트리즈 기능 분석
기능 분석
기능에 대한 정의를 이해했으니 기능 분석에 대하여 알아본다.
기능 분석을 하기 전에 몇 가지 용어에 대한 정의를 한다.
기술 시스템 : 상호 작용에 의해 서로 관계를 맺고 있는 것들의 조직체
도구 (Tool) : 시스템 내 상호 작용의 주체가 되는 것
목표 대상 (Target object) : 기술 시스템이 수행하는 주 기능 (Main Function)의 작용이 가해지는 대상이며, 기술 시스템의 일부는 아니다.
내부 구성 요소 (Component) : 기술 시스템을 구성하는 하위 시스템이나 부품 등 모든 구성 요소이다. 목표 달성을 위해 설계되거나 변경될 수 있는 요소로 기술 시스템에 가장 가까운 첫 번째 하위 레벨 구성요소를 보편적으로 채택한다.
상위 시스템 (Super System) : 시스템 내부 요소는 아니지만 기술 시스템의 동작이나 수행 성능에 영향을 주는 요소로 기술 시스템 외부에 존재하기 때문에 설계되거나 개선할 수 있는 요소는 아니지만 개발 과정에서 반드시 고려해야 할 대상이다.
기술 시스템과 기능의 관계는 지난 장에서 설명했다.
기능 정의는 직접적으로 접촉하는 것과 1차적인 산출물로 정의한다.
기능 분석 대상 시스템 및 분석 범위 선정 방법
1. 기술 시스템의 설계 이유를 분석하여 주 기능 (Main Function)을 정의한다.
2. 목표 대상 (Target Object)를 선정한다.
기술 시스템의 주 기능이 작용하는 것을 선정해야 한다. 기능 정의를 하면 목표 대상 선정이 자연스럽게 정의된다.
선풍기의 주 기능은 공기를 이동한다로 정의되므로 선풍기의 목표 대상은 공기이다.
3. 내부 구성 요소 (Component)를 정의한다. 이때 기술 시스템에 가까운 수준으로 정의한다.
예를 들어, 자동차 내부 구성 요소는 크게 엔진, 차체, 바퀴 등으로 구분할 수 있다.
더 세분화하여 엔진룸, 피스톤 등으로 엔진의 구성 요소까지 볼 수도 있다.
더 세분화할 수도 있다. 이런 경우에는 개선하고 싶은 목표를 기술 시스템으로 선정하면 된다.
엔진을 개선하고 싶으면 엔진 자체가 기술 시스템이 된다.
이런 경우에는 차체, 바퀴와 같은 요소들은 상위 시스템으로 정의할 수 있다.
4. 상위 시스템 (Super System)을 정의한다.
기술 시스템에 영향을 주지만 기술 시스템에 속해 있지 않은 요소들이다.
자동차를 예를 들면 도로, 신호등, 운전자, 보행자, 다른 자동차, 교통 도로법, 식당, 날씨 등을 선정할 수 있다.
각자 추가할 수 있는 것을 생각해보자.
여기까지 정의하면 기능 분석할 준비가 끝났다.
이후에는 각각의 상호 작용을 기술한다.
구성 요소 및 상위 시스템과의 상호 작용, C=component, SS=Super System
위 표와 같이 기술 시스템을 이루고 있는 내부 구성 요소들을 가로와 세로에 동일하게 작성한다.
이때 C1은 Componet 1을 뜻한다.
실제 분석에서는 Component의 이름을 작성하면 된다.
상위 시스템 (Super system)은 SS로 표시되었다.
상위 시스템을 모두 작성한다. 실제 기술 시스템을 분석하면 구성하는 내부 요소들이 상당히 많다.
기술 시스템에 영향을 주는 상위 시스템에는 공기, 물, 중력 등과 같은 환경 시스템도 포함된다.
이후 세로축에 있는 C1과 C2 간에 상호 작용이 있는지를 검토한다.
작용이 있으면 "+" 표시를 하게 되고 상호 작용이 없으면 "-" 표시를 하면 된다.
위 표에서와 같이 공란으로 표시를 안 해도 된다.
