شما در حال خواندن درس مروری بر چند فرایند حل مساله از بخش مقدمات طراحی و از  مجموعه‌ی طراحی مهندسی هستید.

فرایند حل مساله

پیش‌نیازهای مطالعه‌ی این درس

برای درک بهتر و استفاده‌ی بیشتر از این نوشتار، توصیه می‌کنیم ابتدا نگاهی به درس‌های زیر داشته باشید:


تصمیم‌گیری، حل مسأله و جایگاهشان در طراحی


طراحی مهندسی چیست؟ (آشنایی با مفاهیم اولیه)

در درس‌های گذشته از مفاهیم مسأله و، حلّ مسأله صحبت کردیم و گفتیم اگر هدفی تعیین شود (مثل هدف افزایش فروش یا طراحی نوعی محصول) اما راهکار تحقق آن معلوم نباشد، مسأله شکل می‌گیرد و به پیدا کردن جواب‌های آن حلّ مسأله می‌گویند. همچنین توضیح دادیم که حلّ مسأله می‌تواند مطابق نظام یا دستورالعمل خاصی نباشد، با این حال در مسائل بدساختار و پیچیده، معمولاً از رویه‌های خاصی برای کشف راهکار آن استفاده می‌کنند که فرایند حل مسأله (Problem solving process) نامیده می‌شوند؛ در این درس روی همین مفهوم تمرکز داریم و در مورد ضرورت و چیستی و چگونگی آن سخن خواهیم گفت.

فرایند حل مساله چیست؟

فرایند حل مساله به مجموعه‌ اقداماتی گفته می‌شود که به صورت منظم و برنامه‌ریزی شده برای پیدا کردن راهکارهای یک مسأله انجام می‌شوند.

برای جلوگیری از اشتباهات رایج، فرض کنید که شخصی برای سفر شمال، مشورت می‌گیرد و به او می‌گویند ابتدا شهر مورد نظر خود را کند، در گام بعدی بلیط بخرد، سپس وسایل حود را جمع کند و نهایتاً عازم شود. این یک رویه‌ی پیشنهادی برای سفر شمال است که شاید از نظر شما چندان دقیق و کامل و کاربردی نباشد، با این حال یک رویه است، و همانطور که می‌بینید در آن به جزئیاتی مثل نحوه‌ی خرید بلیط یا معیارهای انتخاب شهر مقصد اشاره نمی‌شود اما مسیر کلّی و اقدامات اصلی و ترتیب‌شان را نشان می‌دهد.

فرایند حل مساله هم شباهت زیادی با مثال بالا دارد. یعنی اقدامات و مسیر کلّی برای پیدا کردن راهکار مناسب را نشان می‌دهد اما الزاماً به چگونگی انجام اقدامات یا جزئیات دیگر اشاره نمی‌کند و ضمناً همان‌طور که رویه‌های متفاوتی برای سفر شمال وجود دارد، برای حلّ مسأله هم رویه‌های متفاوتی پیشنهاد شده است و فرایند واحد و مشخصی ندارد.

فرایندهای اختصاصی و فرایندهای عمومی حل مساله

فرایندهای عمومی حل مساله برای نوع خاصی از مسائل طراحی نشده‌اند و جنبه‌ی عمومی دارند، یعنی یک رویه‌ی مشابه و مشترک می‌تواند برای مسائلی از جنس مهندسی، روان‌شناسی، مدیریت، سیاست یا حتی مسائل روزمره به کار گرفته شوند.

از طرفی فرایندهای اختصاصی، فقط برای حل نوع خاصی از مسائل کارایی دارند، مثلا فرایند پال و بیتز برای حل مسائلِ طراحی محصول و فرایند میوتر برای مسأله‌ی طرح‌ریزی کارخانجات ارائه شده‌اند و برای حوزه‌های دیگر کارایی ندارند.

فرایندهای اختصاصی و فرایندهای عمومی حل مساله

در مجموعه‌ی طراحی، یک فرایند اختصاصی را پیش رویتان قرار می‌دهیم و به بهانه‌ی آن با ضروری‌ترین اقدامات طراحی آشنا می‌شوید، در مجموعه‌ی طرح‌ریزی هم چنین فرایندی را استفاده کردیم، با این حال در این درس تمرکزمان روی فرایندهای عمومی حل مسأله است.

