Ma trận mâu thuẫn là bảng 39 hàng nhân 39 cột, mỗi hàng là thông số bạn muốn cải thiện, mỗi cột là thông số bị xấu đi; ô giao nhau gợi ý vài nguyên tắc trong số 40 nguyên tắc sáng tạo từng giải kiểu mâu thuẫn đó nhiều nhất. Dùng đúng, nó thu hẹp 40 hướng xuống còn vài hướng đáng thử trước.
Cái khó không nằm ở việc tra bảng mà ở việc phát biểu mâu thuẫn và chọn thông số. Phát biểu sai một từ là ô tra ra vô dụng. Ngoài ra, nhiều bài toán thực chất là mâu thuẫn vật lý, cần các nguyên tắc tách thay vì ma trận.
Bài này đi theo trình tự bạn sẽ làm thật: phát biểu, chọn thông số, tra và đọc gợi ý, xử lý khi ô trống hoặc gợi ý không hợp, rồi chuyển sang mâu thuẫn vật lý với một ví dụ tưới nhỏ giọt cho vườn cây ăn trái.
Ma trận được làm ra thế nào và nên tin nó tới đâu
Ma trận là kết quả thống kê: Altshuller và cộng sự đánh dấu, trong các bằng sáng chế họ phân tích, cặp thông số nào xung đột và nguyên tắc nào được dùng để giải. Ô nào có nhiều sáng chế dùng một nguyên tắc thì nguyên tắc đó được ghi vào ô. Phiên bản được dùng rộng rãi nhất công bố đầu thập niên 1970. Mỗi ô thường có từ một đến bốn nguyên tắc, một số ô để trống, và các ô trên đường chéo (cùng một thông số) để trống theo định nghĩa vì đó là mâu thuẫn vật lý.
Vì vậy ma trận nên được đọc như "nơi bắt đầu tìm có xác suất trúng cao hơn", không phải đáp án. Dữ liệu gốc thiên về cơ khí và công nghệ giữa thế kỷ XX, nên với bài toán điện tử, phần mềm hay sinh học, các ô có thể kém phù hợp. Darrell Mann và cộng sự đã công bố ma trận cập nhật năm 2003 với 48 thông số dựa trên sáng chế mới hơn; nhiều người làm nghề dùng song song cả hai.
Cũng cần hiểu vì sao một bảng thống kê lại hữu ích cho sáng tạo. Khi đứng trước một mâu thuẫn, người giải có xu hướng chỉ thử những hướng quen trong ngành mình. Ma trận đưa vào một phân bố xác suất lấy từ nhiều ngành khác: các kỹ sư làm máy bay, máy dệt hay thiết bị hoá chất đã từng gặp cùng cặp xung đột và giải bằng những thủ thuật nào. Giá trị của nó vì thế nằm ở việc chuyển giao lời giải liên ngành, chứ không ở độ chính xác của từng ô.
Một lưu ý về nguồn: ma trận được chép lại qua nhiều sách và trang mạng, có bản chép sai ô. Khi dùng cho dự án quan trọng, hãy đối chiếu với một nguồn sách chuyên khảo có uy tín thay vì một bảng tải trôi nổi.
39 thông số, gom nhóm để chọn nhanh
Người mới thường mất nhiều thời gian dò 39 thông số. Gom theo nhóm giúp chọn nhanh hơn. Lưu ý một số thông số phân biệt đối tượng chuyển động và đối tượng đứng yên.
| Nhóm | Thông số (số thứ tự) |
|---|---|
| Hình học và khối lượng | Trọng lượng (1, 2), chiều dài (3, 4), diện tích (5, 6), thể tích (7, 8), hình dạng (12) |
| Cơ học và động học | Vận tốc (9), lực (10), ứng suất hoặc áp suất (11), độ bền (14), độ ổn định thành phần (13) |
| Thời gian và năng lượng | Thời gian tác động (15, 16), nhiệt độ (17), độ chiếu sáng (18), năng lượng tiêu hao (19, 20), công suất (21) |
| Tổn thất | Tổn thất năng lượng (22), chất (23), thông tin (24), thời gian (25), lượng chất (26) |
| Độ tin cậy và chính xác | Độ tin cậy (27), độ chính xác đo (28), độ chính xác chế tạo (29) |
| Tác hại | Tác hại từ bên ngoài lên đối tượng (30), tác hại do đối tượng sinh ra (31) |
| Khả năng chế tạo và sử dụng | Dễ chế tạo (32), dễ sử dụng (33), dễ sửa chữa (34), khả năng thích nghi (35), độ phức tạp thiết bị (36), độ khó kiểm tra đo lường (37), mức tự động hoá (38), năng suất (39) |
Khi không có thông số khớp hoàn toàn, chọn thông số gần nhất về mặt vật lý và thử thêm một cặp thay thế. Chẳng hạn "chi phí" không có trong danh sách: tuỳ bản chất, chi phí có thể là dễ chế tạo (32), lượng chất (26) hoặc độ phức tạp (36). Tra hai ba cặp rồi lấy những nguyên tắc xuất hiện lặp lại là cách giảm rủi ro chọn sai.
