1、1基于公理化设计和 TRIZ 理论集成的研究生培养创新环境【摘 要】将公理化设计和 TRIZ 理论集成运用到研究生培养环境中，弥补两者在单独应用时存在的局限性，将创新设计模型应用到研究生创新能力的培养中和应用该理论解决问题的能力培养。将不同设计理论或其中的部分集成以形成新的设计模型是设计方法学领域的发展趋势之一。通过集成，不同设计理论中的优点得到增强、不足得以克服，以期能够产生通用的、统一的设计理论，对研究生创新能力有一定的推进作用。 【关键词】研究生 创新 TRIZ 公理化设计 【中图分类号】G643 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）05-0006-02 一 引言
2、 创新能力的重要性不言而喻，当今社会的竞争，与其说是人才的竞争，不如说是人的创造力的竞争。国家突出强调创新性人才的培养，培养创新性人才已成为国家和民族生存发展的基础。研究生教育是高等教育的重要组成部分，是培养高层次专业人才的主要途径。全日制研究生培养包括学术型研究生和专业型研究生，在创新能力的培养上包括学术理论创新和应用技术创新，但是两者又无法完全独立区分，因此研究生创新能力的培养至关重要，作为高等学历教育的最高层次，研究生教育应当责无旁贷地担负着培养创新型人才的重任。众所周知，社会一致认2为创新能力的重要，那么什么是创新，怎样培养创新能力。创新是一种科学，是一种方法，而不是漫无目的的猜想。随
3、着我国研究生教育规模的不断扩大，以及培养目的、培养模式的改革，培养具备创新精神和创新能力的研究生是研究生教育的核心。 创新能力是体现研究生培养质量的标准，也是研究生完善知识结构和独立科研的体现。 中华人民共和国学位条例明确规定：博士学位获得者应具有独立从事科学研究工作的能力，在科学或专门技术上做出创造性成果；硕士学位获得者应具有从事科学研究工作或独立担负专门技术工作的能力；研究生学位论文的质量必须以有无创新见解或创造性成果作为标准，研究生教育质量的评估也应以学生的整体创新能力作为根本标准。 二 TRIZ 的起源 TRIZ 理论是俄语（Theoria Resheneyva Isobretatel
4、skehuh Zadach，创意问题解决理论）首字母的缩写。在 1946 年，年轻的 TRIZ创始人 Genrich Altshuller 任职于前苏联海军专利局担任专利审核员，在专利的审核过程中，他发现了发明创造的一些共性问题，随即他从 20万件专利中着手进行研究，挑出其中 4 万件被视为最具代表性的专利，来探索其解决之道与运用方法，企图从中归纳出基本原则与形态。他发现每一个有创意的专利基本上都是在解决“创意性”的问题。所谓“创意性”的问题，其中包含着“需求冲突”的问题，也就是他所谓的“矛盾” 。此外，他也发现解决这些冲突的基本解被一再地使用，而且通常是在隔了数年之后。他据此推论，如果后来的
5、发明家能够拥有早期解决方3案的知识，那么他们创新发明的工作将会更容易。 创新方法是一门科学，是有规可循的，是可操作的。设计理论与方法的研究是将设计的理论或设计实践变为能指导应用的具有良好可操作性的设计过程。在创新方法的研究过程中有很多成熟理论，普适设计方法学（B&P） 、公理化设计（AD） 、质量功能布置（QFD） 、TRIZ 等都是该领域著名的研究成果。其中公理设计（AD）和发明问题解决理论（TRIZ）是其中两种重要的创新理论设计方法。公理化设计为产品设计提供了一个较完整的设计模式。在此模式下设计者无论是对新产品的设计开发还是对原有产品进行升级改造，都能分析产品中所存在的相关问题，并能通过创
6、新理论工具对其进行评判设计结果的好坏。但是公理化设计没有提供解决耦合问题的方法，所以在具体应用上存在一定的局限性。TRIZ理论是在分析了大量已授权专利的基础上，总结出的一套具有很强操作性的理论和方法。可以帮助设计者将该理论很好地应用在产品的创新设计中。但是 TRIZ 不能分析问题，所以在应用时还需要其他方法的协助。 本文利用两种方法的互补性，弥补两者在单独应用时存在的局限性，将创新设计模型应用到研究生创新能力的培养中和应用该理论解决问题的能力培养。 三 公理化设计和 TRIZ 理论集成模型的建立 经过不断地研究和完善，AD 和 TRIZ 理论的应用范围都超出了最初的目标，逐步从简单产品向复杂产
7、品、从技术领域向非技术领域扩大，其理论体系更加完善。如 AD 从最初的起瓶器扩大到汽车、半导体等方面；TRIZ 也从机械、电子、建筑等技术领域逐渐向管理、教育、经济和软件4工程等非技术领域扩展。尤其是将两者运用到研究生培养体系中，属于非技术领域的应用，不仅能够知道研究生管理的创新，也能提高研究生本人的创新能力。从在产品设计过程中的作用来看，公理化设计主要应用于新产品的初步设计阶段，而 TRIZ 理论则可以同时应用于产品生命周期的其他阶段，如工艺设计、加工装配、故障诊断和回收等阶段。 从以上比较来看，AD 和 TRIZ 的很多思想和理论体系具有一定的共性问题也有差异性，两者可以互相补充和借鉴。总
