تصمیم گیری، حل مساله و جایگاهشان در طراحی

مسأله و حل مساله

همه‌ی ما تا حدی با مسأله و حل مسأله آشنا هستیم، چون در درس‌هایی مثل ریاضی و شیمی و فیزیک، سوالاتی را با عنوان مسأله طرح می‌کردند تا حل کنیم. با این حال پیش‌فرض‌های دوران مدرسه برای ورود به مباحث مهندسی کافی نیست و لازم است تعاریف دقیق‌تری را جایگزین کنیم.

مسأله (Problem)

طیف گسترده‌ی انواع مسائل و حضورشان در رشته‌های مختلف باعث شده است که تعریفِ دقیق و جامع آن دشوار باشد. با این حال در بسیاری از منابع، مسأله را شبیه زیر تعریف می‌کنند:

مساله (Problem) به وضعیتی گفته می‌شود که در آن عدم اطمینان، ابهام یا مشکل وجود دارد. 

تعریف بالا برای بعضی از حوزه‌های غیرتخصصی مناسب به نظر می‌رسد، اما برای طراحی مهندسی (و بسیاری از حوزه‌های دیگر) مناسب نیست، چون اولاً تمایز میان مشکل و مسأله را مشخص نمی‌کند و دوماً گاهی درک شرایط غیرمطمئن و مبهم دشوار است و ما را با ابهام روبه‌رو می‌کند، لذا ویکی‌تولید تعریف زیر را مناسب‌تر می‌داند:

هر چیزی که برای آن هدفی انتخاب شده باشد اما روش تحقق هدف آشکار نباشد، یک مسأله است.

با این تعریف، مسأله الزاماً در شرایط نامطلوب شکل نمی‌گیرد و هدفمند بودن آن باعث می‌شود که مشکلات در ردیف مسائل قرار نگیرند. مثال‌های زیر ابهامات احتمالی را برطرف می‌کنند:

۱. در بحث کنترل، شاید بخواهیم میزان ورودی یک سیستم را ثابت نگه داریم. مطابق تعریفی که گفتیم، ثابت نگه داشتن ورودی‌ها یک هدف است که راهکار دقیق آن را نمی‌دانیم و به همین علت با یک مسأله روبه‌رو هستیم. این وضعیت مطابق تعریف اول هم یک مسأله به حساب می‌آید، اما شناسایی آن دشوارتر است چون در ظاهر با شرایط نامطلوب مواجه نیستیم و اتفاقاً می‌خواهیم شرایط مطلوب را حفظ کنیم، با این حال اگر زاویه‌ی نگاه‌مان را عوض کنیم، ناپایداری سیستم یک وضعیت نامطلوب است و به همین علت با یک مسأله روبه‌رو هستیم.

۲. شاید فروش یک مغازه کم باشد. در حالت عادی، فروش کم مغازه یک مسأله نیست و حتی شاید فروشنده به آن توجه نکرده باشد، اما اگر برای فروش بیشتر هدف‌گذاری شود، آن وقت با یک مسأله روبه‌رو می‌شویم که راهکار آن باعث افزایش فروش می‌شود. این در حالی است که مطابق تعریف اول، فروش کم مغازه حتی اگر شناسایی نشده باشد یک مسأله به حساب می‌آید. (در حالی که از نظر عموم مدیران و مهندسان، فروش کم مغازه صرفاً یک مشکل است)

۳. تعیین مناسب‌ترین شیوه‌ی چیدمان اجزای کارخانه با هدف کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری یک مسأله است؛ روش‌های مختلفی برای حلّ این مسأله وجود دارد که یکی از رایج‌ترین آن‌ها را در مجموعه‌ی طرح‌ریزی بررسی کردیم. البته حتی اگر به کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری اشاره نکنیم، کماکان تعیین مناسب‌ترین شیوه‌ی چیدمان یک هدف است (هر چند مبهم) و مسأله شکل می‌گیرد.

۴. کاهش هزینه‌های شرکت، پیدا کردن شغل مناسب، افزایش بازدید وبسایت، تعیین شکل محصول، نحوه‌‌ی انعقاد قرارداد همکاری و طراحی یک دوچرخه همگی مثال‌های دیگری برای مسأله هستند.

