TRIZ理論中小人法應用研究

文/寧夏科技發展戰略和信息研究所 韓博

TRIZ理論中小人法應用研究

文/寧夏科技發展戰略和信息研究所 韓博

TRIZ理論是有效解決技術難題的方法，在實際應用與解決問題的過程中，使用者面對問題常常無法入手，并出現較多的錯誤。本文圍繞TRIZ理論中五種克服思維慣性的方法—小人法的解題思路、解題流程及注意事項進行闡述，旨在幫助TRIZ應用者更好地解決問題。

一、小人法概述

任何技術系統存在的目的都是為了完成某項或多項特定的功能，當系統內出現問題（矛盾或沖突）時，為了克服工程師在解決問題時的思維慣性，使問題更好的解決，阿奇舒勒創立了“聰明的小矮人法”。當系統內的某些組件不能完成其必要的功能，并表現出相互矛盾的作用，可利用小人法解決問題。在TRIZ理論中，共有5種克服思維慣性的方法，分別是九屏幕圖法、小人法、IFR（最終理想解）、金魚法和STC算子法（尺寸—時間—成本算子法）。在這五種方法中，小人法是唯一納入TRIZ中重要的算法—ARIZ算法中，可見小人法在TRIZ中的作用。

小人法是用一組小人來代表這些不能完成特定功能部件，通過能動的小人，實現預期的功能。然后，根據小人模型對結構進行重新設計。其有兩個目的，一是克服由于思維慣性導致的思維障礙，尤其是對于系統結構；二是提供解決矛盾問題的思路。

二、小人法解決技術問題流程

1.小人法的解題思路

按照常規思維，在解決問題時通常選擇的策略是從問題直接到解決方案，而這個過程采用的手段是在原因分析的基礎上，利用試錯法、頭腦風暴法等得到解決方案。這種策略常常會導致形象、專業等思維慣性的產生，解決問題的效率較低。而小人法解決問題的思路是將需要解決的問題轉化為小人問題模型，利用小人問題模型產生解決方案模型，最終產生待解決問題的方案，有效規避了思維慣性的產生以及克服了對此類問題原有的思維慣性，解決思路見圖1。而這種解決問題的思路貫穿在整個TRIZ理論體系中，如技術矛盾、物場模型、物理矛盾、知識庫等工具都采用此類的解決策略。

2.小人法的解題流程

小人法在解決問題時通常采取以下步驟，應當指出的是TRIZ理論中各個工具的使用都有較為嚴謹的步驟，或者是“算法”，為學習和應用者提供了清晰的流程。

第一步：分析系統和超系統的構成

描述系統的組成，“系統”是指出現問題的系統，系統層級的選擇對于分析問題和解決問題有很大的影響。系統層級選擇太大時，系統信息不充分，為分析問題帶來了困難；系統層次太小時，可能遺漏很多重要的信息。這時需要根據具體的問題，做具體分析。

第二步：確定系統存在的問題或者矛盾

當系統內的某些組件不能完成其必要功能，并表現出相互矛盾時，找出問題中的矛盾，分析出現矛盾的原因是什么，并確定矛盾的根本原因。

第三步：建立問題模型

描述系統各個組成部分的功能（按照第一步確定的結果描述），將系統中執行不同功能的組件想象成一群一群的小人，用圖形的形式表示出來，不同功能的小人用不同的顏色表示，并用一組小人代表那些不能完成特定功能的部件。此時的小人問題模型是當前出現問題時或發生矛盾時的模型。

第四步：建立方案模型

研究得到的問題模型（有小人的圖），將小人擬人化，根據問題的特點及小人執行的功能，賦予小人一定能動性和“人”的特征，拋開原有問題的環境，對小人其進行重組、移動、剪裁、增補等改造，以便實現解決矛盾。

第五步：從解決方案模型過渡到實際方案

根據對小人的重組、移動、剪裁、增補等改造后的解決方案，從幻想情景回到現實問題的環境中，將微觀變成宏觀，實現問題的解決。

3.小人法使時注意事項

長期的實踐和應用經驗表明，在應用小人法時經常出現下列錯誤。一是將系統的組件用一個小人、一行小人或一列小人表示，小人法要求需要使用一組或一簇小人來表示。小人法的目的是為了打破思維慣性，將宏觀轉化為微觀，如果使用一個小人表示，達不到克服思維慣性的目的。二是簡單的將組件轉化為小人，沒有賦予小人相關特性，使應用者面對“小人圖形”模棱兩可，無法解決問題。需要根據小人執行的功能和問題環境給予小人的一些特性，可以有效地通過聯想得到解決方案。

