życia

    FOM3

    Gotowość systemu

    --------------------------------

    Koszt cyklu życia

    FOM4

    Wydajność

    ----------------------------

    Koszt życia systemu

    (8.1)

    Inna metoda możliwa do zastosowania ewaluacji rozwiązań systemowych to wyróżnienie w wyrobie, lub systemie, zbioru istotnych cech np. Fi , i = 1,...N. Każdej cesze należy dalej przypisać klasy jakości Fij , j = 1,...n, zaś wartościowanie klas jakości winno być takie by najwyższa klasa jakości nie przekroczyła jedności, czyli 0 Ł Fij Ł 1. Jest przy tym oczywiste, że każdy oceniany system będzie miał jedną określoną klasę danej cechy np Fik , i = 1,... N. Tak więc dla każdego wariantu systemu obliczymy jego ocenę (rangę R) podług kumulacyjnego wzoru

     

    W ten sposób każdy wariant rozwiązania systemu będzie miał swoją rangę R zawartą w przedziale: 0 Ł R Ł N , co już daje hierarchię wartości rozwiązań niezbędną do wyboru rozwiązania najlepszego. W ten sposób można dalej prowadzić kumulacyjną klasyfikację systemów, niezbędną czasami do celów decyzyjnych.

    Taki właśnie przykład wartościowania wariantów systemu przedstawia kolejny rysunek pokazujący możliwy sposób wartościowania czasopism naukowo technicznych do ich późniejszego dofinansowania wykonany swego czasu dla potrzeb KBN przez autora.. Jest to typowy przykład kwantyfikacji cech początkowo rozmytych z ostatecznym rozmyciem oceny końcowej (fuzzyfication - defuzzyfication process).

    Rys. 8.9 Przykładowy sposób ustanawiania cech i klas jakości dla oceny czasopism naukowo technicznych

    Na koniec tej skróconej analizy i oceny wariantów systemu, jeden przykład oceny zużytych samochodów będzie tu też pouczający. Dla wyliczenia aktualnej ceny sprzedaży samochodów używanych stosuje się zwykle następującej formułę

    Wa = Wp (1 - S) Wnow ,

    (8.3)

    gdzie Wa wartość aktualna, S - stopień zużycia, Wp - wartość początkowa dla S = 0, Wnow Ł 1 - współczynnik nowoczesności.
    Jedną z metod oceny zużycia silnika jest pomiar jego mocy na wale, lub ciśnienia sprężania, itp. Wtedy dostaniemy oszacowanie

    S =

    Aktualna    moc    na    wale

    -------------------------------------------

    Moc    znamionowa

    Jest to kolejna możliwość tworzenia ocen typu FOM niezwykle pomocnych w procesie oceny wyrobu. Jest to ważna przesłanka do decyzji, którą jednak zawsze na końcu podejmuje człowiek. Będziemy o tym mówić później w rozdziałach o optymalizacji i podejmowaniu decyzji.