단순한 기술 시스템은 굳이 표를 만들지 않아도 되지만 실제 우리가 다루는 기술 시스템은 그리 단순하지가 않아서 이와 같은 과정을 생략하게 되면 실제 기능들이 제대로 표시되지 않는다.
위와 같은 상호 작용 표를 만드는 과정은 많은 시간이 걸릴 수도 있지만 표를 채워가면서 우리가 간과하고 있던 기능들을 알게 되어 문제 정의에 많은 도움이 된다.
상호 작용 표를 작성할 때는 혼자 하지 말고 여러 명, 4명 정도가 모여서 함께 하는 것을 권장한다.
이 단계에서는 기능을 평가하는 것이 아니라 기능을 하는 것만 알면 된다.
상호 작용 표를 완성하고 난 후에는 일단 좀 쉬어도 된다.
완성된 표를 보면 상당히 뿌듯할 것이다.
표를 만들 때 많은 유혹에 부딪힐 것이다.
노트북을 기술 시스템으로 정의하고 표를 만들면 중간에 우리가 꼭 노트북 전체를 분석해야 할까?
그냥 디스플레이만 분석하면 되는 것이 아닐까라는 생각이 들게 된다.
그래서 디스플레이를 분석하려 하니깐 많은 내부 구성 요소들이 보이기 시작할 것이다.
그렇다면 우리는 기술 시스템을 확산필름만으로 정의해서 진행하는 것이 어떨까라고 타협할 수 있다.
어차피 확산필름 개선을 하려고 했다고 생각할 수도 있다.
내부 구성 요소를 어느 정도까지 정의하는 것에 대한 충분한 협의가 있어야 한다.
연구원과 엔지니어들은 보통 본인이 담당하는 제품이 있을 것이다.
그 제품 전체에 대해 한 번은 반드시 하는 것을 추천한다.
이후에는 변화된 부품만 바꾸는 작업을 하면 처음보다는 간단하게 만들 수가 있다.
이제부터 본격적인 분석이 필요하다.
충분히 쉬었으면 다음 단계로 넘어가도 된다.
상호 작용 표에서 + 표시된 기능에 대하여 평가를 해야 한다.
기능 속성 평가는 이 기능이 유해한가? 부작용을 일으키는가? 유용한가? 유용하면 적정한지, 과도한지 불충분한지를 규정해야 한다.
기능 정의할 때는 현재 기술 시스템에서 일어나는 현상에 대하여 기능 분석을 한다. 설계 시 오류가 있을 수 있으므로 예측하지 말고 실제 일어나는 현상을 관찰하고 결정해야 한다.
단, 설계 의도에 따른 기능 수행은 유익한 기능 (Useful Function)으로 나타내면 된다.
기능 분석 표시 방법
위 그림과 같이 기능 분석에 대하여 표시한다.
실제 많은 트리즈 전문가들은 제대로 된 기능 분석도만 보아도 기술 시스템의 작동 원리 및 문제점들을 알아낼 수 있다. 예를 들어 사각형의 내부 구성 요소를 보면 내부 구성 요소의 크기, 재질 등을 전혀 알 수 없다.
오로지 기능만을 알 수 있게 작성된다. 오른쪽 표에 있는 기능 속성에 대한 규정은 잘 못 정의하면 주관적으로 정의될 수 있다. 따라서 반드시 여러 명이 모여서 함께 토론을 통하여 작성되어야 한다.
유익한 기능(useful Function)은 사용자 요구조건을 만족하는 기능으로 유익한 기능이 동작되기 위해 요구되는 수준과 일치해야 한다.
이러한 유익한 기능은 개선해야 될 것이 아니라 보존해야 되는 대상이다.
부족한 유익 기능과 과도한 유익 기능에 대하여는 많은 사람들이 오해를 하고 있다.
유익하면 되는 것이지 부족하거나 과도하다는 개념에 대하여 정의 내리기 힘들다고 한다.
예를 들어 다이어트를 위하여 운동하는 것은 유익한 기능이다.