小人法的應用重點、難點在于小人如何實現移動、重組、裁剪和增補，這也是小人法的應用核心。其變化的前提是必須根據執行功能的不同給予小人一定的人物特征，才能實現問題的解決，而激化矛盾有利于小人的重新組合。

三、小人法解決技術問題案例

1.利用小人法解決水杯喝茶問題案例

水杯

水杯是人們經常使用的喝水裝置，所有的人都在使用。據統計，我國有50%左右的人有喝茶的習慣，而普通的水杯不能滿足喝茶人的需要。問題在于利用普通水杯喝茶時，茶葉和水的混合物通過水杯的傾斜，同時進入口中，影響人們的正常喝水。在這個問題中，當水杯沒有盛水，或者盛茶水但沒有喝時并沒有發生矛盾，因此只分析飲水時的矛盾。下面按照小人法的步驟逐一分析。

第一步：分析系統和超系統的構成。

系統的構成有水杯杯體、水、茶葉以及杯蓋組成，超系統是人的手及嘴。由于喝水時所產生的矛盾與系統的杯蓋沒有較大關系，因此不予考慮。而人的手和嘴是超系統，難以改變，也不予考慮。

第二步：確定系統存在的問題或者矛盾

系統中存在的問題是喝水時水和茶葉同時會進入嘴中，根本原因是茶葉的質量較輕，漂浮在水中，會隨水的移動而移動。

第三步：建立問題模型

描述系統組件的功能。

表1 系統組件功能描述

圖2 小人模型

第四步：建立方案模型

在小人模型中，綠色的小人（水）和黑色的小人（茶葉）混合在一起，當紫色小人（杯體）移動或者改變方向時（喝水時），綠色小人和黑色小人也會爭先向外移動。我們需要的是綠色小人，而不是黑色小人。這時，需要有另外一組人，將黑色小人攔住，就如同公交車中有賊和乘客，警察需要辨別好人與壞人，當好人下車時警察放行，壞人下車時警察攔住，最后車內剩余的是壞人。為了攔住壞人，需要警察的出現。因此本問題的方案模型是引入一組具有辨識能力的小人。

第五步：從解決方案模型過渡到實際方案

根據第四步的解決方案模型，需要在出口增加一批警察，而警察必須有識別能力，回到原問題中，需要增加一個裝置，能夠實現茶葉和水的分離。由于水和茶葉的大小不同，很容易地會想到這個裝置應當是帶孔的過濾網，孔的大小決定了過濾茶葉的能力，如圖3。

2.應用小人法解決水杯倒水時溢水的問題

在解決水和茶葉分離的同時又產生了新的問題：當過濾網的孔太大時，茶葉容易和水同時出去；當過濾網的孔太小時，水下流的速度變慢，開水容易溢出，造成對人體的燙傷。應用小人法可解決案例1帶來的新問題。這時的矛盾不是喝水時，而是向杯中倒水時。

第一步：分析系統和超系統的構成。

系統構成如案例1，但在這個新問題中，水溢出與空氣有一定的關系，因此在解決過程中需要考慮空氣。而茶葉與問題無關，不予考慮。

第二步：確定系統存在的問題或者矛盾

系統中存在的問題是當開水倒入水杯時，一般過濾網的孔較小，水流比較集中，在過濾網上方水的壓力大于空氣外出的壓力，空氣無法從水杯中排出，使得水停留在過濾網上方，容易造成水的溢出，發生燙傷等有害事件。

