矛盾する要求の分離（4つの分離原理）

　物理的矛盾を満足させることも迂回することもできない場合、その解決には以下の4つの分離原理のいずれかを用います：

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物理的矛盾の解決方法

　物理的矛盾とはシステムのある要素の一つのパラメーターに対する相反した二つの物理的要求間の対立です。物理的矛盾は、ある制御パラメーターに対して異なる値が要求されるときに生じます。
　問題解決にあたり、矛盾は以下の形で定式化されます：
『システムのある要素は（問題解決に）要求される機能を達成するために「A」という特性を持つべきであり、同時に、この要素は既存の制約や要件を満たすために「非A」という特性を持つべきである』

例：

• 要素は熱く、そして冷たくあるべき
• 要素は硬く、そして柔らかくあるべき

　物理的矛盾は基本的に以下の3つの考え方を用いて解決できます：

• 矛盾する要求の分離（4つの分離原理）
• 矛盾する要求を満足
• 矛盾する要求の迂回

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物理的矛盾

　システム内で変えることができる制御パラメーターの一つに対して相反する二つの値が要求される状態を物理的矛盾と言います。最も望ましい結果の達成を妨げている矛盾を突き止めることが問題解決への第一歩です。通常、問題に内在する物理的矛盾を正しくとらえるとその問題の本質が見えてきます。また、矛盾を誇張することにより、解決策が導きやすくなることがよくあります。

　物理的矛盾は以下のような場合に生じます：

• サブシステム内の有用な機能を強めると、同じサブシステム内に存在する有害な機能も同時に強められてしまう
• サブシステム内の有害な機能を弱めると、同じサブシステム内に存在する有用な機能も同時に弱められてしまう
• サブシステム内の有用な機能を強めると、同じサブシステム内に存在する別の有用な機能が弱められてしまう
• サブシステム内の有害な機能を弱めると、同じサブシステム内に存在する別の有害な機能が強められてしまう

　物理的矛盾のモデルは以下のように記述できます：

『あるサブシステム（要素）は、必要な機能を果たすために「A」という特性を持つべきであるが、問題の条件を満たすために「非A」または「反A」という特性を持つべきである』

　物理的矛盾は技術システム内の一つのサブシステム（要素）の物理的状態に対する矛盾した要求を示します。

　物理的矛盾の例：

• （ある目的のために）重たく、また、（別の理由により）軽くあってほしい
•  半導体チップ（下図）内の絶縁体の誘電率は、寄生容量を抑えるために低くしたいが、情報をよりよく記憶するために高くしたい

http://www.teldevice.co.jp/product/safenet/focus.html

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問題解決プロセスの "丘" モデル

　「問題解決における物質-場モデルと標準解法の役割」で紹介した "丘" モデルを少し拡張してみましょう。

　"丘" モデルでは、問題解決プロセスの第一段階として、抽象化プロセスにより問題を一般化し、非典型的な問題を標準的な問題モデルに置き換えます（下図左側）。

問題解決プロセスの "丘" モデル

　
　主な問題モデルには以下の２種類があります：

1. システム内の２要素間に働く不満足な作用（物質-場モデルにより判明した不充分なあるいは有害な機能）
2. 矛盾

　一般化した問題モデルに対して提案される解決モデル（標準的な概念解）の候補を、問題が生じている特定の状況において利用可能なリソースを用いてあてはめます（上図右側）。
　この "丘" モデルの左側斜面の赤い楕円がそれぞれひとつの "はさみ" モデルに対応します。したがって、"丘" モデルは "はさみ" モデルをより効率的に使えるようにするとともに、問題解決プロセスにおいて重要な新たな視点である一般化レベル間の遷移について示してもいます。問題解決プロセスの初期段階において、"はさみ" モデルのルールにのっとって何度か問題の表現を変えますが、実はそのたびに一般化のレベルを上げているのです。この抽象化プロセスを通して問題のより一般化された記述が得られ、その結果、一見まったく異なって見えるような問題間の直接的な類似性が見つけやすくなります。