8、体而言，公理化设计理论侧重于为整体设计过程构造一个完整的实用性框架，独立公理和信息公理为设计的合理性以及各种方案的择优选择提供了有效的判断标准，使设计师可以摆脱传统的设计方法（设计、试制、测试、修改、再循环回去的过程） ，从而提高效率。TRIZ 以技术系统的演化规律为纲，侧重于应用具体的工具算法解决设计中的矛盾，使创新设计变得有规律可循，两种理论具有很强的优势互补性。 将不同设计理论或其中的部分集成以形成新的设计模型是设计方法学领域的发展趋势之一。通过集成，不同设计理论中的优点得到增强、不足得以克服，以期能够产生通用的、统一的设计理论，图 1 为公理化设计和 TRIZ 理论集成基础模型。 四
9、该创新模型在研究生论文前期指导创新教育和选题 思维惯性和有限的知识领域，是在科研工作中思考问题时存在的思维障碍，由于这些障碍，导致研究生无法选出合适的题目，提不出需要解决的问题，想不到解决问题的关键技术以及具体的实施方案，找不到创新的突破口。我国目前在创新教育、创新方法、科学思维以及科学方5法的训练不足，如何对学生进行创新思维的培养有所欠缺，创新思维的培养是重点，而不仅仅是在论文中提炼几处创新点。有了创新思维，创新点也会随之而来，而非生硬地提炼。创新思维的培养至关重要。 该创新模型强调的创新思维方法和问题分析方法是，遇到一个问题先要考虑清楚问题的所在，层层剖析，找出要解决问题的核心矛盾点，对该
10、矛盾点利用创新理论、工具加以解决。不仅要学习创新理论，更重要的是创新理论的应用。TRIZ 理论认为，一个创新问题解决的困难程度取决于对该问题的描述和标准化程度，问题或者矛盾点描述得越清楚就越容易解决。通过对该创新模型的运用，创新问题求解的过程是对问题和矛盾点不断地完善、不断地描述、不断地标准化，最终将问题收敛的过程。在这一过程中，需要解决问题的核心矛盾点就会逐渐清晰地显露出来，有利于选题。使得研究生在选题时就可以提出问题，是自己的选题具有创新性。 五 该创新模型在研究生论文进行中研究思维、研究方法的启发实施 该创新模型可以帮助研究生在科研活动中打破思维定势、拓宽思路，能够准确的定位问题，从而找
11、出可行的方案，但由于受到知识结构的限制，该方案不一定是最好的设计方案但却是可以解决问题的方案。TRIZ理论研究认为，95%的问题是可以依靠已有的知识进行组合和整理，并可以解决的，创新不是胡乱猜想，解决创新问题过程中所运用的知识是客观存在的。所以，重要的是遵循创新规律，因为这是一门科学，并且基于知识进行创新。科技界认为创新有五个层次。第一层次的问题，利用自己熟知的常识方法解决；第二层次的问题，利用经验方法解决，经验6的丰富性至关重要；第三层次的问题，利用专业知识，通过对矛盾冲突分析、妥协，可带来系统特定功能的提高；第四层次的问题，利用交叉学科解决问题，跨学科解决，需要较宽的知识结构；第五层次的问
12、题，需要有全新的理论，这部分占有量很少，难度大。TRIZ 理论提供了如何系统分析复杂问题的科学方法，包含了科学的问题分析建模方法，如多屏幕法、物场分析法等，帮助快速确认核心问题，发现其根本矛盾所在。发现矛盾即需要解决的问题，利用创新设计提供的解决工具求解这些问题，创新设计问题解决工具包含发明问题标准解法、矛盾冲突矩阵等 40个创新原理、39 个工程技术特性以及各工程学原理知识库等。这些工具为创新理论软件化提供了基础，为 TRIZ 的实际应用提供了条件。 在研究生课题进行中和实际解决问题的过程中，需要实际运用创新理论对自己的课题进行指导，把创新理论作为一种工具应用到自己的课题中。 六 结束语 发
13、明创新理论是一门科学，它成功地揭示了创新的内在规律和原理，使创新变得有规律可循。在更多强调创新重要性的同时，研究生们更需要的是创新的方法，以及通过这种方法指导自己的研究生课题的进行。该方法给研究生提供了一种创新工具，可以看得见摸得着的创新工具，可以用这种工具来指导自己的课题。同时，在研究生应用创新理论的同时，可以搜集研究生的反馈信息，不断地改进该创新模型使之不断地完善。 参考文献 71高常青、黄克正、张勇.TRIZ 理论在产品创新设计中的应用J.机械科学与技术，2006（4） 2张淑林等.我国研究生教育发展现状与问题研究J.学位与研究生教育，2005（6） 3唐敦兵、李东波、张世琪.基于“之”字形映射的并行设计研究J.工程设计，1999（2） 4朱龙英、朱如鹏.基于公理化设计理论的并行设计研究J.机械设计，2003（4） 5檀润华.创新设计TRIZ：发明问题解决理论M.北京：机械工业出版社，2002 6戴胜、唐敦兵、张广军.基于公理化设计与 TRIZ 集成的产品创新设计模型J.中同制造业信息化，2009（2）