하지만 운동을 많이 하면 즉, 과도하게 하면 우리가 원하는 수준보다 높은 결과를 나타낼 것이다.
또한 권장 시간보다 조금만 운동하면 다이어트 효과는 더디게 나타날 것이다.
이와 같이 과도한 유익 기능 및 부족한 유익 기능을 설명하면 이해가 될까 모르겠다.
과도한 유익 기능 (Excessive Useful Function)은 유익한 기능을 수행하는데 요구되는 수준보다 높이 나오는 것이라고 생각하면 된다.
부족한 유익 기능 (Insufficient Useful Function)은 요구 수준보다 낮게 수행하는 기능이라고 정의한다.
과도하거나 부족한 유익 기능의 해결 방향은 보완하거나 개선해야 한다.
마지막으로 유해한 기능 (Harmful Function)이 있다.
이 기능은 대상을 악화시키는 기능으로 기술 시스템에 바람직하지 않은 기능이다.
설계할 때 고려하지 않아 발생할 수도 있고, 상위 시스템과의 부조화 등 여러 요인에 의하여 발생한다.
장비를 설계할 때 발열에 대하여 고민하여 설계하지만 실제로 장비가 작동할 때 예상보다 많은 발열이 일어나는 것은 유해한 기능이다.
유해한 기능은 무조건 제거해야 한다.
실제 기능 분석을 하면 많은 사람들이 과도하거나 부족한 유익 기능과 유해한 기능에 대하여 분류를 잘 못하는 경우가 많다.
그러할 때는 이 기능을 제거해도 되는가?라는 질문을 하면 된다.
만약 기능을 제거하는 것이 좋다면 그 기능은 유해한 기능이다.
하지만 제거할 수 없는 기능이면 과도하거나 부족한 기능이 된다.
여기까지 읽으면 머릿속으로는 이해가 되는 것 같은 느낌이 들고 빨리 본인들의 문제를 가지고 기능 분석을 해보고 싶을 것이다.
기능 분석을 해보자.
잘 되고 있는가?
많은 강의와 과제 컨설팅을 하며 느낀 점은 해보지 않으면 못 한다는 것이다.
제일 많이 고민하는 것이 기술 시스템을 선정하는 것이다.
전체 기술 시스템을 선정할지 아니면 내부 구성 요소를 기술 시스템으로 선정할지를 놓고 고민하게 된다.
세탁기를 개선하려고 하면 세탁기 전체를 기술 시스템으로 선정하고 진행해야 한다.
세탁기 전체를 기술 시스템으로 선정하면 내부 구성 요소만 해도 상당히 많다는 것을 느끼게 될 것이다.
그렇다면 세탁기를 왜 개선해야 할까를 다시 고민해봐야 한다.
해결하고 싶은 목표는 무엇인가?
세탁기 사용 시 소음이 난다.
소음을 줄여야 한다라는 과제는 아쉽게도 세탁기 전체를 기술 시스템으로 선정해서 진행해야 한다.
결국 다 해야 한다는 것이다.
만약 세탁기 모터 성능을 향상하는 과제면 기술 시스템을 세탁기 모터로 선정해야 한다.
내부 구성 요소가 전체를 분석하는 것보다 많이 줄었다는 것이 신나지 아니한가?
이후에는 기능이 유익한가 유해한가를 놓고 고민에 빠지고 유익한 기능도 과도한가 부족한가를 고민하느라 많은 사람들이 기능 분석은 어렵다고 한다.
기본 개념을 이해하면 기능 분석은 정말 쉽다.
웬만한 제품은 하루도 안 걸려서 기능 분석을 할 수 있다. 하지만 처음에 하기란 쉽지가 않다.
사례를 들어서 설명해 보자.
이 사례도 트리즈 강사들이 좋아하는 사례이다. 이미 다 알려진 사례를 갖다 쓰는 것이니깐 다른 곳에서 본 사람들은 그냥 넘어가도 된다.
어느 실험실에서 금속 시편의 내화학성을 실험하고 있다.
시편을 산 용액에 넣어서 일정 시간 동안 얼마나 반응하는지 실험한다.
