TRIZ理論中最終理想解的應用研究

TRIZ理論體系中有五種克服思維慣性的方法，最終理想解作為其中一種，在解決技術問題的過程中發揮重要作用，其思維過程是TRIZ理論中一種非常重要的思想。本文旨在闡述最終理想解的定義、層次和應用注意事項等，為應用最終理想解理清思路，抓住重點，使工程師能夠應用該方法快速有效的解決技術問題。

一、最終理想解概述

產品或技術按照市場需求、行業發展、超系統變化等，隨著時間的變化無時無刻都處于進化之中，進化的過程就是產品由低級向高級演化的過程。如果將所有產品或技術作為一個整體，從歷史曲線和進化方向來說，任何產品或技術的低成本、高功能、高可靠性、無污染等是研發者的追求的理想狀態，產品或技術處于理想狀態的解決方案可稱之為最終理想解。創新過程從本質上說是一種追求理想化的過程。TRIZ理論中引入了“理想化”、“理想度”和“最終理想解”等概念，目的是進一步克服思維慣性，開拓研發人員的思維，拓展解決問題可用的資源。應用TRIZ理論解決問題之始，要求使用者先拋開各種客觀限制條件，針對問題情境，設立各種理想模型，可以是理想系統、理想過程、理想資源、理想方法、理想機器、理想物質。通過定義問題的最終理想解，以明確理想解所在的方向和位置，保證在問題解決過程中沿著此目標前進并獲得最終理想解，從而避免了傳統創新設計和解決問題時缺乏目標的弊端，提升解決問題的效率。TRIZ理論創始人阿奇舒勒對最終理想解做出了這樣的比喻：“可以把最終理想解比做繩子，登山運動員只有抓住它才能沿著陡峭的山坡向上爬，繩子自身不會向上拉他，但是可以為其提供支撐，不讓他滑下去，只要松開，肯定會掉下去。”可以說最終理想解是TRIZ理論解決問題的“導航儀”，是眾多TRIZ工具的“燈塔”。在TRIZ理論中，最終理想解是指系統在最小程度改變的情況下能夠實現最大程度的自服務（自我實現、自我傳遞、自我控制等）。

二、最終理想解的特點和作用

1.最終理想解的特點

根據阿奇舒勒的描述，最終理想解應當具備以下四個特點，在確定最終理想解之后，可用四個特點檢查其有無不符合之處，并進行系統優化，以確認達到或接近最終理想解為止[1]。一是最終理想解保持了原有系統的優點。在解決問題的過程中不能因為解決現有問題而使原系統的優點得到抹殺，原系統的優點通常是指低成本、能夠完成主要功能、低消耗、高度兼容等。二是消除了原系統的不足。在解決問題的過程中能夠有效避免原系統存在的問題、不足和缺點，沒有消除系統不足的不能稱之為最終理想解。三是沒有使系統變得更復雜。面對技術問題時，可能有成千上百的方案可以解決技術問題，如果使得原有的系統更加復雜可能帶來更多的次生問題，如成本的上升、子系統之間協調難度的增加、系統可靠性的降低等，那么不能稱之為最終理想解。而TRIZ理論的重要思想是應用最少的資源、最低的成本解決問題。四是沒有引入新的缺陷。解決問題的方法如果引入了新的缺陷，需要再進一步解決新的缺陷，得不償失。因此如果解決方案能夠滿足上述特點，可稱之為最終理想解。

2.最終理想解的作用

在具體的應用過程中最終理想解能夠發揮以下作用。一是明確解決問題的方向。最終理想解的提出為解決問題確定了系統應當達到的目標，然后通過TRIZ中的其他工具來實現最終理想解。二是能夠克服思維慣性，幫助使用者跳出已有的技術系統，在更高的系統層級上思考解決問題的方案。三是能夠提高解決問題的效率，最終理想解形成的解決方案可能距離所需結果更近一些。四是在解題伊始就激化矛盾，打破框架、突破邊界、解放思想，尋求更睿智的解。

三、最終理想解與相關概念的區別

在TRIZ理論中，同時引入了“理想化”、“理想度”、“最終理想解”等概念，工程師在使用過程中容易混淆。理想化是描述系統處于理想中的一種狀態，可以是理想系統、理想過程、理想資源、理想方法、理想機器、理想物質。理想系統就是沒有實體、沒有物質，也不消耗能源，但能實現所有需要的功能。理想過程就是只有過程的結果，而無過程本身，突然就獲得了結果。理想資源就是存在無窮無盡的資源，供隨意使用，而且不必付費。理想方法就是不消耗能量及時間，但通過自身調節，能夠獲得所需的功能。理想機器就是沒有質量、體積，但能完成所需要的工作。理想物質就是沒有物質，功能得以實現[1]。

而理想度是衡量理想化水平的標尺。一個技術系統在實現功能的同時，必然有兩個方面的作用，即有用功能與有害功能，理想度通常是指有用功能與有害功能和成本之和的比值。理想度=（總功能）/（總成本），V=（∑?F）/（∑?C）。分子為有用功能之和，分母為有害功能之和[2]。在實際使用中，有害功能之和分解為成本之和與危害之和。通常在使用過程中不直接計算理想度水平，而是比較當前系統和未來系統或其他系統。技術系統改進的一般方向提升理想度的比值，努力提升其理想度水平[3]。