چرا باید با فرایندهای عمومی حل مسأله آشنا شویم؟

با توجه به این که در ویکی‌تولید برای موضوعات طرح‌ریزی و طراحی محصول از فرایندهای اختصاصی حل مساله استفاده می‌کنیم، شاید این سوال به ذهن‌تان برسد که آشنایی با فرایندهای عمومی چه فایده‌ای دارد؟ مگر قرار نیست از همان فرایندهای اختصاصی استفاده کنیم؟

پاسخ این است که بسیاری از رویه‌های اختصاصی (مثل فرایند طراحی پال و بیتز یا فرایند طرح‌ریزی میوتر) بر اساس فرایند عمومی حل مساله تهیه شده‌اند و در حقیقت نسخه‌ی سفارشی آن برای تحقق اهداف دقیق‌تر هستند، لذا با این که آشنا نبودن با رویه‌های عمومی، خللی در یادگیری فرایندهای اختصاصی ایجاد نمی‌کند، اما باعث می‌شود که درک کامل‌تری از فرایند طراحی (یا طرح‌ریزی) داشته باشید، مثل کسی که رویه‌ی کلی خرید ملک را می‌داند (فرایند عمومی) و حالا می‌خواهد ملک تجاری بخرد (هدف اختصاصی).

کلیّت فرایندهای عمومی حل مساله

با این که انواع مختلفی از فرایندهای حل مسأله وجود دارد اما کلیت فرایندهای مرسوم و رایج مشابه است، به این ترتیب که ابتدا صورتِ مسأله بر اساس پارامترهای مؤثر و خواسته‌ها و اهداف و محدودیت‌ها تعریف می‌شود، سپس برای آن چندین راهکار پیشنهاد می‌کنند، راهکارها مورد ارزیابی قرار می‌گیرند، بهترین راهکار انتخاب می‌شود و نهایتاً همان را پیاده‌سازی می‌کنند تا کارایی آن مورد ارزیابی قرار بگیرد.

در ادامه نمونه‌هایی از رایج‌ترین فرایندهای حل مسأله را مشاهده می‌کنید و لازم به ذکر است که در بیشتر منابع (کتاب‌ها، مقالات و وبسایت‌ها) همین موارد ارائه شده‌اند.

فرایندهای عمومی حل مساله

همانطور که گفتیم و مشاهده کردید، فرایندهای بالا شباهت زیادی دارند و مهم‌ترین تفاوت‌ آن‌ها، عناوین مراحل (مثل تعریف مسأله و شناسایی مسأله) و نحوه‌ی تقسیم‌بندی اقدامات است، طوری که در فرایندهای کوتاه‌تر (مثل چهار مرحله‌ای) در هر مرحله، کارهای بیشتری انجام می‌شود اما همان کارها در فرایندهای طولانی‌تر یک مرحله‌ی جداگانه را به خود اختصاص می‌دهند. مثلاً در تصاویر بالا، تنها تفاوت فرایند چهار مرحله‌ای و پنج مرحله‌ای در این است که در فرایند دوم، پیاده‌سازی و ارزیابی راهکار را به دو مرحله‌ی جداگانه تقسیم می‌کنند اما در فرایند اول، هر دوی آن‌ها در گام چهارم انجام می‌شود.

همچنین به وضوح روشن است که فرایند طراحی پال و بیتز (مبنای ما در آموزش طراحی)، یا فرایند طرح‌ریزی میوتر (مبنای ما در آموزش طرح‌ریزی) و بسیاری از رویه‌های دیگر طراحی، کاملاً با فرایندهای عمومی حل مسأله هماهنگ هستند و به همین علت، وقتی آن‌ها را یاد می‌گیریم، به صورت خودکار با فرایندهای عمومی حلّ مسأله هم آشنا می‌شویم.

