TRIZ发明问题解决理论

TRITRIZ 的俄文拼写为 - ，俄语缩写“”，翻译为“发明问题解决理论”，用英语标音可读为 Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch，缩写为 TRIZ。英文翻译为：Theory of Inventive Problem Solving，缩写为 TIPS，其意义为发明问题的解决理论。TRI编辑创始人阿奇舒勒TRI创始人阿奇舒勒 1根里奇.阿奇舒勒（GenrikhAltshuller ）于 1926 年 10 月 15 日生于苏联乌兹别克的塔什干（Tashkent） ，于 1998 年 9 月 24 日在俄罗斯彼得罗扎沃茨克逝世，前苏联工程师，发明家，科学家，记者和作家。 1主要内容编辑创新从最通俗的意义上讲就是创造性地发现问题和创造性地解决问题的过程，TRI的强大作用正在于它为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具。现代 TRI体系主要包括以下几个方面的内容：1. 创新思维方法与问题分析方法TRI中提供了如何系统分析问题的科学方法，如多屏幕法等；而对于复杂问题的分析，则包含了科学的问题分析建模方法物-场分析法，它可以帮助快速确认核心问题，发现根本矛盾所在。2. 技术系统进化法则针对技术系统进化演变规律，在大量专利分析的基础上 TRI总结提炼出八个基本进化法则。利用这些进化法则，可以分析确认当前产品的技术状态，并预测未来发展趋势，开发富有竞争力的新产品。3. 技术矛盾解决原理不同的发明创造往往遵循共同的规律。TRI将这些共同的规律归纳成 40 个创新原理，针对具体的技术矛盾，可以基于这些创新原理、结合工程实际寻求具体的解决方案。4. 创新问题标准解法针对具体问题的物-场模型的不同特征，分别对应有标准的模型处理方法，包括模型的修整、转换、物质与场的添加等等。5. 发明问题解决算法 ARIZ主要针对问题情境复杂，矛盾及其相关部件不明确的技术系统。它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析，问题转化，直至问题的解决。6. 基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库基于物理、化学、几何学等领域的数百万项发明专利的分析结果而构建的知识库可以为技术创新提供丰富的方案来源。3基本哲理 编辑TRI的基本哲理包括以下 6 条：1、 所有的工程系统服从相同的发展规则。这一规则可以用来研究创造发明问题的有效解，也可用来评价与预测如何求解一个工程系统（包括新产品与新服务系统）的解决方案。2、 像社会系统一样，工程系统可以通过解决冲突（Conflicts）而得到发展。3、 任何一个发明或创新的问题都可以表示为需求和不能（或不再能）满足这些需求的原型系统之间的冲突。所以， “求解发明问题”与“ 寻找发明问题的解决方案 ”就意味着在利用折衷与调和不能被采纳时对冲突的求解。4、 为探索冲突问题的解决方案，有必要利用专业工程师尚不知道或不熟悉的物理或其它科学与工程的知识。技术功能和可能实现该功能的物理学、化学、生物学等效应对应的分类知识库可以成为探索冲突问题解的指针。5、 存在评价每项发明创造的可靠判据。这些判据是：（1） 该项发明创造是否是建立在大量专利信息基础上的？基于偶然发现的少数事例的发明项目不是严肃的研究成果。事实证明，一项重大或重要的发明项目通常是建立在不少于1 万到 2 万项专利（或知产权/版权）研究的基础上。（2） 发明人或研究者是否考虑过发明问题的级别？大量低水平的发明不如一项或少量高水平的发明。因为，低水平的发明只能在简单的情况下运用。（3） 该项发明是否是从大量高水平的试验中提炼出来的结论或建议？6、 在大多数情况下，理论的寿命与机器的发展规律是一致的。因而， “试凑” 法很难产生两种或两种以上的系统解。4核心思想 编辑现代 TRI的核心思想主要体现在三个方面。