TRIZ发明问题的解决理论.doc

1、 TRIZ 意译为发明问题的解决理论 .TRIZ 理论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解。它不是采取折衷或者妥协的做法，而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程， 而不再是随机的行为。实践证明，运用 TRIZ理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。 TRIZ 创新理论简介 概述 TRIZ 是俄文 的英文音译 Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch 的缩写，其英文全称是 Theory of the Solution of Inventive

2、 Problems（发明 问题解决 理论） TRIZ 是基于知识的、面向人的发明问题解决系统化方法学。 TRIZ 是基于知识的方法 （ 1） TRIZ 是发明问题解决启发式方法的知识。这些知识是从全世界范围内的专利中抽象出来的， TRIZ 仅 t riz 相关书籍 采用为数不多的基于产品进化趋势的客观启发式方法； （ 2） TRIZ 大量采用自然科学及工程中的效应知识； （ 3） TRIZ 利用出现问题领域的知识。这些知识包括技术本身、相似或相反的技术或过程、环境、发展及进化； （ 4） TRIZ 是面向人的方法，即 TRIZ 中的启发式方法是面向设计者的，不是面向机器的。 TRIZ 理论 本

3、身是基于将系统分解为子系统、区分有用及有害功能的实践，这些分解取决于问题及环境，本身就有随机性。计算机软件仅起支持作用，而不能完全代替设计者，需要为处理这些随机问题 的设计者们提供方法与工具。 TRIZ 是系统化的方法 （ 1）在 TRIZ 中，问题的分析采用了通用及详细的模型，该模型中问题的系统化知识是重要的； （ 2） 解决问题的过程系统化，以方便的应用已有的知识。 TRIZ 是发明问题解决理论 （ 1）为了取得创新解，需要解决设计中的冲突，但解决冲突的某些步骤是不知道的； （ 2）未知的解往往可以被虚构的理想解代替； （ 3） 通常理想解可通过环境或系统本身的资源获得； （ 4）通常理想

4、解可通过已知的系统进化趋势推断。 Triz 顺畅点解释为： “ 推创 ” （推动科技创新 的发明） TRIZ 由一位俄国学者阿利赫舒列尔（ G.S.Altshuller，又译根里奇 阿奇舒勒 ）及他的同事于 1946 年最先提出，最初是从二十万份专利中取出符合要求的四万份作为各种发明问题的最有效的解。他们从这些最有效的解中抽象出了 TRIZ 解决发明问题的基本方法，这些方法又可以普遍的适用于新出现的发明问题，协助人们获得这些发明问题的最有效的解。现在，国际上已经对超过 250万 项出色的专利进行过研究，并大大充实了 TRIZ 的理论和方法体系。有的公司根据 TRIZ 和专利的数据库，创造出 计

5、算机辅助创新系统，使发明创新的自动化初现曙光。但是， TRIZ 更多的是一种思想或者方法，人们应该通过大量的习题来掌握它，计算机是无法完全取代人的作用的。 阿利赫舒列尔于 1946 年开始创立 TRIZ 理论，其中重要的理论之一是技术系统进化理论。该理论主要有八大进化法则，这些法 则可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。这八大法则是： 1）技术系统的 S 曲线进化法则； 2）提高理想度法则； 3）子系统的不均衡进化法则； 4）动态性和可控性进化法则； 5）增加集成度再进行简化的法则； 6）子系统协调性进化法则； 7）向微观级和增加场应用的法则； 8）减少人工介入的进化

6、法则。 阿利赫舒列尔和他的 TRIZ研究机构 50多年来提出了 TRIZ系列的多种工具，如冲突 矩阵 、 76 标准解答、 ARIZ、 AFD、物质 -场分析、 ISQ、 DE、 8 种演化类型、科学效应等，常用的有基于宏观的矛盾矩阵法（冲突矩阵法）和基于微观的物场变换法。事实上 TRIZ 针对输入输出的关系（效应）、冲突和技术进化都有比较完善的理论。 矛盾（冲突）普遍存在于各种产品的设计之中。按传统设计中的折衷法，冲突并没有彻底解决，而是在冲突双方取得折衷方案，或称降低冲突的程度。 TRIZ 理论认为，产品创新的标志是解决或移走设计中的冲突，而产生新的有竞争力的解。设计人员在设计过程中不断的