Quy trình tra ma trận từng bước
Quy trình dưới đây giả định bạn đã biết sản phẩm hoặc quy trình mình đang cải tiến và có số liệu đo được về vấn đề. Nếu chưa, hãy đo trước.
- Viết mâu thuẫn theo mẫu "nếu… thì… nhưng…": nếu thu nhỏ lỗ phun của đầu nhỏ giọt thì tiết kiệm nước, nhưng lỗ dễ bị tắc bởi cặn và rêu. Câu phải có một hành động, một lợi ích, một tác hại.
- Viết cả mâu thuẫn ngược lại: nếu làm lỗ to thì không tắc, nhưng tốn nước và tưới không đều. TRIZ gọi đây là cặp mâu thuẫn kỹ thuật; việc viết cả hai chiều giúp lộ ra thông số thật.
- Quy về thông số chuẩn: thứ cần cải thiện là tổn thất chất (23, nước); thứ xấu đi là độ tin cậy (27). Chiều ngược lại: cải thiện độ tin cậy (27) thì tổn thất chất (23) xấu đi.
- Tra cả hai ô (23, 27) và (27, 23): ghi lại toàn bộ nguyên tắc gợi ý, đánh dấu nguyên tắc xuất hiện ở cả hai ô.
- Thử thêm cặp thay thế: ví dụ thay độ tin cậy bằng dễ sửa chữa (34) hay khả năng thích nghi (35), vì tắc lỗ cũng có thể nhìn như vấn đề bảo trì.
- Ép mỗi nguyên tắc ra lời giải cụ thể: chẳng hạn nếu gợi ý có linh động (15), câu hỏi là "làm sao để lỗ tự thay đổi kích thước?"; nếu có tác động chu kỳ (19), câu hỏi là "làm sao để dòng nước định kỳ tự xả mạnh cuốn cặn?".
- Đánh giá theo lý tưởng và nguồn lực: lời giải nào ít thêm bộ phận, dùng chính áp lực nước có sẵn, được ưu tiên.
Ghi chú trung thực: bài viết không liệt kê nguyên tắc cụ thể trong từng ô để tránh chép sai; bạn nên tra trên bảng gốc. Trên thực tế, các đầu nhỏ giọt bù áp có màng đàn hồi đã giải đúng mâu thuẫn này theo hướng "linh động": màng co giãn theo áp lực để giữ lưu lượng ổn định, và nhiều loại có chế độ tự xả khi bắt đầu hoặc kết thúc chu kỳ tưới.
Khi nào bỏ ma trận để chuyển sang mâu thuẫn vật lý
Hãy nhìn lại ví dụ: lỗ phải nhỏ để tiết kiệm nước và phải to để không tắc. Đây là cùng một thông số, đường kính lỗ, mang hai yêu cầu trái ngược. Altshuller gọi đó là mâu thuẫn vật lý, và coi nó là phát biểu sâu hơn, sắc hơn mâu thuẫn kỹ thuật. Ma trận không có ô cho trường hợp này, vì đường chéo trống.
Dấu hiệu nên chuyển là khi bạn tra nhiều cặp thông số mà gợi ý cứ lan man, hoặc khi đội tranh luận mãi về chọn thông số nào. Lúc đó hãy hỏi: thuộc tính vật lý nào của bộ phận then chốt đang bị đòi hỏi hai giá trị ngược nhau? Thường câu trả lời là kích thước, nhiệt độ, độ cứng, trạng thái có hay không có, dẫn điện hay cách điện.
Phát biểu được mâu thuẫn vật lý rồi, bạn không cần 40 nguyên tắc nữa mà dùng bốn nguyên tắc tách. Trong ARIZ, việc đi từ mâu thuẫn kỹ thuật xuống mâu thuẫn vật lý ở vùng tác động hẹp nhất là trục chính của thuật toán, vì càng thu hẹp vùng xung đột, lời giải càng ít làm xáo trộn phần còn lại của hệ thống.
Bốn nguyên tắc tách áp vào ví dụ tưới nhỏ giọt
Tách theo thời gian. Lỗ nhỏ khi tưới bình thường, mở to trong vài giây đầu và cuối chu kỳ để xả cặn. Câu hỏi định hướng: hai yêu cầu có cần đồng thời không? Nếu không, cho thông số đổi giá trị theo thời điểm. Đây là logic của đầu nhỏ giọt tự xả.
Tách trong không gian. Phần dẫn nước có tiết diện lớn để cặn trôi qua, còn phần tạo sức cản là một đường dẫn dài dạng mê cung tạo dòng rối, giảm lưu lượng mà không cần lỗ nhỏ. Câu hỏi định hướng: hai yêu cầu có cần ở cùng một chỗ không? Đầu nhỏ giọt dạng mê cung là lời giải theo hướng này.
Tách theo điều kiện. Lỗ thay đổi tuỳ áp lực: màng đàn hồi ép hẹp lại khi áp cao để giữ lưu lượng, giãn ra khi áp thấp. Câu hỏi định hướng: có điều kiện nào (áp suất, nhiệt độ, hướng dòng) mà khi đó cần giá trị này, khi khác cần giá trị kia?