最終理想解是一種解決技術系統問題的具體方法或者是技術系統最理想化的運行狀態。因此，最理想化的技術系統應該是：沒有實體和能源消耗，但能夠完成技術系統的功能，也就是不存在物理實體，也不消耗任何的資源，但是卻能夠實現所有必要的功能，即物理實體趨于零，功能無窮大，簡單說，就是“功能俱全，結構消失”[1]。最終理想解是理想化水平最高、理想度無窮大的一種技術狀態。

因此理想化是技術系統所處的一種狀態，理想度是衡量理想化的一個標志和比值，最終理想解是在理想化狀態下解決問題的方案。

四、最終理想解的確定

定義最終理想解通常有六步法和引入X元素兩種方式來確定。

1.應用六步法定義最終理想解

（1）設計的最終目的是什么？

（2）最終理想解是什么？

（3）達到理想解的障礙是什么？

（4）出現這種障礙的結果是什么？

（5）不出現這種障礙的條件是什么？

（6）創造這些條件存在的可用資源是什么？

2.引入X元素定義最終理想解

假設存在X-元素，它能夠很好地幫助解決問題，也就是X-元素能夠徹底消除矛盾，同時不影響有用功能的實現，也不會產生有害因素或使系統變的更加復雜。X-元素不一定代表系統或超系統的某個實質性組成部分，但可以是一些改變、修改，或系統的變異，或是完全未知的東西，如系統元素或環境的溫度變化或相變。引入X-元素確定最終理想解通常在ARIZ算法中得以應用，本文對此不做討論。

五、最終理想解的應用及注意事項

在實驗室里，實驗者在研究熱酸對多種金屬的腐蝕作用，他們將大約20個各種金屬的實驗塊擺放在容器底部，然后潑上酸液，關上容器的門并開始加熱。實驗持續約2周后，打開容器，取出實驗塊在顯微鏡下觀察表面的腐蝕程度[1]。由于試驗時間較長，強酸對容器的腐蝕較大，容器損壞率非常高，需要經常更換，為了使容器不易被腐蝕就必須采取惰性較強的材料，如鉑金、黃金等貴金屬，但這造成試驗成本的上升。應用最終理想解解決該問題步驟如下：

（1）設計的最終目的是什么？

在準確測試合金抗腐蝕能力的同時，不用經常更換盛放酸液的容器。

（2）最終理想解是什么？

合金能夠自己測試抗酸腐蝕性能。

（3）達到最終理想解的障礙是什么？

合金對容器腐蝕，同時不能自己測試抗酸腐蝕性能。

（4）出現這種障礙的結果是什么？

需要經常更換測試容器，或者選擇貴金屬作為測試容器。

（5）不出現這種障礙的條件是什么？

有一種廉價的耐腐蝕物體代替現有容器起到盛放酸液的功能。

（6）創造這些條件時可用的已有資源是什么？

合金本身就是可用資源，可以把合金做成容器，測試酸液對容器的腐蝕。

最終解決方法是將合金做成盛放強酸的容器，在實現測試抗腐蝕能力的同時，減少了成本。

圖1 應用最終理想解的思維過程圖

在應用最終理想解的過程中需要注意幾個問題。一是對最終理想解的描述。阿奇舒勒在多本著作中提出，最終理想解的描述必須加入“自己”、“自身”等詞語，也就是說需要達到的目的、目標、功能等在不需要外力、不借助超系統資源的情況下完成，是一種最大程度的自服務（自我實現、自我傳遞、自我控制等）。此種描述方法有利于工程師打破思維慣性，準確定義最終理想解，使解決問題沿著正確的方向進行。二是最終理想解并非是“最終的”，根據實際問題和資源的限制，最終理想解有最理想、理想、次理想等多個層次，當面對不同的問題時，根據實際需要進行選擇。如在本例中，對于合金抗腐蝕能力的測試問題，最理想的狀態是沒有測量的過程，就能夠知道抗腐蝕能力；理想狀態是在不采用貴金屬、不經常更換容器的前提下準確測量出合金的抗腐蝕能力；次理想是不經常更換容器的條件下準確測試出合金抗腐蝕能力。在不同的理想狀態下所采取的策略有所不同。三是在應用最終理想解的過程中是一個雙向思維的過程（如圖1），從問題到最終理想解，從最終理想解到問題，對于最理想的最終理想解可能達不到，但是這是目標，通過達到次理想的最終理想解、理想的最終理想解的方式最終達到最理想的最終理想解。

責編/劉紅偉

參考文獻：

[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]韓博.TRIZ理論中技術系統完備性法則應用研究[J]. 技術與市場.2014（4）.34-35

[3]韓博.TRIZ理論中若干概念的辨析[J].科技創新與品牌.2014（9）.90-92

基金項目：國家創新方法工作專項（2013IM021600）

作者簡介：韓博，男，寧夏同心人，碩士，助理研究員，國際TRIZ協會三級，主要研究方向：科技政策與管理、技術經濟和創新方法。