7、发现并解决冲突是推动产品 进化的动力。 技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个系统或子系统变坏。技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。 现实中的冲突是千差万别的，如果不加以归纳则无法建立稳定的解决途径。TRIZ 理论归纳出 39 个通用工程参数描述冲突（目前最新的理论，已经将工程参数扩充到 48 个，并且提出了商用参数共 31 个）。实际应用中，首先要把组成冲突的双方内部性能用该 39个工程参数中的至少 2 个来表示，然后在冲突矩阵中找出解决冲 突的发明原理。 TRIZ 中的发 明原理是由专门研究人员对不同领域的已有创新成果

8、进行分析、总结，得到的具有普遍意义的经验，这些经验对指导各领域的创新都有重要参考价值。目前常用的发明原理有 40 条，实践证明这些原理对于指导设计人员的发明创造具有重要的作用。当找到确定的发明原理以后，就可以根据这些发明原理来考虑具体的解决方案。应当注意尽可能将找到的原理都用到问题的解决中去，不要拒绝采用任何推荐的原理。假如所有可能的原理都不满足要求，则应该对冲突重新定义并再次求解。 现实应用 通过下面一个金鱼法的简单应用，让我们来了解一下 TRIZ 理论中创造性问题 分析方法在现实问题解决中的应用。 埃及神话故事中会飞的魔毯曾经引起我们无数遐想，那么现在我们不妨一步步分析一下这个会飞的魔毯。

9、 现实生活中虽然有毯子，但毯子都不会飞的，原因是由于地球引力，毯子具有重量，而毯子比空气重。那么在什么条件下毯子可以飞翔 ? 我们可以施加向上的力，或者让毯子的重量小于空气的重量，或者希望来自地球的重力不存在。如果我们分析一下毯子及其周围的环境，会发现这样一些可以利用的资源，如空气中的中微子流、空气流、地球磁场、地球重力场、阳光等，而毯子本身也包括其纤维材料，形状、质量等。 那么利用这些资源可以找到一些让毯子飞起来的办法，比如毯子的纤维与中微子相互作用可使毯子飞翔，在毯子上安装提供反向作用力的发动机，毯子在没有来自地球重力的宇宙空间，毯子由于下面的压力增加而悬在空中（气垫毯），利用磁悬浮原理，

10、或者毯子比空气轻。这些办法有的比较现实，但有的仍然看似不可能，比如毯子即使很轻，但也比空气重，对这一点我们还可以继续分析。比如毯子之所以重是因为其材料比空气 重，解决的办法就是采用比空气轻的材料制作毯子，或者毯子象空中的尘埃微粒一样大小，等等。 通过上面一个简单分析过程，我们会发现 ，神话传说中会飞的毯子逐渐走向现实，从中或许我们可以得到很多有趣甚至十分有用的创意。这个简单的应用展示了金鱼法的创造性问题分析原理：即它首先从幻想式构想中分离出现实部分，对于不现实部分，通过引入其它资源，一些想法由不现实变为现实，然后继续对不现实部分进行分析，直到全部变为现实。因此通过这种反复迭代的办法，常常会给看

11、似不可能的问题带来一种现实的解决方案。 可以看出， TRIZ 理论中的这些创造性思维方法一方面能够有效地打破我们的思维定势，扩展我们的创新思维能力，同时又提供了科学的问题分析方法，保证我们按照合 理的途径寻求问题的创新性解决办法。亿维讯（ 中国 ）科技有限公司推出的创新能力拓展平台 CBT/NOVA 对这些创造性思维方法都有详细的论述，而且将它们成功地应用到该公司的另一个 软件 产品 计算机辅助创新设计平台 Pro/Innovator 中，通过这个软件的引导，我们就可以快速地完成对问题的系统分析，大大提高了解决问题的效率和质量。 TRIZ 理论主要体系 1. 8 大技术系统进化法则 促使我们知