首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式。其次，各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。再就是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。5解决过程 编辑发明问题解决理论的核心是技术进化原理。按这一原理，技术系统一直处于进化之中，解决冲突是其进化的推动力。进化速度随技术系统一般冲突的解决而降低，使其产生突变的唯一方法是解决阻碍其进化的深层次冲突。G.S. Altshuller 依据世界上著名的发明，研究了消除冲突的方法，他提出了消除冲突的发明原理，建立了消除冲突的基于知识的逻辑方法，这些方法包括发明 原理（Inventive Principles） 、发明问题解决 算法（ARIZ ，Algorithm for Inventive Problem Solving）及标准解（TRIZ Standard Techniques） 。在利用 TRIZ 解决问题的过程中，设计者首先将待设计的产品表达成为 TRIZ 问题，然后利用 TRIZ 中的工具，如发明原理、标准解等，求出该 TRIZ 问题的普适解或称模拟解（Analogous solution ） ；最后设计者在把该解转化为领域的解或特解。6解决工具 编辑阿利赫舒列尔和他的 TRIZ 研究机构 50 多年来提出了 TRIZ 系列的多种工具，如冲突矩阵、76 标准解答、ARIZ、AFD、物质-场分析、ISQ、 DE、8 种演化类型、科学效应、40 个创新原理，39 个工程技术特性，物理学、化学、几何学等工程学原理知识库等，常用的有基于宏观的矛盾矩阵法（冲突矩阵法）和基于微观的物场变换法。事实上 TRIZ 针对输入输出的关系（效应） 、冲突和技术进化都有比较完善的理论。这些工具为创新理论软件化提供了基础，从而为 TRIZ 的实际应用提供了条件。7进化理论 编辑TRIZ 中的产品进化理论将产品进化过程分为 4 个阶段：婴儿期、成长期、成熟期、退出期。处于前两个阶段的产品，企业应加大投入，尽快使其进入成熟期，以便企业获得最大效益；处于成熟期的产品，企业应对其替代技术进行研究，使产品取得新的替代技术，以应对未来的市场竞争；处于退出期的产品，企业利润急剧下降，应尽快淘汰。这些可以为企业产品规划提供具体的、科学的支持。产品进化理论还研究产品进化模式、进化定律与进化路线。应用模式、定律与路线，设计者可较快地确定创新设计的原始构思，使设计取得突破。8解决原理 编辑原理是获得冲突解所应遵循的一般规律。TRIZ 主要研究技术冲突和物理冲突。技术冲突是指传统设计中所说的折衷，即由于系统本身某一部分的影响，所需要的状态不能达到。物理冲突指一个物体有相反的求。TRIZ 引导设计者挑选能解决特定冲突的原理，其前提是要按标准工程参数确定冲突。有 39 条标准冲突和 40 条原理可供应用。9解决算法 编辑TRIZ 认为，一个问题解决的困难程度取决于对该问题的描述或程式化方法，描述的越清楚，问题的解就越容易找到。TRIZ 中，发明问题求解的过程是对问题不断描述、不断程式化的过程。经过这一过程，初始问题最根本的冲突被清楚的暴露出来，能否求解已很清楚，如果已有的知识能用于该问题则有解，如果已有的知识不能解决该问题则无解，需等待自然科学或技术的进一步发展。该过程是靠 ARIZ 算法实现的。ARIZ（Algorithm for Inventive-Problem Solving ）称为发明问题解决算法，是 TRIZ 的一种主要工具，是发明问题解决的完整算法，该算法采用一套逻辑过程逐步将初始问题程式化。该算法特别强调冲突与理想解的程式化，一方面技术系统向着理想解的方向进化，另一方面如果一个技术问题存在冲突需要克服，该问题就变成了一个创新问题。ARIZ 中，冲突的消除有强大的效应知识库的支持。效应知识库包含物理的、化学的、几何的等效应。