با توجه به شباهت‌ فرایندهای بالا، نیازی به بررسی جداگانه‌ی آن‌ها نیست و به عنوان نمونه، اقدامات مندرج در فرایند چهار مرحله‌ای را بررسی می‌کنیم. ضمناً توجه کنید که معمولاً میان مراحل حلّ مسأله روابط بازگشتی وجود دارد، مثلاً شاید در مرحله‌ی ارزیابی ایده‌ها متوجه شویم که هیچ کدام از ایده‌های قبلی مناسب نبوده‌اند و دوباره به مرحله‌ی ایده‌پرداری بازگردیم.

گام اول: تعریف مساله

تعریف مساله به تمام مسیر حل مساله جهت می‌دهد و مسیر کشف راهکارها را هموار می‌کند، به همین علت در بیشتر فرایندهای طراحی (مثل فرایند پیشنهادی پال و بیتز) و سایر فرایندها، بخش زیادی از اقدامات را به شناخت و تعریف دقیق‌تر صورت مسأله اختصاص می‌دهند؛ به صورت مساله‌ی زیر توجه کنید:

می‌خواهیم دستگاهی طراحی کنیم که جعبه‌های نسبتاً کوچک را در کمتر از ۱۰ ثانیه به اندازه‌ی یک متر جابه‌جا کند.

این صورت مسأله آنقدرها هم بد نیست، با این حال هنوز مسیر شفافی را پیش روی طراحان قرار نمی‌دهد، به نمونه‌ی شفاف‌تر همین صورت مسأله توجه کنید:

می‌خواهیم دستگاه ارزان قیمت، الکترونیکی و کم‌ صدایی طراحی کنیم که بتواند جعبه‌های مربعی (شامل محتویات غیرشکننده) با وزن حدأکثر ۱۰ کیلوگرم و ابعاد حدأکثر ۴۰ در ۴۰ سانتی‌متر را با سرعت حدأقل ۰٫۱ متر در ثانیه جابه‌جا کند و نیازی به گیره‌بندی نداشته باشد.

این صورت مسأله‌، بیان شفاف‌تری از خواسته‌های کارفرماست و طراحی را به مسیر مناسب‌تری هدایت می‌کند. با این حال نباید فراموش کنیم که یک صورت مساله‌ی خوب الزاما پر از توضیحات تکمیلی نیست، بلکه جزئیات باید حتی‌المقدور در حد نکات کلیدی و واقعاً مهم ارائه شود تا طراحان انعطاف‌پذیری بیشتری در ارائه‌ی راهکارهای خلاقانه داشته باشند و انرژی ذهنی‌شان صرف محدودیت‌ها نشود.

همچنین مهم است که در تعریف مساله، عوامل و پارامترهای تاثیرگذار به درستی شناسایی شده باشند. مثلاً شاید فروش محصولی مثل بیسکوییت به دلیل تبلیغات منفی و مضر اعلام کردن آن برای سلامتی کاهش یافته باشد. در این حالت اگر تولیدکننده‌، به اشتباه دلیل کاهش تقاضا را تغییر ذائقه‌ی محصولان شناسایی کرده باشد، مسأله‌ را به این شکل تعریف می‌کند:

چگونه محصول را با ذائقه‌ی جدید مشتریان هماهنگ‌تر کنیم تا فروش به میزان قبلی یا بیشتر از آن برسد؟

برای این صورت مسآله، احتمالا راهکارهایی مثل تغییر طعم پفک، افزایش تنوع محصولات یا تغییر شکل بسته‌بندی مناسب به نظر می‌رسند، در حالی که دلیل اصلی کاهش تقاضا چیز دیگری بوده است و این راهکارها به مرتفع شدن آن کمک نمی‌کنند. اگر دلیل اصلی کاهش تقاضا به درستی شناسایی شده باشد، مسأله می‌تواند به این صورت طرح شود:

چگونه محصول را طوری تغییر دهیم که از نظر مشتریان و منتقدان مضر نباشد و فروش مجدداً به میزان سابق برسد؟

برای این صورت مساله، راهکارهایی مثل تغییر مواد اولیه‌، دعوت از پزشکان برای ارزیابی سلامت محصول یا تغییر نام آن قابل طرح است که احتمالا نتایج بهتری خواهند داشت.

