TRIZ 40個創新原理解析

馬潔

摘要：TRIZI理論中最核心的，最具有普遍用途的是40個創新原理。40個創新原理的廣泛應用。產生了不計其敷的專利。然而，其內客比較多，叉比較抽象，本文以2008年北京奧運會和2010年上海世博會上精彩的創新成果為倒解讀了40個創新原理，可為人們學習和掌握TRIZI理論提供一定的參考鋃據。

關鍵詞：40個創新原理2008北京奧運會2010上海世博會創新案例

中圖分類號：TH166文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)01(c)-0004-02

TRIZ是“發明創造問題解決理論”的俄文單詞首字母的縮寫，它是關于技術發明創造的理論。1946年，前蘇聯發明家根里奇·阿奇舒勒分析了世界近250萬份高水平的發明專利，總結出各種技術發展進化遵循的規律模式，以及解決各種技術矛盾和物理矛盾的創新原理，構建了TRIZ理論體系。當時，美國，德國等西方國家驚異于前蘇聯在軍事，工業等方面的創造能力，將其稱為是創新的“點金術”。目前，TRIZ理論已廣泛應用于工業界和學術界。

1TRIZ 40個創新原理及解析

(1)分割原理：將物體分成獨立的或可拆卸的部分。

例1：上海世博會世博中心是世博會歷史上最大的場館，其會議、接待、活動等核心功能空間均可“大可分割，小可合并”。

(2)抽取原理：從系統中抽取出“干擾”的部分或特性，或者只抽取需要的部分或特性。

例2：如果遇到雷雨天，澳門館會臨時拆掉玉兔頭，其原因是鋼結構的兔頭會將雷電抽取出來引入展館。

(3)局部質量原理：將同構結構轉化成為異構結構，讓物體的不同部分實現不同的功能，將物體的每個部分放在最利于其運行的條件下。

例3：2010年正值肖邦誕辰200周年紀念，波蘭館音樂廳內匯聚100架鋼琴同時演奏肖邦作品，創造了一個吉尼斯紀錄。

(4)非對稱原理：將對稱形式轉換成為非對稱形式或加強其不對稱的程度。

例4：荷蘭館是非對稱的，一條呈數字“8”字形的街道兩側，是26棟精致小巧的房子，錯落有致，互不遮擋光線。

(5)合并原理：將空間或時間上同類或相鄰的物體或操作進行合并。

例5：英國館建筑外圍采用6萬多株亞克力光纖管密集排列組合成蒲公英的外形。伸人室內的一端，采用琥珀原料包裹住種子，合并成“千年種子庫”。

(6)多用性原理：讓一個物體能執行多種不同的功能，從而可去掉其它部件。

例6：城市最佳實踐區里的“滬上·生態家”的“追光百葉”能自動跟蹤太陽方位，實現遮陽、照明等多種功能。

(7)嵌套原理：將一個物體放入另一個物體中，或將一個物體通過另一個物體的空腔。

例7：城市起源館展出了特洛伊木馬。古希臘士兵藏匿于巨大的木馬中，巧妙攻下特洛伊城。

NO.8重量補償原理：與其它物體結合或依靠外部環境產生的氣動力補償物體重量Ⅲ。

例8：世界氣象館內有兩個虛擬卡通導游“云寶寶”藍藍和朵朵帶領觀眾搭乘“熱氣球”飽覽金世界的氣象奇觀。這里的熱氣球符合重量補償原理。

(9)預先反作用原理：事先給物體施加反作用，用以消除不利的影響。

例9：意大利館展出的阿威托五指鞋就像人們所熟知的戴在手上的手套一樣，它為腳掌準備的“腳套”。有助于保持平衡，防止腳踝扭傷。這種預先防范的創意設計，正符合TRIZ預先反作用原理。

(10)預先作用原理：預先完成部分或全部工作，或者事先把物體放在最方便的位置，以便能立即投入使用。

例10：意大利館采用的透明混凝土不僅與普通混凝土一樣結實牢固，而且當樓宇發生緊急情況以及斷電時，透明墻可成為逃生的指示處。

(11)事先防范原理：預先準備好相應的應急措施，以提高物體的可靠性。

例11：奧運火炬“祥云”頂端的紙卷形狀，容易形成風的回旋。根據事先防范原理建議，可以在預燃室上方加了蓋板，提高了它的抗風性能。遇到瞬時的風變，火炬依然可以正常燃燒。

