TRIZ科技創(chuàng)新方法綜述

文/徐棟

TRIZ科技創(chuàng)新方法綜述

文/徐棟

1946年由蘇聯(lián)專家阿奇舒勒（Altshuller）創(chuàng)立的創(chuàng)新問題解決理論（Theory of Inventive Problem Solving——TRIZ），是一種全新的創(chuàng)新性問題解決方法指導(dǎo)性理論，解決了人們創(chuàng)造性解決問題過程中存在的思維障礙，同時(shí)，使實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新有客觀規(guī)律可循，能像解決一般技術(shù)問題一樣有方法、有步驟地進(jìn)行。

核心理念與理論基礎(chǔ)

TRIZ的核心理念。TRIZ認(rèn)為創(chuàng)新并不是靈感的閃現(xiàn)和隨機(jī)的探索，而是存在解決問題的一般規(guī)律，這些規(guī)律和原則可以告訴人們按照什么樣的方法和過程去進(jìn)行創(chuàng)新，并對(duì)結(jié)果具有預(yù)測(cè)性和可控制性。這就是TRIZ理論最核心的理念。

TRIZ的理論基礎(chǔ)。矛盾、演化、資源和理想度是TRIZ理論的基礎(chǔ)。TRIZ理論認(rèn)為，解決創(chuàng)新問題的關(guān)鍵是要解決矛盾。在TRIZ中，將矛盾分為技術(shù)矛盾和物理矛盾。技術(shù)矛盾是指一個(gè)系統(tǒng)中兩個(gè)子系統(tǒng)之間的矛盾，一般涉及兩個(gè)工程參數(shù)A和B，當(dāng)A得到改善時(shí)，B則變得惡化。物理矛盾是指一個(gè)子系統(tǒng)中有益功能加強(qiáng)的同時(shí)導(dǎo)致該子系統(tǒng)有害功能的加強(qiáng)。阿奇舒勒在專利研究中發(fā)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新具有重要指導(dǎo)作用的技術(shù)系統(tǒng)的8條演化模式：

①技術(shù)系統(tǒng)有自己的生命周期，一般經(jīng)歷4個(gè)階段：嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期、衰退期；

②技術(shù)系統(tǒng)是沿著提高其理想度向最理想系統(tǒng)的方向進(jìn)化；

③技術(shù)系統(tǒng)中子系統(tǒng)之間的進(jìn)化不均衡，導(dǎo)致子系統(tǒng)間矛盾出現(xiàn)的原因；

④技術(shù)系統(tǒng)演化過程中動(dòng)態(tài)性和可控性逐漸增加；

⑤技術(shù)系統(tǒng)趨向于首先向集成度增加的方向，緊接著再進(jìn)行簡(jiǎn)化；

⑥在技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化中，子系統(tǒng)的匹配和不匹配交替出現(xiàn)；

⑦技術(shù)系統(tǒng)由宏觀向微觀轉(zhuǎn)化，使用不同的能量場(chǎng)來獲得更多的性能或控制性；

⑧技術(shù)系統(tǒng)向減少人工介入方向演變。

在這8個(gè)模式中，技術(shù)系統(tǒng)向提高理想度方向進(jìn)化是最重要的一條進(jìn)化模式，它為創(chuàng)造性問題解決指明了努力的方向。理想度是指技術(shù)系統(tǒng)所有有用效果（包括系統(tǒng)發(fā)揮作用的所有有價(jià)值的效果）和有害效果（成本、能量消耗、風(fēng)險(xiǎn)等）的比值，技術(shù)系統(tǒng)的任何改進(jìn)必須致力于提高理想度。TRIZ提供了兩種方法來提高理想度：充分利用系統(tǒng)內(nèi)的可用資源，包括未占用空間、空閑時(shí)間、能量、信息甚至廢料等;應(yīng)用物理、化學(xué)、地理等現(xiàn)象節(jié)省資源或簡(jiǎn)化資源。