12、道技术系统是如何进化的，为技术创新指明方向。 2. IFR 最终理想解 促使我们明确理想解所在的方向和位置，避免由于折中法缺乏目标所带来的弊端。 3. 40 个发明原理 指引发明的原理，使创造性思维得到扩张 4. 39 个通用参数和阿奇舒勒矛盾矩阵 通过对矛盾的分析，在矛盾表中查找可能的解法，解法是由 40个发明原理组成的 5. 物理矛盾和分离原理 促使我 们发现物理矛盾的 11 条分离方法和 4 大分离原理。 6. 物 -场模型分析 一种重要的问题描述和分析工具，用以建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型。可以通过物 -场分析法描述的问题一般称为标准问题，可以采用 76 个标准解

13、法进行求解。 7. 76 个标准解法 针对标准问题提出的解法，标准解法是 TRIZ 高级理论的精华之一。 8. ARIZ 发明问题解决算法 非标准问题主要应用 ARIZ 来进行解决。 ARIZ 的思路是将非标准问题通过各种方法进行变换，转化为标准问题，然后应用 76 个标准解法来予以解决 。 9. 科学原理知识库 物理、化学、几何等领域的科学原理可以有效帮助发明问题的解决，并为技术创新提供丰富的方案来源。 500强大企业跨越创新研发的瓶颈的秘密武器 1. 使新产品开发过程缩短 50% 新产品上市时间 (Time To Market)； 2. 提升 60%70%的新产品开发效率； 3. 增加 8

14、0%100%的专利数量并提高专利的质量。 创新为什么要用 I-TRIZ? 1.降低尝试次数和错误迭代 2.降低对共同的资源的需要 3.使用演化的趋势打开历史，为新产品 想法证明方向 4.利用专利规避，突破竞争对手的防御 你能等 100 年得到启发，或者你能用 TRIZ 原则在 15 分钟内解决问题。TRIZ 这个强而有力的工具消除在不同性能测量之间的冲突所引起对妥协和交换的需要，为创新带来了可执行的方法论 Genrich Altshuller 美商 IEG 与 TRIZ TRIZ 是一套以人为导向的知识系统之系统化创新问题解决方法。它有别于传统的脑力激荡， TRIZ 强调发明或创新可依一定的程

15、序与步骤进行，而非仅是随机或天马行空的脑力刺激而已。 TRIZ 的发展这是在 TRIZ 从业人员过去二十多年间取得的实际经验基础上得以实现的， IEG-Ideation TRIZ专家再次投入了 $7,000,000 多资金继续进行方法学的研究，并在 美国 进行适应性调整。 I-TRIZ 是对 300万个全世界专利的分析的结果并且技术和社会演变的历史 , 从大约发明的 1000 个样式和超过 500 patterns/lines 技术 , 市场和组织演变被提取了。这个广泛的知识库使用户开发 实际详尽的套可能的解答想法对困难的问题以迅速方式。 IEG-Ideation（ I-TRIZ) 的基础 “

16、 经典 ”TRIZ (TRIZ 是俄语字首字母缩写，按字面意思翻译过来就是 创新问题解决方桉理论 )。经典 TRIZ 是 1946 年至 80 年代中期在 前苏联 开发的。 TRIZ 由一位 俄国 学者阿利赫舒列尔（ G.S.Altshuller，又译根里奇 阿奇舒勒）及他的同事于 1946 年最先提出，最初是从二十万份专利中取出符合要求的四万份作为各种发明问题的最有效的解。他们从这些最有效的解中抽象出了 TRIZ 解决发明问题的基本方法，这些方法又可以普遍的适用于新出现的发明问题，协助人们获得这些发明问题的最有效的解。 20 世纪 80年代中 期，经典 TRIZ 停止开发， I-TRIZ 开

17、始发展起来，自I-TRIZ 起步之初，对其进行的研究和开发就一直不曾中断过，因此， I-TRIZ不仅包含经典 TRIZ 工具的增强版，还包括扩展知识基础，更有效地应用这一知识并分析问题的新工具， IEG-Ideation 为创新问题解决（ IPS）提供了几种 I-TRIZ 程序、预期故障测定（ AFD）和 Directed Evolution（直接进化）（ DE），它们综合了培训、软件工具和项目指导。这种组合形式可保证您获得成功应用 I-TRIZ 所需的知识和经验，对于您所做的投入，将收到可衡 量的回报。 IEG-Ideation（ I-TRIZ)综合应用： 1.创新问题解决（ IPS） -消