توجه کنید که برای شکل‌گیری مسأله، لازم نیست که هدف، کاملاً دقیق و شفاف باشد (مثل رساندن فروش به هزار واحد در روز) بلکه اهداف کلی (مثل افزایش فروش یا افزایش بهره‌وری) کفایت می‌کنند.

حل مساله (Problem Solving)

اگر تعریف اول (وضعیت نامطلوب) را مبنا قرار دهیم: حل مساله یعنی پیدا کردن راهکاری که وضعیت نامطلوب کنونی را به وضعیت مطلوب تبدیل کند.

اگر تعریف دوم را مبنا قرار دهیم: حل مسأله یعنی پیدا کردن راهکاری که هدف را محقق کند.

البته اگر در گوگل عبارت Problem Solving را جستجو کنید، سایت‌های زیادی هستند که به جای تعریف حل مساله، مراحل حلّ مسأله را توضیح می‌دهند، مثلاً می‌گویند حلّ مسأله یعنی صورت مسأله را دقیقاً بشناسیم و اطلاعات جمع‌آوری کنیم و معیارهای مختلفی داشته باشیم و به معیارها وزن‌دهی کنیم تا چند گزینه‌های پیشنهادی به دست بیاوریم و نهایتاً گزینه‌های مطلوب را انتخاب کنیم؛ چنین تعریفی به هیچ وجه پذیرفته نیست و صرفاً یکی از رویه‌های پیشنهادی برای حلّ مسأله را توصیف می‌کند نه خود آن؛ حل مساله می‌تواند بدون استفاده از رویه‌های سیستماتیک یا حتی به صورت شهودی انجام شود.

فرایند حل مسأله چیست؟

در تعریف فرایند حلّ مسأله (Problem Solving Process) می‌توان گفت که به صورت قراردادی، حلّ مسأله می‌تواند با بعضی اقدامات مشخص و با ترتیب و توالی منظم انجام شود که به این سلسله اقدامات، فرایند حلّ مسأله می‌گویند. روشن است که افراد مختلف، نظرات متفاوتی در مورد این فرایند دارند و رویه‌ی مشترکی در این خصوص نداریم. نمونه‌ای از این فرایندها را در درس مروری بر چند فرایند حل مساله بررسی می‌کنیم که می‌توانید پس از پایان مطالعه‌ی این درس، نگاهی به آن‌ داشته باشید.

ارتباط میان حل مسأله و تصمیم‌گیری

اکنون می‌توانیم در چهارچوب فرضیات و تعاریفی که ارائه کردیم، ارتباط میان تصمیم‌گیری و حل مسأله را شناسایی کنیم. کمی بالاتر توضیح دادیم که تصمیم‌گیری به انتخاب میان گزینه‌های موجود گفته می‌شود، اما گزینه‌ها از کجا می‌آیند؟ شاید گزینه‌ها از طرف دیگران تحمیل شده باشند (مثلاً مشتری بخواهد که محصول به رنگ آبی یا قرمز باشد)، شاید مبتنی بر قانون باشند (مثلاً برگشت زدن یا نزدن چِک وقتی که موجودی ندارد) اما خیلی وقت‌ها، مخصوصاً در حوزه‌ه‌ی مهندسی، گزینه‌های پیشنهادی از حلّ مسأله به دست می‌‌آیند.

از سوی دیگر وقتی در فرایند حلّ مسأله، گزینه‌های متفاوتی پیشنهاد می‌شود، طبیعتاً تا زمانی که گزینه‌ی نهایی انتخاب نشده باشد، فرایند حل مسأله به پایان نمی‌رسد. بر همین اساس می‌توان گفت که تصمیم‌گیری هم بخشی از فرایند حلّ مسأله است، یعنی در مراحل اولیه‌ی فرایند، گزینه‌های مختلف پیشنهاد می‌شوند و نهایتاً بهترین گزینه از میان آن‌ها انتخاب می‌شود که همان تصمیم‌گیری است.