第三步：建立問題模型

描述系統組件的功能。

表2 系統組件功能描述

圖4 小人模型

第四步：建立方案模型

在小人模型中，當倒入開水時，藍色小人（開水）經過紅色小人（過濾網）向下移動，在短時間內會出現大量的藍色小人，由于藍色小人“人多勢眾”，使得底部的白色小人（空氣）無法出去，形成兩者對立的局面。此時水杯從過濾網到杯口的容積較小，造成藍色小人移動到紫色小人（水杯）的外邊，燙傷倒水者。在這里，矛盾表現在藍色小人和白色小人在紅色小人的區域發生對峙，一方想出去，一方想進來，矛盾的區域在紅色小人（過濾網）。如同在一條相向的單行道路上，當兩方相遇時，都不能通過，最好的辦法是運用交通警察，將兩者分開，各行其路。在本問題中，能夠承擔交通警察的角色只有紅色小人（過濾網），而出現問題正是因為紅色小人的存在使得雙方對峙。對峙的重要原因是雙方在同一個平面上，無法實現兩者的分離。如何通過改變紅色小人，來實現雙方對峙呢？利用紅色小人疏導藍色小人和白色小人，使雙方各行其道。可以考慮通過重組紅色小人，將紅色小人的排列由平面排列轉化為“下凸”型排列，當藍色小人向下移動時，白色小人可以自覺向上移動。

第五步：從解決方案模型過渡到實際方案

根據第四步的解決方案模型，改變原有直面型的過濾網，設計為“下凸”型的過濾網，使水和空氣各自沿著不同的道路移動，不會出現雙方對峙，造成人員的傷害。過濾網的形狀見圖5。

圖5 新型水杯過濾網

3.應用小人法解決水杯倒茶的問題

在案例1和2的解決方案中，仍然存在當茶葉較碎小時，很多茶葉移動出來，如喝龍井、茉莉花等。當喝鐵觀音等茶葉片較大的茶時不存在問題，但在喝完茶后，茶葉容易粘連在杯壁，不易清理茶葉。

第一步：分析系統和超系統的構成。

系統的構成有水杯杯體、水、茶葉、過濾網及杯蓋。

第二步：確定系統存在的問題或者矛盾

當水杯使用者喝顆粒較小的茶葉時，需要過濾網的孔非常小，這樣在案例2中的設計也會出現案例1中所出現的后果，當喝茶葉葉片較大的茶時，茶葉不容易清理，出現了兩個問題。

第三步：建立小人問題模型

描述系統組件的功能。

表3 系統組件功能描述

圖6 小人模型

第四步：建立方案模型

在小人模型中，紅色小人（過濾網）執行的主要功能是當喝水時將黑色小人（茶葉）和藍色小人（水）分離，也就是將黑色小人固定在一個區域內，藍色小人可以自由移動，同時不能造成在藍色小人進入時，引起藍色小人和白色小人之間的對峙。進一步激化矛盾，當紅色小人之間的間距非常小時，白色小人和藍色小人都很難通過，同時將紅色小人移動在杯口，這時藍色小人向下移動就會向外溢出。考慮可否將水杯顛倒一下，或將紅色小人在整個水杯中的站位進行調整，從上方移動到下方，不會造成藍色小人向外移動的現象（溢出燙傷）。當紅色小人移動到下方時，黑色小人進入杯子比較困難，如果杯體下方能夠給黑色小人開一扇門，那么黑色小人的進出將變得非常容易。這時大量藍色小人進入時，沒有紅色小人的阻擋，很容易的向下移動，而黑色小人由于下方有門，可很容易的出入，而紅色小人的間距非常小，有效實現黑色小人和藍色小人之間的隔離。

第五步：從解決方案模型過渡到實際方案

根據第四步的解決方案模型，將過濾網安裝在水杯的最下方，同時在水杯的下方也設計為可以開口的形式，從而容易地解決了上述的問題。在倒入開水時，水不易溢出，同時在喝顆粒較小的茶葉時，茶葉不會漏過濾網，當喝葉片較大的茶葉時，離杯口較近，很容易地實現清理。

圖7 新型水杯

四、結論與展望

小人法是克服思維慣性的重要方法，尤其在解決宏觀物體實體結構類問題時，應用該方法能夠有效實現結構的重新組合、移動和設計。該方法只有在不斷的應用過程中增加經驗，才能提高使用效率。

責編/劉紅偉

[1]曹福全. 創新思維與方法概論[M]. 哈爾濱：黑龍江高等教育出版社.2009.

[2]創新方法研究會.創新方法教程（初級）[M].北京：高等教育出版社.2012.

[3] 楊清亮. 發明是這樣誕生的：TRIZ理論全接觸[M].北京：機械工業出版社，2006.

[4] 根里奇.阿奇舒勒著，譚培波等譯，創新的算法：TRIZ、系統創新和技術創造力.華中科技大學出版社，2008.

（2011IM020700和2013IM021600）

國家創新方法工作專項