18、除产品和过程在开发以及使用方面的技术障碍之方法。 IPS 适用于所有工程学科，可用来解决设计、研发、制造、安全性、可靠性和质量保证等方面的相关问题。 2.预期故障测定（ AFD） - 分析、预测和消除系统、产品和过程中存在故障的方法。 3.直接进化（ DE） -DE的基础是揭示技术系统发展趋势的广泛模式。 TRIZ 的四种核心能力： 1.创造性教育 - 学习如何解决任何领域（技术、营销、管理、 安全等）内的创新问题 2.创新问题解决（ IPS） - 系统解决创新问题 3.预期故障测定（ AFD） - 积极分析和消除现有或潜在系统故障 4.直接进化（ DE） - 用 I-TRIZ 开发未来几代系

19、统，并控制系统进化 TRIZ 理论的创新设计问题解决工具 阿利赫舒列尔和他的 TRIZ 研究机构 50多年来提出了 TRIZ 系列的多种工具，如冲突矩阵、 76标准解答、 ARIZ、 AFD、物质 -场分析、 ISQ、 DE、8 种演化类型、科学效应、 40 个创新原理， 39 个工程技术特性，物理学、化学、几何学等工程学 原理知识库等，常用的有基于宏观的矛盾矩阵法（冲突矩阵法）和基于微观的物场变换法。事实上 TRIZ 针对输入输出的关系（效应）、冲突和技术进化都有比较完善的理论。这些工具为创新理论软件化提供了基础，从而为 TRIZ 的实际应用提供了条件。 产品进化理论 TRIZ 中的产品进化

20、理论将产品进化过程分为 4 个阶段：婴儿期、成长期、成熟期、退出期。处于前两个阶段的产品，企业应加大投入，尽快使其进入成熟期，以便企业获得最大效益；处于成熟期的产品，企业应对其替代技术进行研究，使产品取得新的替代技术，以应对未来的市场竞争；处于退 出期的产品，企业利急剧下降，应尽快淘汰。这些可以为企业产品规划提供具体的、科学的支持。 产品进化理论还研究产品进化模式、进化定律与进化路线。应用模式、定律与路线，设计者可较快地确定创新设计的原始构思，使设计设计取得突破。 冲突解决原理 原理是获得冲突解所应遵循的一般规律。 TRIZ 主要研究技术冲突和物理冲突。技术冲突是指 传统设计中所说的折衷，即由

21、于系统本身某一部分的影响，所需要的状态不能达到。物理冲突指一个物体有相反的求。 TRIZ引导设计者挑选能解决特定冲突的原理，其前提是要按标准工程参数确定冲突。有 39 条标准冲突和 40 条原理可供应用。 物质 场分析标准解 Altshuller 对发明问题解决理论的贡献之一是提出了功能的物质 场（ Substance-field）描述方法与模型。其原理为，所有的功能都可分解为两种物质及一种场，即一种功能由两种物质及一种场的三元件组成。产品是功能的一种实现，因此，可用物质 场分析产品的功能 ，这种分析方法是 TRIZ 的工具之一。 依据该模型， Altshuller 等提出了 76 种标准解，

22、并分为如下 5 类： （ 1）不改变或仅少量改变已有系统： 13 种标准解； （ 2）改变已有系统： 23 种标准解； （ 3）系统传递： 6 种标准解； （ 4）检查与测量： 17 种标准解； （ 5）简化与改善策略： 17 种标准解。 由已有系统的特定问题，将标准解变为特定解即为新概念。 效应 效应指应用本领域特别是其它领域的有关定律解决设计中的问题。如采用数学、化学、生物、电子等领域中的原理解决机 械设计中的创新问题。 ARIZ 发明问题解决算法 TRIZ 认为，一个问题解决的困难程度取决于对该问题的描述或程式化方法，描述的越清楚，问题的解就越容易找到。 TRIZ 中，发明问题求解的过程

