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什么是TRIZ理论?

1 TRIZ概述

    创新是发展的动力,是世界发展的潮流。创新在国 家的发展中起着非常重要的作用。传统创新方法易于掌 握、易于传播、易于普及,能产生一些创新设想,但命 中率低,速度慢,难以解决复杂的技术问题。创新能力 都来自于人的潜能,并可以通过学习和训练来激发和提 升。创新是有规律可循的,这些规律潜藏于解决各种工 程技术问题的过程中,通过长期实践中的观察、总结, 可以发现这些规律。在这些理论方法中,TRIZ理论体现出其独有的优势,TRIZ的作用在各种实践中发挥得越来 越明显。TRIZ可以帮助我们进行系统创新,深入了解问 题并获得解决方案,简化系统以及克服心理惯性。

什么是TRIZ理论?

2 TRIZ的发展

    TRIZ即发明问题解决理论,它是一套技术创新理论和方法,是一套解决各类工程技术问题的工具。它的核心在于提供一种有规律可循的非常客观的创新方法。它系统总结了人类以往在发明和创新方面的想法,从中提炼出一系列有效的法则,用以指导人们系统、高效地解 决未来的问题。TRIZ创新方法源于前苏联,由一位伟大 的工程师兼发明家阿奇舒勒和他的同事们创立的,他们 分析归纳总结全世界250多万份高水平专利成果后,在1946年总结出一套理论。根据创新程度的不同,将这些专利技术解决方法分为5个“创新等级”。

    TRIZ自创立以来,经历了三个发展阶段:第一个阶段为创立阶段。这个时期主要创新和完善了TRIZ体系,并在苏联少量应用。但因为苏联封锁这个理论,外界很少有人知道。这个时期形成的主要理论有40个发明原理、发明问题解决算法(ARIZ)、最终理想解、科学效应库、物-场模型、标准解和进化法则等;第二个阶段为传播阶段。苏联解体后,大量的科学家移民到了美国、欧洲、亚洲,创办了一系列的公司,开发基于TRIZ理论的软件系统,并为一些公司提供咨询服务。这时,其他国家的工程师们才开始了解这个理论。少量公司在这个时候开始引入TRIZ理论,如1995年开始的宝洁公司和1998年开始的三星公司;第三个阶段为应用阶段。从2005年开始更多世界知名大公司开始引入TRIZ理论,并开始在内部推广,如通用电气公司、西门子公司、飞利浦公司、因特尔公司等。中国的企业,特别是一些国有大型企业也开始利用TRIZ来培训员工,解决难题。

    经过几十年的发展,TRIZ已进入成熟期,TRIZ理论已经被全世界接受、应用。西方发欧国家在TRIZ领域的理论、技术和应用研究都处于世界领先水平。我国引入TRIZ理论比较晚,但最近几年其理论受到了学术界的重视和政 府的高度关注,现正被越来越深入地推广和应用。

TRIZ理论解决发明创造问题的一般方法

3 TRIZ理论思维方法

    TRIZ理论创新思维方法有多屏幕法、STC算子法、RTC算子法、金鱼法、小矮人法等。

    多屏幕法从两个维度进行发散思维:

(1)从构成层面发散,考虑了当前系统、超系统及其子系统;

(2)从时间层面发散,将其分为过去、现在和将来三 种状态。即按时间与构成两种不同的维度对现有问题的技术系统进行全面思考与分析,从而找到解决的思路。

    STC算子法即尺寸Size-时间Time-成本Cost分析法,它从三个不同维度对技术系统进行从零到无穷大的发散思维。RTC算子法即将STC中的尺寸换成资源 (Resource)。

     金鱼法求解问题,首先将问题分解成现实部分和不 现实部分,利用系统资源,找出可以将幻想变成现实的 条件。它是一个反复迭代分解的过程。它的反复迭代区分现实和幻想两部分,并集中求解幻想部分的问题,其中幻想部分方案求解可以结合多屏幕法获得可利用资源。金鱼法还有一个思路是针对问题产生的思路,将这些思路区分为现实方案和不现实方案,而后集中对不现实方案进行求解,从而获得解决方案。

    小矮人法是将系统功能、部件用不同的小矮人来替代,通过对小矮人群的重组、位置改变等实现创新的解 决方案。

    TRIZ中技术系统的理想化水平与有用功能之和成正比,与有害功能之和成反比。理想度可以对创新思维方案、技术系统解决方案进行评价,最后选择理想度高的 方案进行实施。要提高创新思维方案和技术系统解决方案的理想度可以增加有用功能或减少有害功能,也可对方案各个层面进行各层次分析,进而获得理想解。

4 TRIZ解决问题的方法

    TRIZ理论具有很强的实践性,可广泛地应用于各个领域,它可以扩展人的创新性思维,从而寻求解决问题的办法,为不同行业的技术创新问题提供启发和参 考建议。用TRIZ解决问题,首先要把问题转换为问题的 模型,然后从TRIZ解决问题的工具中找到解决问题的模型。TRIZ理论在解决技术问题时主要用技术进化工具、 矛盾矩阵工具、物-场分析工具和科学效应库工具。