چرا مهارت حل مساله در طراحی مهم است؟

همان‌طور که در درس طراحی مهندسی چیست؟ اشاره کردیم، طراحی مهندسی خودش یک فرایند حل مساله است که با هدف طراحی محصولات، سیستم‌ها یا فرایندها انجام می‌شود. با این حال باید توجه کنیم که در فرایند طراحی هم با مسائل کوچک‌تر مواجه می‌شویم که حل آن‌ها برای پیمودن فرایند طراحی الزامی است، به همین علت هر چقدر مهارت‌مان در حل مساله بیشتر باشد به طرح مناسب‌تری می‌رسیم.

مسائل خوش‌ساختار و بدساختار

بعضی مسائل خوش‌ساختار هستند و اصطلاحاً به آن‌ها well-defined یا well-structured گفته می‌شود. در این مسائل، وضعیت اولیه‌ و وضعیت مورد انتظار (اهداف) کاملاً شفاف هستند، روش تقریبی تبدیل وضعیت اولیه به ثانویه مشخص است و تعداد محدودی راهکار وجود دارد. مثلاً فرض کنید که ده مداد داریم و می‌خواهیم آن‌ها را عادلانه میان دو نفر تقسیم کنیم. وضعیت کنونی (وجود ده مداد تقسیم نشده) و وضعیت مورد انتظار (تقسیم شدن عادلانه‌ی مدادها) کاملاً شفاف هستند و مسیر تحقق هدف هم تا حد زیادی روشن است (یا باید خودشان توافق کنند یا به هر کدام پنج خودکار بدهیم) و راه‌حل‌های زیادی وجود ندارد، پس با یک مسأله‌ی خوش‌ساختار روبه‌رو هستیم.

گاهاً راهکار یک مسأله‌ی خوش‌ساختار از قبل مشخص است که در این حالت به آن‌ مساله‌ی روتین می‌گویند، مثلاً برای طراحی یک فنر یا شفت ساده، روش‌های مرسوم زیادی وجود دارد (که در طراحی اجزاء به آن‌ها پرداخته می‌شود) و اگر مسأله خوش‌ساختار باشد (وضعیت اولیه و مورد انتظار روشن باشد) و محدودیتی برای به کارگیری روش‌های مرسوم نداشته باشیم، مسائل روتین محسوب می‌شوند، اما توجه به این نکته‌ی ظریف هم ضروری است که اگر از راهکارهای موجود صرف‌نظر شود و در جست‌وجوی راهکار متفاوتی باشند، مساله از حالت روتین خارج می‌شود.

از سوی دیگر، مسائلی که خوش‌ساختار نباشند، اصطلاحاً بدساختار (یا مسائلی با ساختار معیوب)، ill-defined یا ill-structured نامیده می‌شوند. در این مسائل، وضعیت اولیه یا اهداف مورد انتظار شفاف نیستند و راهکارهای متعددی وجود دارد. همان‌طور که قبلاً اشاره کردیم، مسائل طراحی از نوع بدساختار هستند و حتی اگر وضعیت کنونی و خواسته‌هایی نهایی به روشنی مشخص باشد، راهکارهای متعددی برای تبدیل وضعیت اولیه به مطلوب وجود دارد. با این حال در مسیر طراحی هم گاهاً با مسائل کوچک‌تری روبه‌رو می‌شویم که الزاماً ساختارشان معیوب نیست. مثلاً یک خودرو به روش‌های بسیار متفاوتی می‌تواند طراحی شود و نمی‌توانیم یک طرح خاص را بهترین حالت ممکن بدانیم، اما بسیاری از مسائل کوچک‌تری که برای طراحی خودرو طرح می‌شوند، مثل محاسبه‌ی ابعاد قطعات موتور یا طراحی اتصالات، از نوع خوش‌ساختار و حتی روتین به حساب می‌آیند.

با توجه به توضیحاتی که گفتیم، دوباره تأکید می‌کنیم که فرایندهای طراحی مهندسی برای مسائل بدساختار تهیه شده‌اند و برای مسائل خوش‌ساختار از آن‌ها استفاده نمی‌شود.