(12)等勢原理：改變工作條件，使物體上升或下降。

例12：沙特館的“傳送帶”。

沙特館中有一條貫穿全館的“傳送帶”。傳送帶解決了游客們在館中停滯不前的問題。

(13)反向作用原理：進行與原動作相反的動作，調換原有部件的動靜狀態或者上下關系。

例13：城市未來館中展示了跑步為冰箱充電的跑步機。

(14)曲面化原理：用球面代替平面，用球體代替立方體，或者用旋轉運動代替直線運動。

例14：上海世博會很多國家的展館的設計都和“麥比烏斯曲面”有關，例如，委內瑞拉館、萬科館的莫比斯環廳等，體現了資源無限循環的環保理念。

(15)動態特性原理：使不動的物體成為可動的，或將物體分成彼此相對移動的幾個部分。

例15：匈牙利館的“鎮館之寶”岡布茨是一個巨大的鋼質類球體模型。它是由兩名匈牙利數學家發明的。它的特點是，無論以任何角度將其放置在水平面上，它都可以自行回到其穩定點。

(16)未達到或超過的作用原理：如果得到規定效果的100％很難，就完成多一些或少一些。

例16：黑龍江館就像一個巨大的冰雕。冰雕的制作過程是：在零下20多度的嚴寒里，從松花江拖來一整塊堅冰，根據設計圖紙的要求先用電鋸堆砌出大致的輪廓，然后再精雕細琢。它符合是未達到或超過的作用原理。

(17)空間維數變化原理：把物體的動作、布局由一維變為多維，或者將物體傾斜或側向放置。

例17：中國館運用三維動畫技術制作的《清明上河圖》，需要12臺電影級的投影儀同時工作，動態地展現城市的晝夜風景。

(18)機械振動原理：使物體振動，并增加振動頻率，或者用壓電振動器代替機械振動器。

例18：上海世博會上展出了英國人發明的世界上最小的便攜武微波爐，它可以放在電腦桌上，通過和USB的連接線進行充電。這意味著在度假的飛機上甚至是在行駛的火車里，人們都可以享受到熱噴噴的小吃。

(19)周期性作用原理：用周期作用(脈沖)代替連續作用，或者利用脈沖的間歇完成其他作用。

例19：在寧夏館人口處，設置一架大型流光的“黃河水車”。黃河水車是世界上最早的提水灌溉工具。黃河水車由周期性機械運動實現連續汲水。它符合周期性作用原理。

(20)有效作用的連續性原理；物體的所有部分均應一直滿負荷工作，或者消除空轉和間歇運轉。

例20：以色列館展示了農業滴灌技術。它符合有效作用的連續性原理。

(21)減少有害作用的時間原理：快速地躍過有害的或者危險的過程及階段，其本質在于大幅度縮短有害過程。

例21：奧運會上使用的新型網球拍，是在網拍的下部第二根網線上加裝一個質量阻尼小球，可將網球拍擊球之后的彎曲振動很快地衰減掉，而質量阻尼小球又不會

影響擊球，從而使球員第二次擊球時能夠得心應手。

(22)變害為利原理：利用有害因素獲得有益的效果，或者將有害因素結合來消除有害因素。

例22：上海世博園里高達165m的城市“溫度計”，堪稱是世界最大的溫度計，同時也是全球最高的氣象信號塔，而它是100多年前上海江南發電廠舊址的一根大煙囪改造的。

(23)反饋原理：引入反饋或者改變已有反饋，其特征是巧妙運用技術過程中的有關伴隨信息。

例23：德國館的感應球能對人的動作及呼聲做出回應，哪邊的呼喊聲大，金屬球向那一邊的搖擺也更為劇烈。

(24)中介物原理：依靠中介物來完成某種功能。

例24：2008年奧運會開幕式上，“活字印刷”表演贏得了壘世界的喝彩。然而，字模越高，就會晃得越厲害，演員們舉了幾次后完壘沒有力量了，就像舉啞鈴似的。道具的總設計師借助“剪刀撐”的中介物實現所需動作。照明工程師社區nXsx6{P。

(25)自服務原理：物體能夠自我服務，完成輔助或維修工作。

例25：上海世博會物聯網洗衣機與家庭電網連接，主動錯過用電高峰期，尋求在用電低谷的時間段洗衣服。

(26)復制原理：用簡單而便宜的復制品代替昂貴的，易損壞的物體。

例26：“世博形象大使”郎朗、姚明、成龍的蠟像在上海杜莎夫人蠟像館展出。

(27)廉價替代品原理：用廉價物品替代昂貴物品，并在某些屬性上(如壽命等)作出妥協。

例27：上海世博會概念車的車頂能夠像葉子一樣制造氧氣(風電轉換器，進行二氧化碳吸附和轉換)，同時車頂上的太陽能板可以制造并儲存電(光電轉化器，能把太陽能轉化為電能)。