4.1 技术进化工具

    技术进化工具是TRIZ理论核心内容之一,它表明技术处于进化过程中并且有规律可循,可预测。技术进化规律包括S曲线和八大进化法则。其中八大进化法则包括 完备性法则、能量传递法则、协调性法则、提高理想度 法则、动态性进化法则、子系统不均衡进化法则、向微 观级进化法则、向超系统跃迁法则。S曲线:技术系统进 化过程分为婴儿期、成长期、成熟期、衰退期,提高理 想度法则贯穿技术系统的全生命周期。对于待解决技术 系统,根据S形进化曲线原理分析技术系统所处阶段,而 后依次用八大进化法则,最后获得建议方案,并结合实 际技术系统,建立解决方案。技术进化工具应用过程体 现了技术系统由量变到质变,技术进化工具有时只需根 据实际情况应用一个或者几个即可建立解决方案。

4.2 矛盾矩阵工具

    TRIZ研究的冲突是技术冲突和物理冲突。技术冲突 是指一个系统在某方面得到改善的同时,另一方面被削 弱。运用矛盾矩阵中的标准参数找到对应的发明原理可 以解决技术冲突。物理冲突是因为追求对立的结果而引 发的。对此,物理矛盾一般是通过分离的方法,获得两 个相反的解决方案。分离的方法很多,有空间分离、时 间分离、系统级别分离、条件分离、范围分离等。 TRIZ有助于我们思考方案,寻找和创建能够满足既 定需要的系统。在这过程中,我们遇到的一切物理矛盾 都可以从40个发明原理中找到答案。发明原理构成了一 个简单的清单,从中可以得到基于不同情形和时间的解 决方案,帮助我们创建所需要的系统。

4.3 物场分析

    阿奇舒勒创建了一套精准的体系归纳系统中存在的问题,并提出相应的解决方案称为物场分析。物场分析原理认为,功能都由两种物质和一种场这三元素组成。 它用三角形模式来解读每个问题的功能,在此模型中下 面两个元素代表两种物质,用S表示;上面一个元素表 示场,用F表示。场表示物质之间相互作用。复杂的系 统经过分解,可运用多个组合三角形模型表示。 一种物质作用于另一种物质便可以提供某种功能。功能可能有利,也可能有害;可能是完美的,也可能有不足之处。物场模型聚焦于功能分析,把功能做正确,在解决问题时提升系统理想度。通过三角形功能建模,能以图示的方式表明功能形成过程中存在的问题。

4.4 科学效应库工具

    效应指应用本领域,特别是其他领域的有关定律,解决设计中的问题。效应是特定条件下,在技术系统中实施自然规律的结果,是场与物质之间的互动结果。效应也能看作是一种功能,它是物质、场或两种的组合, 将输入作用转变为所需的输出作用。通过选择不同的效应、物质参数,可以控制效应的转换效果。

    科学效应库是将物理效应、化学效应、生物效应和几何效应等集合起来组成一个知识库。利用科学效应库 有利于突破设计人员只是对其专业知识熟悉的局限性, 发散思维从其他领域找问题的解。科学效应库解决问题 的流程为:第一,分析待解决的问题,确定解决此问题 能实现的功能;第二,根据功能确定与此功能相对应的 代码;第三,确定与功能代码相应的科学效应和现象; 第四,查找优选出来的每个科学效应和现象的详细解 释,并应用于此问题的求解,形成解决方案。

4.5 ARIZ算法

    ARIZ是一个分步解决问题的过程,每个步骤都有 相适应的工具。ARIZ由五个步骤构成,分别是:定义 问题;揭示系统矛盾;分析系统矛盾并形成“最小问 题”;猎取资源;发展概念性解决方案。从流程上看 ARIZ的工作内容主要表现在了解问题和寻找资源方面, 只是到了最后一步才转到问题的解决方案上来。但在实 践中,使用者随时都可以发现解决问题的想法,尤其在 了解问题阶段,这些想法可以用来解决问题。 ARIZ适用于解决比较复杂的问题,它能够帮助我们 一步一步找到解决方案。这种方法涵盖问题的面很广, 步骤多,比较有效,但是过程较长,不是一种快速解决 问题的方法。ARIZ的作用主要体现在了解问题的性质, 并找到最好的资源,解决遇到的问题。ARIZ是TRIZ解决 问题的主导程序,是一种非常强大和精准的方法,能指 引人们有序地工作,找到最佳的解决问题的方法。

5 TRIZ理论结语

    本文介绍了TRIZ理论发展及其理论体系,并对其解决问题的方法进行研究,为后续TRIZ理论在各领域的应用提供了参考。遇到问题时,可以用TRIZ理论去寻找具体的解决方案,TRIZ能使我们在遇到复杂问题时保持清 晰的思路。随着遇到的问题越来越多,TRIZ理论方法也 在不断完善与发展,它需要不断与新技术、新理论进行 结合才能够适应现代的需求。随着研究的深入,TRIZ还 可应用于经济管理等非技术领域。

什么是TRIZ理论?(图3)

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