TRIZ的主要方法和工具

當(dāng)我們遇到一個(gè)創(chuàng)新問題時(shí)，應(yīng)該先對(duì)此問題進(jìn)行分析，把它轉(zhuǎn)換為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)TRIZ問題，然后利用TRIZ提供的解決問題方法和工具得出該TRIZ問題的解，再與具體問題相對(duì)照，考慮實(shí)際條件的限制，轉(zhuǎn)化為具體創(chuàng)新問題的解，并在實(shí)際設(shè)計(jì)中加以實(shí)現(xiàn)。這就是運(yùn)用TRIZ解決創(chuàng)新問題的方法。

①矛盾矩陣和創(chuàng)新原理。為了消除技術(shù)矛盾，必須找到形成技術(shù)矛盾的工程參數(shù)。阿奇舒勒總結(jié)出39個(gè)通用工程參數(shù)來描述技術(shù)矛盾和40條創(chuàng)新原理以消除技術(shù)矛盾，從而創(chuàng)建了矛盾矩陣。矛盾矩陣為40×40矩陣，第一行代表39個(gè)需要改進(jìn)的技術(shù)參數(shù)，第一列代表39個(gè)引起惡化的技術(shù)參數(shù)，行與列的交叉處構(gòu)成技術(shù)矛盾，并列有解決技術(shù)矛盾所推薦的創(chuàng)新原理序列號(hào)。表示這對(duì)技術(shù)矛盾能由這些創(chuàng)新原理來消除。對(duì)于物理矛盾，TRIZ采用分離原理來解決，主要有從時(shí)間、空間上分離，部分與整體分離，按條件分離等4類解決方法。

②物質(zhì)場(chǎng)分析模型和76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解。技術(shù)系統(tǒng)中最小的單元由兩個(gè)元素以及兩個(gè)元素間傳遞的能量組成，執(zhí)行一個(gè)功能。分別為兩種物質(zhì)S1、S2和物質(zhì)間相互作用的場(chǎng)F。因此，功能可以這樣描述：物質(zhì)S1通過場(chǎng)F作用于物質(zhì)S2。物質(zhì)S1、S2可以是任何對(duì)象，場(chǎng)F是能量的總稱，如機(jī)械能、電磁能等。為了快速構(gòu)造物質(zhì)場(chǎng)模式并解決基于技術(shù)系統(tǒng)演化模式的標(biāo)準(zhǔn)問題，TRIZ提供了76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解。共分為5類：構(gòu)建和破壞物質(zhì)場(chǎng)；開發(fā)物質(zhì)場(chǎng)；從基礎(chǔ)系統(tǒng)向高級(jí)系統(tǒng)或微觀等級(jí)轉(zhuǎn)變；度量或檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)的一切事物；描述如何引入物質(zhì)或場(chǎng)。

③創(chuàng)新問題解決算法ARIZ。對(duì)于某些復(fù)雜問題，由于無法分析出明顯的矛盾，不能直接依靠矛盾矩陣和物質(zhì)場(chǎng)分析解決，必須對(duì)其分步進(jìn)行分析，不斷對(duì)問題進(jìn)行細(xì)化，直到找出問題解決方案。ARIZ提供了特定的算法步驟，能夠幫助我們實(shí)現(xiàn)由復(fù)雜模糊的問題情境向明確的發(fā)明問題的轉(zhuǎn)變。

④科學(xué)和技術(shù)知識(shí)效應(yīng)庫。效應(yīng)，就是不同科學(xué)領(lǐng)域里的一些自然定律，包括物理、化學(xué)、地理和幾何學(xué)等。通過對(duì)專利的研究發(fā)現(xiàn)，很多創(chuàng)新方案就是在特定工程領(lǐng)域應(yīng)用沒有使用過的自然效應(yīng)得到的。自然界的效應(yīng)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)地要多于一個(gè)工程人員所能掌握的數(shù)量。因此，為了幫助工程人員克服知識(shí)的局限性問題，更好地應(yīng)用效應(yīng)解決創(chuàng)新問題，TRIZ創(chuàng)建了知識(shí)效應(yīng)庫。

（作者單位：河南省科學(xué)技術(shù)信息研究院）