شناسایی دقیق عوامل مؤثر گاهاً به اقداماتی مثل آزمایش‌، جمع‌آوری و پردازش اطلاعات نیاز دارد. مثلاً اگر فروش کارخانه کاهش یافته است، باید به مواردی مثل تماس‌های مشتریان با واحد روابط عمومی، ترندهای شبکه‌های اجتماعی و محصولات رقیب توجه شود یا حتی شاید کاهش فروش از عوامل ناپایدار مثل تعطیلات نوروز باشد و بی‌نیاز از راهکار، مجدداً به وضعیت مطلوب بازگردد. همچنین به عنوان یک مثال مهندسی، اگر طراحان قصد افزایش عمر یک نوع روکش کامپوزیتی را داشته باشند، در درجه‌ی اول باید دلیل شکست یا فرسایش زودهنگام را با آزمایش‌های علمی شناسایی کنند و بعد از شناسایی، مسأله را در راستای بهبود این دلایل تعریف کنند.

با توجه به هزینه‌های انجام آزمایش‌ها و جمع‌آوری اطلاعات، دقیق‌تر شدن صورت مساله باعث افزایش هزینه می‌شود در حالی که شاید دقت بیش از اندازه تاثیر زیادی روی حل مساله نداشته باشد و لذا رعایت توازن ضروری است.

برای گام اول فرایند حلّ مسأله، ابزارهای متنوعی پیشنهاد شده است که از میان آن‌ها می‌توانیم به دیاگرام ایشیکاوا، پرسش و پاسخ، نگاشت ذهنی و پنج چرا و روش گروهی طوفان فکری (برای تعریف بهتر مساله) اشاره کنیم؛ بسیاری از این روش‌ها را در کارگاه ایده‌پردازی آموزش دادیم و در مجموعه‌ی طراحی هم با انواع  دیگری از آن‌ها آشنا خواهید شد.

گام دوم: ایجاد ایده‌ها (ایجاد راهکارها)

منظور از ایجاد ایده‌ها، همان ایده‌پردازی در مورد راهکارهای مسأله است، با این حال شاید عنوان “ایجاد راهکارها”  برای گام دوم مناسب‌تر باشد تا ذهن‌مان به روش‌های ایده‌پردازی محدود نشود، چرا که راهکارهای این مرحله الزاماً با روش‌های مبتنی بر ایده‌پردازی (مثل طوفان فکری) به دست نمی‌آیند و متناسب با نوع مسأله، شاید از روش‌های دیگری مثل الگوریتم‌های بهینه‌سازی، مدل‌های ریاضی و امثالهم استفاده شود.

اگر از قبل با فرایند حل مسأله آشنا نباشید، احتمالاً صورت جمع کلمه‌ی “راهکارها” جلب توجه می‌کند که چرا باید در جستجوی چند راهکار باشیم؟ بهتر نیست که ذهن‌مان روی یک راهکار متمرکز شود؟

در درس حلّ مسأله و تصمیم‌گیری گفتیم که معمولا فرایندهای حل مساله برای مسائل بدساختار استفاده می‌شوند و این نوع مسائل راهکارهای متعددی دارند، لذا اولا ارائه‌ی راهکارهای متنوع باعث می‌شود که تفکر واگرا داشته باشیم و جتبه‌های بیشتری را در نظر بگیریم و دوما قضاوت قطعی در مورد خوب یا بد بودن راهکارها زمانی امکان‌پذیر است که آن‌ها را ارزیابی کنیم و در عموم موارد بسیاری از گزینه‌ها به واسطه‌ی ارزیابی‌ها رد می‌شوند، به همین علت از همان ابتدا روی شکل‌گیری چند راهکار تمرکز می‌کنیم.

