利用TRIZ理论入门~知识解决实际问题.doc

TRI知识TRI发明分为五级提到发明创造，我们首先想到那些著名的发明成果，如爱迪生发明的电报机、电灯等，可以说这些发明开创了一个新的时代其它有大量各种形式的专利，包括发明专利、实用新型专利和外观设计专利等其实现实生活中的发明与创造远非这些，它们形式各样，无处不在，其质量、层次也各不相同，小到一个椅子的简单改进，大到一个学科理论的创建，即使那些专利本身，在创新程度上也各不相同那么在具体实现这些发明的过程中，基于它们各自的创新程度不同，对发明者在知识领域、经验、创新能力等方面的要求也各不相同比如要改进一个牙刷的手柄，只要了解产品设计、材料、加工技术就可以了，而要发明一个电动牙刷，则还需要掌握专业的电机、控制技术等       为了更好地组织和实施创新活动，一些专门从事发明研究的专家对不同形式的发明进行分类，并研究它们各自的特点，以及相应的创新方法和技巧，目的就是为了更有效地实施创新其中最为科学有效的发明分类方法，要数著名的TRI（发明问题解决理论），它将发明按照新颖程度分为五个等级，深入分析和研究不同等级发明的特点，并开发出面向不同等级的科学创新方法和工具TRI定义的五个发明等级按照创新程度从低到高依次如下。

       第1级是最小型发明指那种在产品的单独组件中进行少量的变更，但这些变更不会影响产品系统的整体结构的情况该类发明并不需要任何相邻领域的专门技术或知识特定专业领域的任何专家，依靠个人专业知识基本都能做到该类创新例如以厚度隔离减少热损失，以大卡车改善运输成本效率等据统计大约有32％的发明专利属于第一级发明       第2级是小型发明此时产品系统中的某个组件发生部分变化，改变的参数约数十个，即以定性方式改善产品创新过程中利用本行业知识，通过与同类系统的类比即可找到创新方案，如中空的斧头柄可以储藏钉子等约45％的发明专利属于此等级      第3级是中型发明产品系统中的几个组件可能出现全面变化，其中大概要有上百个变量加以改善，它需利用领域外的知识，但不需要借鉴其它学科的知识此类的发明如原子笔、登山自行车、计算机鼠标等约有19％的发明专利属于第三等级       第4级是大型发明指创造新的事物，需要数千个甚至数万个变量加以改善的情境，它一般需引用新的科学知识而非利用科技信息，该类发明需要综合其它学科领域知识的启发方可找到解决方案大约有4％的发明专利属于第四级发明，如内燃机、集成电路、个人电脑等。

       最高级是特大型发明，即第5级主要指那些科学发现，一般是先有新的发现，建立新的知识，然后才有广泛的运用大约有0.3％的发明专利属于第五级发明如蒸汽发动机，飞机、激光等       平时我们遇到的绝大多数发明都属于第一、二和三级虽然高等级发明对于推动技术文明进步具有重大意义，但这一级的发明数量相当稀少而较低等级的发明则起到不断完善技术的作用       针对以上五类发明，TRI提供了相应的创新方法和工具支持TRI主要包括40条创新原理、76种发明问题标准解法和发明问题解决算法等创新工具如果是解决第一和第二等级的简单发明问题，可采用解决技术矛盾的创新原理和解决发明问题的标准解法如果是解决第三和第四等级的发明问题，就要用解决发明问题的标准解法和发明问题解决算法如果是解决非常复杂的第五级的发明问题，则可采用发明问题解决算法，它提供了特定的算法步骤，能够帮助我们实现由复杂模糊的问题情境向明确的发明问题的转变       通过以上对发明的分类可以看出，发明和创新看起来很困难，似乎是很遥远的事情，但其实大部分发明都是那些较低层次的创新，只要我们充分发挥自己的创新潜能，掌握科学的创新原理和方法，那么每个人都可以拥有自己的发明创造，为我们的五彩生活增添活力。

TRIZ的九大经典理论体系TRI包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法经过半个多世纪的发展，TRI已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系   （一）TRIZ的技术系统八大进化法则阿奇舒勒的技术系统进化论可以与自然科学中的达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，被称为“三大进化论” TRIZ的技术系统八大进化法则分别是：1、技术系统的S曲线进化法则；2、提高理想度法则；3、子系统的不均衡进化法则；4、动态性和可控性进化法则；5、增加集成度再进行简化法则；6、子系统协调性进化法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、减少人工进入的进化法则技术系统的这八大进化法则可以应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和选择企业战略制定的时机等它可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具  （二）最终理想解(IFR)TRI在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解（ideal final result，IFR），以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。

如果将创造性解决问题的方法比作通向胜利的桥梁，那么最终理想解(IFR)就是这座桥梁的桥墩最终理想解(IFR)有四个特点：1、保持了原系统的优点；2、消除了原系统的不足；3、没有使系统变得更复杂；4、没有引入新的缺陷等   （三）40个发明原理阿奇舒勒对大量的专利进行了研究、分析和总结，提炼出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的这40个发明原理，分别是：1、分割；2、抽取；3、局部质量；4、非对称；5、合并；6、普遍性；7、嵌套；8、配重；9、预先反作用；10、预先作用；11、预先应急措施；12、等势原则；13、逆向思维；14、曲面化；15、动态化；16、不足或超额行动；17、一维变多维；18、机械振动；19、周期性动作；20、有效作用的连续性；21、紧急行动；22、变害为利；23、反馈；24、中介物；25、自服务；26、复制；27、一次性用品；28、机械系统的替代；29、气体与液压结构；30、柔性外壳和薄膜；31、多孔材料；32、改变颜色；33、同质性；34、抛弃与再生；35、物理/化学状态变化；36、相变；37、热膨胀；38、加速氧化；39、惰性环境；40、复合材料等   （四）39个工程参数及阿奇舒勒矛盾矩阵。