23、是对问题不断描述、不断程式化的过程。经过这一过程，初始问题最根本的冲突被清楚的暴露出来，能否求解已很清楚，如果已有的知识能用于该问题则有解，如果已有的知识不能解决该问题则无解，需等待自然科学或技术的进一步发展。该过程是靠 ARIZ 算法实现的。 ARIZ（ Algorithm for Inventive-Problem Solving ）称为发明问题解决算法，是 TRIZ 的一种主要工具，是发明问题解决的完整算法，该算法采用一套逻辑过程逐步将初始问题程式化。该算法特别强调冲突与理想解 的程式化，一方面技术系统向着理想解的方向进化，另一方面如果一个技术问题存在冲突需要克服，该问题就变成了一个创新

24、问题。 ARIZ 中，冲突的消除有强大的效应知识库的支持。效应知识库包含物理的、化学的、几何的等效应。作为一种规则，经过分析与效应的应用后问题仍无解，则认为初始问题定义有误，需对问题进行更一般化的定义。 应用 ARIZ 取 得成功的关键在于没有理解问题的本质前，要不断地对问题进行细化，一直到确定了物理冲突。该过程及物理冲突的求解已有软件支持。 常规问题与发明问题 产品设计是要解决问题。如果产品的初始状态与理想状态之间存在距离，则称之为问题，设计过程是解决问题的过程，是使产品由初始状态通过单步或多步变换实现或接近理想状态的过程。如果实现变换的所有步骤都已知，则称为 “ 常规问题 ”(Routin

25、e problem) ，如果至少有一步未知，则称为 “ 发明问题 ”(Inventive problem) 。解决常规问题的设计是常规设计，解决发 明问题的设计是创新设计。 现代 TRIZ 的研究进展 目前，其结果主要集中在 4 个 TRIZ 模式上。 1、 III（ Ideation International Inc)模式 该公司主要核心研究力量是来自于前苏联 Kishnev 的 TRIZ 学校的专家 # 他们认为 , TRIZ 的许多方法分支太多 ,也过于复杂 ,因此必须提供一些方法和过程作为分析这些问题方法的统一入口。 根据有害和有用影响的区分，手工绘出问题中各部分因果关系网络图，利用

26、软件工具对图中每一个节点能够自动列出问题的看法或者解决方法意见。每一个看法为 使用者推荐了合适的传统 TRIZ 工具。 III 模式还开发了“ 创新环境调查问卷 ” 以及预期失效判定和演变指导。 III 模式的主要不足是得出的看法通常是节点的 34 倍，对于复杂问题有时会显得非常冗长。 2、 IMC(Inventive Machine Corp)模式 IMC 公司是由前苏联人工智能和 TRIZ 专家 Tsourilov 博士移民到美国后创建的。为了解决具有技术和物理矛盾的 “ 困难 ” 工程问题， IMC努力将解决矛盾的创新原则、分隔原则、效果库等知识库工具集成为软件TechOptimizer

27、。由于引入了相应的现 代软件开发和人工智能技术，该软件具有容易使用与界面友好的特点。该软件分为 2 个集合，包括 5 个模块。集合 1：原则模块、预测模块、效果模块；集合 2： TechOptimizer 模块、特征转换模块。原则模块负责从知识库给出类似的例子消除矛盾，效果模块允许从专利数据库获取类似的物理、化学和地理成果，而预测模块则是参照其演化趋势数据库中的 22个演化趋势和 200 多个分模式对问题得出未来的解决方法。集合 2 个模块则负责对问题进行分析，使问题清晰化。 3、 SIT/USIT 模式 SIT（ Systematic Inventive Thinking）模式原由移民到以色

28、列的 TRIZ专家 Filkosky 在 1980 年左右创立，目的是简化 TRIZ 以便使其被更多人接受。 1995 年福特公司 Sickafus 博士将 SIT 模式进行结构化形成 USIT（ Unified Strctured Inventive Thinking）模式，该模式能帮助公司工程师短时间内 (3 天培训期 )接受和掌握 TRIZ，为实际问题在概念产生阶段快速地产生多种解决方法 )， USIT 将 TRIZ 设计过程分为 3 个阶段：问题定义、问题分析和概念产生，它将解决方法概念的产生简化为只有 4 种技术（属性维度化、对象复数化、功能分布法和功能变换法），而不需要采用知识库或