برای پیشنهاد راهکارها باید به پارامترها و خواسته‌های مندرج در صورت مسأله توجه شود، با این حال فعلا روی کیفیت راهکارها تمرکز نمی‌شود و لازم نیست که همه‌ی آن‌ها منطقی و قابل اجرا و متناسب با مساله باشند. به عبارتی، موقتا در گام دوم از سخت‌گیری‌ها کم می‌کنیم تا مانعی برای ایجاد راهکارهای خلاقانه ایجاد نشود و همانطور که می‌دانید، گاهی ایده‌های ظاهراً نامناسب، با کمی اصلاح به راهکارهای درخشان تبدیل می‌شوند. (برای درک بهتر این موضوع می‌توانید درس طوفان فکری را بخوانید)

نهایتاً خروجی گام دوم، فهرستی از راهکارهای پیشنهادی است که ارزیابی آن‌ها به گام سوم موکول می‌شود، با این حال معمول است که قبل از نهایی کردن این فهرست، گزینه‌های کاملاً غیرکاربردی و بلا استفاده را در همین مرحله (گام دوم) حذف می‌کنند.

گام سوم. ارزیابی و انتخاب راهکارها

ورودی این گام، فهرستی از راهکارهای پیشنهادی (نتیجه‌ی گام دوم) است که مورد ارزیابی قرار می‌گیرند و خروجی، یک یا چند راهکار منتخب است.

تکنیک‌های متفاوتی برای ارزیابی و انتخاب گزینه‌های برتر وجود دارد که از عنوان “روش‌های تصمیم‌گیری” برای آن‌ها استفاده می‌شود و لازم به یادآوری است که مطابق توضیحات‌مان در درس تصمیم‌گیری و حل‌ مسأله، تصمیم‌گیری همان انتخاب گزینه‌ی بهتر از میان چند گزینه‌ی موجود است، بنابراین گزینه‌ها در گام دوم پیشنهاد می‌شوند و گام سوم برای تصمیم‌گیری در مورد آن‌هاست.

پرداختن به روش‌های تصمیم‌گیری به بحث مستقل و مفصلی نیاز دارد و به همین علت معمولاً در فرایندهای اختصاصی حلّ مسأله (مثل بسیاری از فرایندهای طراحی و طرح‌ریزی)، یک یا چند ابزار تصمیم‌گیری را هم پیشنهاد می‌کنند تا پیمودن فرایند به واسطه‌ی عدم آشنایی با این ابزارها متوقف نشود. با این حال در گام سومِ فرایند حل مساله، هیچ الزامی برای استفاده از فرایندها و روش‌های مدون وجود ندارد و می‌توانید از هر روش و معیاری که مناسب می‌دانید برای ارزیابی استفاده کنید.

اگر بخواهیم برای روش‌های تصمیم‌گیری مثال بزنیم، نمونه‌های متعددی از آن را در مجموعه‌ی طرح‌ریزی (که آموزش یک فرایند حل مساله برای طراحی کارخانه است) بررسی کردیم؛ مثلاً برای انتخاب مکان کارخانه یا برای انتخاب بهترین لی‌اوت، پیشنهاد کردیم که مهم‌ترین پارامترها را فهرست کرده و حسب اهمیت‌شان برای آن‌ها وزن تعیین کنید، سپس گزینه‌ها را بر اساس معیارها بسنجید و به آن‌ها نمره دهید تا نهایتاً گزینه‌ای که بالاترین نمره را به دست آورد، به عنوان گزینه‌ی برتر انتخاب کنید. (مشاهده‌ی درس امتیازدهی وزن‌دار) همچنین فهرست کردن مزایا و معایب گزینه‌ها، روش دیگری است که با وجود ساده بودن در بسیاری از تصمیم‌گیری‌های مهم استفاده می‌شود.

گام چهارم: پیاده‌سازی و ارزیابی

پس از انتخاب راهکار، فرایند حل مسأله به پایان نمی‌رسد، چون شاید راهکار انتخاب شده با این‌ که ظاهراً مناسب است، اما در عمل خواسته‌های مسأله را محقق نکند یا باعث مشکلات دیگری شود و به همین علت ابتدا باید پیاده‌سازی شود و نتایج آن مورد ارزیابی قرار بگیرد تا اگر مطلوب نبود، راه‌حل دیگری اتخاذ شود.