作为一种规则，经过分析与效应的应用后问题仍无解，则认为初始问题定义有误，需对问题进行更一般化的定义。应用 ARIZ 取得成功的关键在于没有理解问题的本质前，要不断地对问题进行细化，一直到确定了物理冲突。该过程及物理冲突的求解已有软件支持。10特点优势编辑相对于传统的创新方法，比如试错法，头脑风暴法等，TRI具有鲜明的特点和优势。它成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中 存在的矛盾，而不是逃避矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解，而不是采取折衷或者妥协的做法，而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开 发过程，而不再是随机的行为。实践证明，运用 TRI，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。它能够帮助我们系统的分析问题情 境，快速发现问题本质或者矛盾，它能够准确确定问题探索方向，突破思维障碍，打破思维定势，以新的视觉分析问题，进行系统思维，能根据技术进化规律预测未来发展趋势，帮助我们开发富有竞争力的新产品。11基本措施编辑1分割原则a将物体分成独立的部分。b使物体成为可拆卸的。c增加物体的分割程度。例：货船分成同型的几个部分，必要时，可将船加长些或变短些2拆出原则从物体中拆出"干扰'部分("干扰"特性) 或者相反，分出唯一需要的部分或需要的特性。与上述把物体分成几个相同部分的技法相反，这里是要把物体分成几个不同的部分例，一般小游艇的照明和其他用电是艇上发动机带动发电机供给的为了停泊时能继续供电，要安装一个由内燃机传动的辅助发电机发动机必然造成噪音和振动。建议将发动机和发电机分置于距游艇不远的两个容器里，用电缆连接3局部性质原则a从物体或外部介质( 外部作用) 的一致结构过渡到不一致结构。b物体的不同部分应当具有不同的功能c物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件。例：为了防治矿山坑道里的粉尘，向工具(钻机和料车的工作机构) 呈锥体状喷洒小水珠。水珠愈小，除尘效果愈好但小水珠容易形成雾，这使工作困难解决办法：环绕小水珠锥体外层再造成一层大水珠。4不对称原则a物体的对称形式转为不对称形式。b如果物体不是对称的，则加强它的不对称程度，例：防撞汽车轮胎具有一个高强度的侧缘，以抵抗人行道路缘石的碰撞。5组合原则a把相同的物体或完成类似操作的物体组合合起来，b把时间上相同或类似的操作联合起来例：双联显微镜组；由一个人操作，另一个人观察和记录。6多功能原则一个物体执行多种不同功能，因而不需要其他物体。例：提包的提手可同时作为拉力器（苏联发明证书 187964)。7 玛特廖什卡'原则a一个物体位于另一物体之内，而后者又位于第三个物体之内，等等。b一个物体通过另一个物体的空腔。例："弹性振动超声精选机是由两个互相夹紧的半波片构成。其特征是，为了减小精选机的长度和增大它的稳定性，两个半波片制成相互套在一起的空锥体(苏联发 明证书186781)。在苏联发明证书 0462315 中，也采用该解决方案来缩小变压器压电元件输出部分的外形尺寸。在苏联发明证书304027 中， 金属拉制设备的"玩偶 "是由拉摸组成8重量补偿原则a将物体与具有上升力的另一物体结合以抵消其重量。例：氢气球吊起广告牌b将物体与介质(最好是气动力和液动力 )相互作用以抵消其重量。例："调节转子风力机转数的制动式离心调节器安在转子垂直轴上。其特征是：为了在风力增大时把转子转速控制在小的转数范围内，调节器离心片做成叶片状，以保证气动制动" (苏联发明证书 167784)。有趣的是，在发明公式申明显地反映了发明所克服的矛盾在给定的风力和给定的离心片质量的条件下，获得了一定的转数为了减少转数(当风力增大时) ，必须 增大离心片质量；但离心片在旋转，很难靠近它。于是矛盾这样消除，使离心片具有形成气功制动的形状，即把离心片制成具有负迎