　一般化のレベルが

　（技術的矛盾の解決に用いる）マトリックス ＜ 標準解法 ＜ 物理的矛盾

の順に高くなっているということですね。


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「矛盾」について

　矛盾とは、一般的に、「両立しないものあるいは互いに正反対のものの両方を主張すること」を指します。
　矛盾は、いつどこで対立が生じているかを示すので、最も望ましい結果の達成を妨げている障壁（矛盾）を突き止め、これを克服することにより、効果的に問題を解決することができます。
　矛盾は、システムのある特性を良くすることがそのシステムの同じまたは別の特性に悪い影響を及ぼしてしまう場合に生じます。

　では、テーブルを例にとって、矛盾について見てみましょう。
　最も望ましいのは軽くて丈夫なテーブルですね。特性を用いて表現すると、強度が大で重量が小であるテーブルということになります。でも、強度を上げようとして（例えば）板厚を厚くすると重量が増えてしまい、逆に、重量を減らそうとして板厚を薄くすると強度が下がってしまいます（下図）。
 



















　　上記の例における板厚のように直接変更する特性を制御パラメーター、その結果間接的に変更される強度や重量などの特性を評価パラメーターと言います。そして、一つの制御パラメーターにおける二つの値間に存在する対立を物理的矛盾、二つの評価パラメーター間に存在する対立を技術的矛盾と言います。
　上図で示されるように、一つの物理的矛盾には二つの技術的矛盾が対応します。


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"はさみ" モデル

　問題に対して闇雲に解決策を考えてみたところでなかなか良い解決策にはぶち当たってくれません。それですぐぶち当たるようなものはそもそも問題にはならないでしょう。そこで、どの方向に考えていけば良いのか示してくれる指標みたいなものがあるとうれしいですね。

　 "はさみ" モデルでは、問題の初期状況から解決案を直接導こうとする姿勢を回避しています。 直接導くかわりに、まず、最も望ましい結果が何であるかを洗い出して正確に記述し、次に、利用可能なリソースを用いている現状と最も望ましい結果とを比較することにより、最も望ましい結果の達成を妨げている障壁が何であるのかを突き止めます。この障壁を矛盾のかたちで表現し、現システムの根底にあるこの矛盾を克服する方法として概念解を創出します（下図）。

 　初期状況としての現状と最も望ましい結果の両側からはさみ込むようにして障壁を突き止めることから "はさみ" モデル（または、トングスモデル）と名づけられています。　


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標準解法の分類

　標準解法は以下の5つのクラスに分類されます：

クラス1　作用の改善および有害作用の除去
クラス2　システムの進化　
クラス3　マクロやミクロのレベルへの遷移
クラス4　検出と測定の問題
クラス5　メタ解決策、ヘルパー

　各クラス内もさらに分類すると下図のようになります：

標準解法の分類

　標準解法の分類は、問題に対して適用すべき適切な標準解法を選択するにあたり、指針を示してくれます：

• 機能が不足している、あるいは技術システムの二つの要素間の有用な作用を改善する場合、関連する標準解法はクラス1.1にあります
• 技術システムの二つの要素間の有害な作用を特徴とする問題の場合、関連する標準解法はクラス1.2にあります
• 上記いずれの場合にも、クラス2に属する標準解法に従って既存の物質/リソースを変更できます
• さらに重大な問題は、上位システムレベルでの統合（クラス3.1）またはより小さなスケールでの作用への遷移（クラス3.2）により技術システムのさらに根本的な変更を必要とします
• 検出と測定の問題は、測定の不要化（クラス4.1）、情報提供用のための新たな作用の構築（クラス4.2）、既存の計測要素のさらなる改良（クラス4.3）を用いて対処できます
• どの標準解法を適用する場合にも、新たな物質（クラス5.1）、場（クラス5.2）、相転移（クラス5.3）、物理的および化学的な効果（クラス5.4と5.5）を導入する際の支障を除くために特別な予防策を取れます

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