در مورد پیاده‌سازی راهکار و ارزیابی آن، نکات زیادی قابل طرح است که به چند مورد اشاره می‌کنیم:

ارزیابی راهکارها به صرف زمان و هزینه و اختصاص دادن منابعی مثل نیروی کار یا تجهیزات نیاز دارد و به منظور مدیریت و کنترل بهتر این موارد، معمولاً در گام چهارم ابتدا در مورد رویه و چگونگی و زمان‌بندیِ ارزیابی، برنامه‌ریزی می‌کنند و اقدامات مربوط به پیاده‌سازی و نظارت بر نتایج را مطابق برنامه جلو می‌برند.

ارزیابی نباید فرمالیته باشد، بلکه معیارها باید به درستی انتخاب شده باشند و مطابق آن‌ها روی نتایج و اثرات راهکار نظارت شود. همچنین اگر نتایج مطلوب به نظر می‌رسد، باید اطمینان حاصل شود که این شرایط مطلوب، پایدار می‌ماند.

الزاماً قرار نیست که راهکار به صورت تمام و کمال پیاده‌سازی شود، بلکه گاهی شرایط از شبیه‌سازی استفاده می‌شود (به شرطی که دقیق و منطبق بر واقعیت باشد، مثل تست یک فضاپیما) یا راهکار را به شکل ساده‌‌تر و ارزان‌تر و سریع‌تر اجرا می‌کنند (به شرطی که ویژگی‌های اصلی آن را به همراه داشته و نماینده‌ی شایسته‌ای برای آن باشد). اریک رایس در کتاب استارتاپ ناب به روش‌هایی برای آزمون و خطای ارزان‌تر و سریع‌تر اشاره کرده است که در سال‌های انتشار کتاب، شدیداً مورد استقبال کارآفرینان قرار گرفت و کماکان بسیاری از مفاهیم و روش‌های آن استفاده می‌شود، در صورت تمایل برای مطالعه‌ی این کتاب از کتابخانه‌ی ویکی‌تولید کلیک کنید.

نهایتاً اگر مشخص شود که راهکار انتخابی مناسب نیست، یکی از حالت‌های زیر اتفاق می‌افتد:

۱- شاید با بعضی اصلاحات ساده یا هماهنگ کردن شرایط با راهکار طرح شده، نتایج به حد مطلوب برسد.

۲- گاهی فرایند حلّ مسأله به علت از دست رفتن فرصت، در دسترس نبودن منابع کافی، ریسک بالا، اهمیت کم مسأله یا انگیزه‌ی کم تصمیم‌گیرندگان به کلّی متوقف می‌شود. (شاید راهکار را به همان شکل استفاده کنند یا آن را کنار بگذارند)

۳- ممکن است به گام سوم بازگشته و یکی دیگر از گزینه‌های پیشنهادی را انتخاب کنند.

۴- اگر گزینه‌ی مناسب دیگری وجود نداشته باشد، ممکن است به گام دوم بازگشته و راهکارهای جدیدی را پیشنهاد کنند.

۵- اگر راهکار جدیدی وجود نداشته باشد، گاهی فرایند را مجدداً از گام اول آغاز می‌کنند و با تغییر صورت مسأله (مثل حذف محدودیت‌ها یا لحاظ کردن پارامترهای جدید) تلاش می‌کنند که با نگاهی متفاوت در جستجوی راهکار مناسب باشند.

درس‌های "مقدمات طراحی" به ترتیب زیر هستند. برای ورود به درس مورد نظر روی عنوان آن کلیک کنید.
1- طراحی مهندسی چیست؟
2- فرایند طراحی و انواع آن
3- چرخه عمر محصول
4- تصمیم گیری، حل مساله و جایگاهشان در طراحی
5- فرایند حل مسأله
6- مروری بر روش‌ها و ابزارهای حل مسئله در طراحی
7- جمع‌آوری اطلاعات طراحی
8- مفاهیم و اصطلاحات مهم در تصمیم گیری
9- رایج‌ترین روش‌ها و ابزارهای ارزیابی در طراحی مهندسی
10- درخت اهداف
11- نمودار PUGH
12- فرایند تحلیل سلسله ‌مراتبی (AHP)

ورود به مجموعه‌ی طراحی مهندسی

ورود به برگه‌ی مقدمات طراحی