반응 전 금속 시편의 중량과 반응 후 시편의 중량을 측정하여 질량 차이를 계산하여 반응량을 측정한다고 하자.
실험 시간을 줄이려고 강산을 사용하니 산 용액을 담고 있는 용기가 부식되어 산이 유출되거나 금속 시편이 완전히 녹아버려 무게 측정이 불가능했다.
(실험 시간을 줄이려고 강산을 사용했으면 반응되는 것을 옆에서 지켜보고 있어야지 금속 시편이 녹아버릴 때까지 있으면 안 되는 것이다.)
상식적으로 정리하면 강산을 사용해서 금속 시편의 반응량을 측정할 때 시간은 줄어서 좋지만 산을 담고 있는 용기도 같이 반응하는 것이 문제라는 것이다.
예시를 들기 위해 무리수를 두었지만 그래도 설명해 보겠다.
기능 분석을 할 때 제일 먼저 하는 것은 기술 시스템을 정의한다고 했다.
이 사례에서 기술 시스템은 무엇인가?
산이 금속 시편과 반응한다는 것이 실험의 목적이다.
다시 말해 설계 목적인 것이다.
그럼 기술 시스템은 산이 된다.
산만 있으면 안 되니깐 산을 담고 있는 용기까지 생각해야 한다.
기술 시스템은 산을 담고 있는 용기라고 할 수 있다. (기능 분석을 위해서 이렇게 정한다.)
목표 대상은 무엇인가?
금속 시편이다.
기술 시스템을 구성하고 있는 구성 요소는 용기와 산이라고 할 수 있다.
산의 구성 요소는 수소와 염소라고 볼 수도 있고 수소와 산소와 황이라고 볼 수도 있다.
문제가 염산인지 황산인지를 정확히 얘기를 못하고 있으므로 그냥 산이라고 하자.
용기도 구성 요소이다.
상위 시스템은 실험자와 실험 탁자라고 하자.
물론 실온, 습도, 압력 등 실험에 영향을 주는 인자가 있지만 사례를 위해 다 생략한다.
기술 시스템은 산(Acid), 용기(Container)이고 목표 대상 (Target object)는 금속 시편(Metal Sample)이다.
상위 시스템은 실험 탁자(Table)와 실험자(Lab Technician)이다.
다음에는 상호작용 표를 그려야 하지만 사례가 간단하므로 생략하자. (궁금한 사람은 그려보자.)
친절하게도 직접 그려봤다.
위에 제한적인 구성 요소를 가지고 그린 결과이다.
이 그림으로 보면 금속 시편은 용기와 아무 기능을 안 하는 것으로 되어 있다.
즉, 금속 시편은 산에 떠있던가 산 중간에 있다는 뜻이다.
만약 금속 시편이 용기 바닥에 닿아 있으면 Container와 Metal Sample은 +로 표시된다.
표를 그리고 난 후에는 무엇을 하라고 했는지 기억해보자.
충분한 휴식을 하라고 했다.
잠시 일어나서 동네 한 바퀴라도 돌고 오자.
의자에 오래 앉아 있으면 건강에 좋지 않다.
이제 쉬고 왔으니 다시 시작해보자.
위에 있는 그림을 보면 사각형, 육각형, 둥근 사각형 이런 것들이 있었을 것이고 4가지 화살표를 기억할 수 있다.
다 그렸다.
아주 간단하지 않은가?
표에서는 실험자와 산이 아무 기능을 안 한다고 했는데 그림에서는 실험자가 산을 Move 즉, 위치를 변형한다고 표시했다.
기능이 없으니깐 실험자가 놀고 있어서 기능을 추가했다.
기능 분석에서 주의할 점에 얘기한 것과 같이 문제가 일어나는 현재는 실험자가 산을 이미 부어 놓은 상태이다.
문제가 일어날 때는 실험자는 아무 기능을 하지 않는다.
하지만 실험자가 굳이 참여하고 싶어서 표와 다르게 표시해줬다.
기능 분석을 할 때는 문제가 일어나는 시간을 정지시켜서 그때 기능 분석을 하는 것을 권장한다.