(28)機械系統替代原理：用光、聲、嗅覺系統替代機械系統，用電、磁場替代機械場，或者用移動場替代靜止場，用時變場替代恒定場，用結構化的場替代隨機場。

例28：上海世博會上，參觀者手持電子門票在離讀寫設備10厘米的距離內刷一下，便可輕松入場。

(29)氣動或液壓結構原理：用氣態或液態部件來代替圓體部件。

例29：奧運會國家游泳中心“水立方”的膜結構墻面具有較好抗壓性，甚至可以承‘受一輛汽車的重量。同時，由于其自身的絕水性，它可以利用自然雨水完成自身清潔。

(30)柔性殼體或薄膜原理：利用軟殼和薄膜取代常用結構，或者用它們將物體與外部環境分隔。

例30：瑞士館是一個高達8米的紅色充氣“城堡”。

(31)多孔材料原理：讓物體變成多孔的，或者加入多孔物體，如果物體已經是多孔的，那么事先往孔里填充某種物質。

例31“沙特館的泡沫混凝土是一種輕質多孔材料。

(32)顏色改變原理：改變物體或外部介質的顏色和透明度，或者增添某種容易觀察的顏色添加劑。

例32：澳大利亞館外部采用了一種隨著氣候改變顏色的材料，到世博會開幕時形成濃重的赭紅色。這也正如紅色沙漠中的“艾亞斯巖”，它是澳大利亞最具代表性的自然景觀。

(33)同質性原理：存在相互作用的物體用相同材料或特性相近的材料制成。

例33：西班牙二館采用特性相近的材料制成的“小米寶寶”看起來很逼真。

(34)拋棄和再生原理；當部件的作用完成后應當予以剔除，或者重新恢復消耗掉的有用部件。

例34：在城市最佳實踐區的“滬上·生態家”里，有一個“垃圾造的房子”。大樓外立面和樓梯踏面鋪砌的磚。是上海舊城改造時拖走的石庫門磚頭。內部的大量用磚是用“長江口淤積細沙”生產的淤泥空心磚，或是用工廠廢料“蒸壓粉煤灰”制造的磚頭·連石膏板都是用工業廢料制作的脫硫石膏板。

(35)物理或化學的參數變化原理：改變系統的物理狀態、濃度、密度、柔韌程度或體積等。

例35：日本館展館利用人工霧氣這一古老的日本傳統環保手段降溫，利用水從液體變成氣體時從周圍吸取熱量來制造清涼的環境。

(36)相變原理：利用相變時發生的現象，如體積改變、吸熱或放熱等。

例36：德國館里展示了相變材料，由于它在白天吸收多余的熱量，然后釋放到夜晚較冷的環境中，故可以被用來控制室內的溫度。

(37)熱脹冷縮原理：利用材料的熱膨脹(或熱收縮)，或者利用一些熱膨脹系數不同的材料。

例37：臺灣館“天燈”的建筑外形源自中國古老的孔明燈。孔明燈符合熱脹冷縮原理。

(38)加速氧化原理：用富氧空氣，臭氧代替普通空氣。

例38：中國航空館外殼采用新材料PVC薄膜。PVC膜表面的光觸媒涂層是一種在光照下具有極強的氧化還原能力的半導體材料。

(39)惰性環境原理：用惰性介質代替普通介質。

例39：世博園區的“小綠苗”，它是垃圾氣力輸送系統的一個組成部分。垃圾氣力輸送系統是利用環保型抽風機，使整個系統形成真空管道網絡，在壓差作用下空氣流將垃圾吸往“垃圾收集站”。

(40)復合材料原理：由同種材料轉為混合材料。

例40：世博園區的直飲水設備的核心部件采用PVC膜，它是由復合材料制成的。

水分子可以通過，其他大分子污染物則被截留。從而達到凈化水質的效果。

2結語

TRIZ理論由實踐到認識和再由認識到實踐，構成了一個相對完整的認識過程，可見，TRIZ理論完全符合辯證唯物主義認識論的客觀規律。

阿奇舒勒說：“你可以等待100年獲得頓悟，也可以利用這些創新原理15min內解決問題。”。他告訴人們：發明可被控制，也可被批量化，而不是僅憑靈感和悟性。因此，學習和掌握TRIZ理論，不僅可以提高發明的效率，縮短發明的周期，而且能使發明問題更具有可預見性。