29、计算机软件。但 USIT 解决问题的好坏依赖于问题解决人员知识的广度和深度。 4、 RLI（ Renaissanoe Leedership Instiute）模式 该模式是由 RLI 公司的分支机构 Leonadnda Vinci 研究院的一些专家开发的。 RLI模式对 TRIZ 的贡献主要体现在：（ 1）针对 TRIZ 的复杂性，开发了 8 个解决问题的算法；（ 2）针对物质场分析工具存在的缺陷，提出运用三元代替物质场的三元分析法（ Triad Analysis） ,并将其结合到所开发的 8 个发明算法中 TRIZ介绍 一条马路要穿过校园，于是问题就出现了：怎样迫使所有通过该路段的司机全程都

30、低速行驶呢？人们讨论后得出了两个方案：把这段马路全都画上 “斑马 ”线，或者把该地段的道路改造成波浪形（ Z 字形）曲折道路。第一个办法花费很少，但是成效很差，第二个办法代价昂贵，但却相对牢靠。当然，最好的办法就是把两个方案的优点结合起来，使他们的缺点都消失，你有什么好办法 ? 在我们的生活中经常会遇到所谓的 “萝卜白菜各有所爱 ”的问题。当土地面积一定的时候，有人爱吃萝卜，有人爱吃 白菜，怎么办？常规的解决方案可能是各种一半，或者让其中一些人妥协。那么到底有没有更好的办法做到最优的解决呢？ 答案是肯定的，那就是使用 TRIZ（发明问题解决理论）。 萝卜有用的部分是地下的部分，而白菜有用 的部

31、分是地上的部分。 TRIZ 解决问题的思路是将 有用的部分结合起来，去除无用的部分。如果种植一种具有白菜叶和萝卜根的蔬菜，那么就达到了爱吃萝卜和爱吃白菜的两个需求均得到最大化的目的。 同样，运用 TRIZ 这种神奇的方法让我们来解决校园街道的问题，就使问题变得很简单了 在普通道路上画上扭曲的斑马线，使它看起 来就像波浪路面上的斑马线一样，司机们大脑中的条件反射精确地产生着作用，达到了价格上和效果上的最优结合。 感兴趣么？那么让我们一起来一层层地揭开 TRIZ 这种神奇理论的面纱吧。 1.创新方法 当前，所谓的创新方法大约有 300 多种。常用的方法有：头脑风暴法、试错法、缺点列举法、希望点列举

32、发明法、假想构成法、高顿思考法、设问法、综摄法、类比发明法、信息交合法、水平思考法、五 S 思维法、卡片思维法、叠加法、原型启发法、合理移植法、联想扩充法、象征类比法等，这其中当然也包括我们即将要介绍的 TRIZ。 树上有 10 只鸟， 放一枪打中了一只鸟，问树上还剩下几只鸟？ 如果小孩说： “ 还剩下 9 只。 ” 大人便会说： “ 小傻瓜，枪一响，没打着的鸟也给吓跑了阿！ ” 于是小孩懂了：树上应该没有鸟了。 但是有个小孩冒出来说： “ 如果有只鸟是聋子呢？它不还是在树上？ ” 很多事情都不存在唯一的答案，只是人们的思维定式将问题固有化了。我们在思考问题 的时候如果仅仅是按着常理来思考的话，那么很多问题的解决方法就常 会被固定住了。 TRIZ 理论简介 TRIZ 的俄文拼写为 - ，俄语 缩写“”，翻译为 “发明问题解决理论 ”，用英语标音可读为 Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch，缩写为 TRIZ。英文翻译为： Theory of Inventive Problem Solving，缩写为 TIPS，其意义为发明问题的解决理论。 TRIZ 理论是前苏联阿奇舒勒及其领导的一批研究人员，自 1946 年开始，花费大量人力物力，在分析研究了世界各国 250 万件专利的基础上，所提出的发明问题