그림을 보면 산이 금속 시편과 반응한다.
이 기능은 유익한 기능이다. 우리는 산과 금속 시편이 반응하라고 이 실험을 진행하고 있는 것이다.
만약 금속 시편이 너무나도 빨리 반응해서 없어지면 그 반응은 과도한 반응이 된다.
용기(Container)는 산(Acid)을 Hold 하고 있다.
위치를 유지시킨다는 말이다. 상위 시스템인 탁자(Table)는 용기를 Hold (위치를 유지)하고 있다.
여기서 문제는 용기와 산이다.
용기는 산의 위치를 유지(Hold)하고 있지만 반대로 산은 용기와 반응(React)한다.
용기가 산의 위치를 유지하는 것은 우리가 생각하는 기능을 수행하므로 유익한 기능이지만 산이 용기와 반응하는 것은 유해한 기능이다.
유해한 기능은 제거해야 한다고 했다.
이 그림에서 산이 용기와 반응하는 기능을 제거해도 되는가?
누가 제거해 줬으면 좋겠다.
이와 같이 기능도 (Function Diagram)이 그려졌다.
이런 과정을 거치면 문제가 명확해진다.
문제는 전체 실험이 문제가 아니라 용기와 산이 반응한다는 것이다.
어떻게 하면 이 문제를 해결할 수 있을까?
트리즈에서는 발명원리, 분리 법칙, 표준해 등등 여러 가지를 사용해서 아이디어를 도출할 수 있다.
하지만 나중에 차츰 배우도록 하고 그냥 생각해 보자.
이 사례에서의 답은 금속 시편으로 용기를 만들자는 것이다.
금속 시편을 용기 모양으로 제작하여 금속 시편에 산을 담고 실험 전후 질량을 측정한다는 것이다.
용기는 사라졌다. 용기 없는 실험자다.
용기의 기능을 금속 시편이 하면 된다.
금속 시편에 용기가 하던 기능을 전이시켰다.
앞에 그림과 달리 Metal Sample에 화살표가 하나 더 생겼다는 것이다.
유익한 기능이 없어진 용기는 이제 필요 없어졌다. 용기를 삭제하니 산이 용기에 하는 기능도 삭제된다.
탁자는 용기를 Hold 할 수 없게 되지만 Metal Sample을 Hold 해야 되므로 없애면 안 된다.
이제 유해한 기능이 모두 없어진 기능도가 완성되었다. (그래도 우리는 용기를 쉽게 포기하지 말고 용기 있게 해야 한다.)
문제가 해결되었는지 확인하려면 더 이상 유해한 기능이 있지 않거나, 시스템이 복잡해지지 않았나를 검토해야 한다.
이렇게 기능 분석을 마무리하려고 한다.
하지만 조금 단순하게 생각해보자.
용기를 없애는 것이 좋은 아이디어일까?
실제로 Metal Sample을 실험하면 많지 않은 양으로 실험이 가능하다.
용기를 만들려면 많은 양이 필요할 것이다.
만약 Metal Sample이 금이나 백금이어도 이 해결안이 좋다고 할 수 있을까?
용기 모양으로 가공을 해야 한다는 점도 고려해야 한다.
일단 귀찮을 수밖에 없다. 더 좋은 아이디어는 없을까?
실험자는 강산을 어디에서 가져왔을까?
강산이 담겨있었던 병이나 용기가 있었을 텐데 원래 보관용기는 산과 반응하지 않을까? 반응을 하면 보관이 안된다.
용기를 없애지 않고 용기 재질을 바꾸는 게 더 간단하게 생각된다.
또 다른 아이디어는 없을까?
아이디어가 나오면 계속해서 더 좋은 아이디어를 찾는 것이 필요하다.
이 사례에서 문제 해결 목표를 용기와 산이 반응하지 않는 것으로 설정했다.
하지만 이 사례의 목적은 산과 금속 시편만 반응하는 것이다.
목표가 달라지면 문제가 바뀐다고 앞에서 설명했다.
책에서 얘기하는 사례가 모두 정답은 아니다.
정답은 스스로 만들어내는 것이다.