Tách giữa toàn thể và bộ phận. Ở cấp toàn hệ thống, đặt bộ lọc đầu nguồn và hố lắng để cặn không tới được từng lỗ; từng lỗ nhỏ vẫn giữ nguyên. Câu hỏi định hướng: có thể để bộ phận mang tính chất này còn toàn hệ mang tính chất kia không?
Kết hợp các hướng. Lời giải tốt trong thực tế thường dùng nhiều kiểu tách cùng lúc: bộ lọc ở cấp hệ, mê cung ở cấp không gian, màng bù áp ở cấp điều kiện. Điều đáng học là mỗi kiểu tách sinh ra một bộ phận có lý do tồn tại rõ ràng, thay vì thêm thiết bị theo cảm tính.
Những lỗi khiến ma trận "không chạy"
Phần lớn phàn nàn "tra ma trận không ra gì" bắt nguồn từ cùng một số lỗi lặp lại. Kiểm tra danh sách này trước khi kết luận phương pháp vô dụng:
- Phát biểu mâu thuẫn quá rộng: "muốn sản phẩm tốt mà rẻ" không phải mâu thuẫn kỹ thuật; phải chỉ ra hành động cụ thể nào gây ra xung đột nào.
- Chọn thông số theo từ ngữ thay vì bản chất vật lý: "tốc độ giao hàng" chưa chắc là vận tốc (9); thường là tổn thất thời gian (25) hoặc năng suất (39).
- Chỉ tra một ô: luôn tra cả chiều ngược và ít nhất một cặp thay thế.
- Đọc tên nguyên tắc rồi bỏ qua: mỗi nguyên tắc cần ép ra ít nhất vài ý cụ thể trước khi loại.
- Bỏ qua mâu thuẫn vật lý: nhiều bài toán khó chỉ giải được khi xuống tới cấp này.
- Không kiểm tra lời giải bằng thử nghiệm: gợi ý từ ma trận là giả thuyết, cần mẫu thử và số đo.
Một cách tự kiểm tra nhanh: đưa phát biểu mâu thuẫn của bạn cho một đồng nghiệp ngoài dự án đọc. Nếu họ không chỉ ra được ngay bộ phận nào, thông số nào đang xung đột, phát biểu còn quá mơ hồ để tra.
Câu hỏi thường gặp
Ô trống trong ma trận nghĩa là gì?
Ô trống thường nghĩa là trong dữ liệu gốc không đủ sáng chế giải cặp mâu thuẫn đó để rút ra nguyên tắc nổi trội, hoặc đó là ô đường chéo của mâu thuẫn vật lý. Khi gặp ô trống, hãy thử cặp thông số thay thế, chuyển sang mâu thuẫn vật lý, hoặc duyệt toàn bộ 40 nguyên tắc.
Nên dùng ma trận 39 hay ma trận 48 thông số?
Ma trận 39 thông số có nhiều tài liệu, ví dụ và người dùng nên dễ học và trao đổi. Ma trận 48 thông số cập nhật hơn, có thêm các thông số như thông tin và an toàn, phù hợp sản phẩm hiện đại. Người mới nên bắt đầu với bản 39 để nắm logic, sau đó so sánh gợi ý của cả hai trên bài toán thật.
Có phần mềm tra ma trận không?
Có nhiều công cụ trực tuyến và phần mềm thương mại hỗ trợ tra ma trận và lưu lời giải. Chúng tiết kiệm thời gian tra, nhưng không làm hộ phần khó nhất là phát biểu mâu thuẫn. Hãy kiểm tra công cụ dùng bản ma trận nào và đối chiếu vài ô với sách gốc trước khi tin.
Mâu thuẫn quản trị có dùng ma trận được không?
Ma trận gốc thiết kế cho thông số kỹ thuật nên dùng cho quản trị thường phải gượng ép. Đã có ma trận kinh doanh do các nhà nghiên cứu TRIZ đề xuất, với các thông số như chi phí, thời gian đáp ứng, chất lượng dịch vụ. Với mâu thuẫn quản trị, các nguyên tắc tách thường dễ dùng hơn ma trận.
Làm sao biết mình đã phát biểu mâu thuẫn vật lý đúng?
Mâu thuẫn vật lý đúng chỉ nói về một thuộc tính của một bộ phận cụ thể, với hai giá trị trái ngược và lý do cho từng giá trị. Ví dụ lỗ phải nhỏ để giới hạn lưu lượng và phải lớn để cặn đi qua. Nếu câu chứa hai thuộc tính khác nhau, đó vẫn là mâu thuẫn kỹ thuật.
Ma trận có giúp tránh vi phạm sáng chế không?
Không. Ma trận chỉ gợi ý hướng giải, và hướng đó rất có thể đã được người khác đăng ký bảo hộ. Sau khi có ý tưởng khả thi, cần tra cứu cơ sở dữ liệu sáng chế và tham vấn người có chuyên môn sở hữu trí tuệ theo quy định hiện hành trước khi thương mại hoá.