在对专利研究中，阿奇舒勒发现，仅有39项工程参数在彼此相对改善和恶化，而这些专利都是在不同的领域上解决这些工程参数的冲突与矛盾这些矛盾不断地出现，又不断地被解决由此他总结出了解决冲突和矛盾的40个创新原理之后，将这些冲突与冲突解决原理组成一个山39个改善参数与39个恶化参数构成的矩阵，矩阵的横轴表示希望得到改善的参数，纵轴表示某技术特性改善引起恶化的参数，横纵轴各参数交叉处的数字表示用来解决系统矛盾时所使用创新原理的编号这就是，著名的技术矛盾矩阵阿奇舒勒矛盾矩阵为问题解决者提供了一个可以根据系统中产生矛盾的两个工程参数，从矩阵表中直接查找化解该矛盾的发明原理来解决问题   （五）物理矛盾和四大分离原理当一个技术系统的工程参数具有相反的需求，就出现了物理矛盾比如说，要求系统的某个参数既要出现又不存在，或既要高又要低，或既要大又要小等等相对于技术矛盾，物理矛盾是一种更尖锐的矛盾，创新中需要加以解决物理矛盾所存在的子系统就是系统的关键子系统，系统或关键子系统应该具有为满足某个需求的参数特性，但另一个需求要求系统或关键子系统又不能具有这样的参数特性  分离原理是阿奇舒勒针对物理矛盾的解决而提出的，分离方法共有11种，归纳概括为四大分离原理，分别是空间分离、时间分离、居于条件的分离和系统级别分离等。

   （六）物一场模型分析阿奇舒勒认为，每一个技术系统都可由许多功能不同的子系统所组成，因此，每一个系统都有它的子系统，而每个子系统都可以再进一步地细分，直到分子、原子、质子与电子等微观层次无论大系统、子系统、还是微观层次，都具有功能，所有的功能都可分解为2种物质和1种场(即二元素组成)在物质-场模型的定义中，物质是指某种物体或过程，可以是整个系统，也可以是系统内的子系统或单个的物体，甚至可以是环境，取决于实际情况场是指完成某种功能所需的手法或手段，通常是一些能量形式，如:磁场、重力场、电能、热能、化学能、机械能、声能、光能等等物一场分析是TRI中的一种分析工具，用于建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型  （七）发明问题的标准解法标准解法阿奇舒勒于1985年创立的，共有76个，分成5级，各级中解法的先后顺序也反映了技术系统必然的进化过程和进化方向，标准解法可以将标准问题在一两步中快速进行解决，标准解法是阿奇舒勒后期进行TRI研究的最重要的课题，同时也是TRIZ高级理论的精华标准解法也是解决非标准问题的基础，非标准问题主要应用ARIZ来进行解决，而ARIZ的主要思路是将非标准问题通过各种方法进行变化，转化为标准问题，然后应用标准解法来获得解决方案。

  （八）发明问题解决算法(ARIZ)ARIZ是发明问题解决过程中应遵循的理论方法和步骤，ARIZ是基于技术系统进化法则的一套完整问题解决的程序，是针对非标准问题而提出的一套解决算法ARIZ的理论基础由以下3条原则构成：1、ARIZ是通过确定和解决引起问题的技术矛盾；2、问题解决者一旦采用了ARIZ来解决问题，其惯性思维因素必须被加以控制；3、ARIZ也不断地获得广泛的、最新的知识基础的支持ARIZ最初由阿奇舒勒于1977年提出，随后经过多次完善才形成比较完善的理论体系, ARIZ－85包括九大步骤：1、分析问题；2、分析问题模型；3、陈述IFR和物理矛盾；4、动用物－场资源；5、应用知识库；6、转化或替代问题；7、分析解决物理矛盾的方法；8、利用解法概念；9、分析问题解决的过程等等   （九）科学效应和现象知识库科学原理，尤其是科学效应效应和现象的应用，对发明问题的解决具有超乎想象的、强有力的帮助应用科学效应和现象应遵循5个步骤，解决发明问题时会经常遇到需要实现的30种功能，这些功能的实现经常要用到100个科学有和现象TRIZ--冲突理论"冲突"普遍存在于各种产品的设计之中按传统设计中的折衷法，冲突并没有彻底解决，而是在冲突双方取得折衷方案，或称降低冲突的程度。

TRI认为，产品创新的标志是解决或移走设计中的冲突，而产生新的有竞争力的解设计人员在设计过程中不断的发现并解决冲突是推动产品进化的动力技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突通过对250万件专利的详细研究，TRI提出用39个通用工程参数描述冲突实际应用中，首先要把组成冲突的双方内部性能用该39个工程参数中的2 个来表示，然后在冲突矩阵中找出解决冲突的发明原理TRIZ中的发明原理是由专门研究人员对不同领域的已有创新成果进行分析、总结，得到的具有普遍意义的经验，这些经验对指导不同领域的产品创新都有重要参考价值在对全世界专利进行分析研究的基础上，Altshuller等提出了40条发明原理实践证明这些原理对于指导设计人员的发明创造具有重要的作用Altshuller的冲突理论似乎是产品创新的灵丹妙药，实际在应用该理论之前的前处理与应用之后的后处理仍然是关键的问题下图表明了问题求解的全过程  　　可把上述技术冲突解决原理具体化为12步：  　　1． 定义待设计系统的名称；  　　2． 确定待设计系统的主要功能；  　　3． 列出待设计系统的关键子系统、各种辅助功能；  　　4． 对待设计系统的操作进行描述；  　　5。