优思学院｜创新问题的解决方法论TRIZ_triz for engineers: enabling inventive problem sol

 

 

关于 TRIZ

TRIZ是六西格玛设计的方法论之一，TRIZ是前苏联科学家根里奇·阿奇舒勒（Genrich S. Altshuler）通过对20多万份高价值专利的研究，探索技巧，所得出的一套解决发明创新问题的方法论，是基于知识的、面向人的解决发明问题的系统化方法学 。在完整的理论体系基础上，TRIZ总结出了各类相对实用的方法，成为目前世界上最先进而实用的发明创新的工具，已在前苏联、美国、欧洲、日本等许多国家的企业应用，解决了成千上万个新产品开发中的难题，所以被欧美一些国家称为“神奇点金术”。

TRIZ是当前所有科学与学习方法中最有价值的方法之一。它曾经一直作为苏联的国家机密，被严格保密了50年，因为它对于支撑苏联的军事实力发挥着不可磨灭的作用，直到苏联解体才随一些科学家被传播到国外，为世界所知，TRIZ很快受到西方发达国家的重视，成为现代创新的代名词。

TRIZ的俄文：теории решения изобретательских задач 俄语缩写“ТРИЗ”翻译为“发明家式的解决任务理论”，用英语标音可读为Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch，缩写为TRIZ。英文说法：Theory of Inventive Problem Solving，TIPS，在欧美国家也可缩写为TIPS。

TRIZ理论是由前苏联发明家 根里奇·阿奇舒勒（Genrich S. Altshuler）在1946年创立的， Altshuller也被尊称为TRIZ之父。

 

根里奇·阿奇舒勒（Genrich S. Altshuler）图片源于│百度百科│

 

当时Altshuller在前苏联里海海军的专利局工作，在处理世界各国著名的发明专利过程中，他总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，是否有可遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢 ？

答案是肯定的！ Altshuller发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来趋势。

TRIZ 理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法。经过半个多世纪的发展，TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系。

 

TRIZ的技术系统八大进化法则

Altshuller的技术系统进化论可以与自然科学中的达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，被称为“三大进化论”。TRIZ 的技术系统八大进化法则分别是提高理想度法则、完备性法则、能量传递法则、协调性法则、子系统的不均衡进化法则、向超系统进化法则、向微观级进化法则、动态性和可控性进化法则。
技术系统的这八大进化法则可以应用于产生市场需求，定性技术预测，产生新技术，专利布局和选择企业战略制定的时机等。它们可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。

最终理想解

TRIZ理论在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件。通过理想化来定义问题的最终理想解(Ideal Final Result，IFR)，以明确理想解所在的方向和位里，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新设计方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。
如果将创造性解决问题的方法比作通向胜利的桥梁，那么最终理想解就是这座桥梁的桥墩。
最终理想解有4个特点:①保持了原系统的优点;②消除了原系统的不足;③没有使系统变得更复杂;④没有引入新的缺陷。

 

40个发明原理

Altshuller对大量的专利进行了研究、分析和总结，提炼出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的40个发明原理，分别是分割、抽取、局部质量、非对称、组合、多用性、嵌套、质量补偿、预先反作用、预先作用、预先防范、等势、反向作用、曲面化、动态化、部分超越、维数变化、机械振动、周期性作用、有效作用的连续性、快速、变害为利、反馈、中介物、自服务、复制、廉价替代品、机械系统的替代、气压与液压结构、柔性壳体或薄膜、多孔材料、改变颜色、同质性、抛弃与再生、物理/化学参数变化、相变、热膨胀、加速氧化、惰性环境、复合材料。

 

39个工程参数及 Altshuller矛盾矩阵

在对专利研究过程中，Altshuller发现，仅有39项工程参数在彼此相对改善和恶化，而这些专利都是在不同的领域上解决这些工程参数的冲突与矛盾。这些矛盾不断地出现，又不断地被解决。

由此他总结出了解决冲突和矛盾的40个创新原理。之后，将这些冲突与矛盾解决原理组成一个由39个改善参数与39个恶化参数构成的矩阵，矩阵的横轴表示希望得到改善的参数，纵轴表示某技术特性改善引起恶化的参数，横纵轴各参数交叉处的数字表示用来解决系统矛盾时所使用创新原理的编号，这就是著名的技术矛盾矩阵。
Altshuller矛盾矩阵为问题解决者提供了一个可以根据系统中产生矛盾的两个工程参数从矩阵表中直接查找化解该矛盾的发明原理。

物理矛盾和四大分离原理

当一个技术系统的工程参数具有相反的需求，就出现了物理矛盾。比如说，要求系统的某个参数既要出现又不存在，或既要高又要低，或既要大又要小等。
相对于技术矛盾，物理矛盾是一种更尖锐的矛盾，创新中需要加以解决。物理矛盾所存在的子系统就是系统的关键子系统，系统或关键子系统应该具有为满足某个需求的参数特性，但另一个需求要求系统或关键子系统又不能具有这样的参数特性。
分离原理是阿奇舒勒针对物理矛盾的解决而提出的，分离方法共有11种，归纳概括为四大分离原理，分别是空间分离、时间分离、条件分离和整体与部分的分离。

物一场模型分析

Altshuller认为每一个技术系统都可由许多功能不同的子系统组成，因此，每一个系统都有它的子系统，而每个子系统都可以再进一步地细分，直到分子、原子、质子与电子等微观层次。无论大系统、子系统、还是微观层次都具有功能，所有的功能都可分解为2种物质和1种场(即二元素组成)。
在物-场模型的定义中，物质是指某种物体或过程，可以是整个系统，也可以是系统内的子系统或单个的物体，甚至可以是环境，取决于实际情况。场是指完成某种功能所需的方法或手段，通常是一些能量形式，如磁场、重力场、电能、热能、化学能、机械能、声能、光能等。
物一场分析是TRIZ理论中的一种分析工具，用于建立与已存在的系统或新技术系统的问题相联系的功能模型。

发明问题的标准解法

标准解法是Altshuller于1985年创立的，共有76个，分成5级，各级中解法的先后顺序也反映了技术系统必然的进化过程和进化方向。
标准解法可以将标准问题在一两步中快速进行解决，它是阿奇舒勒后期进行TRIZ 理论研究的最重要的课题，同时也是TRIZ 高级理论的精华。
标准解法也是解决非标准问题的基础，非标准问题主要应用ARIZ来进行解决，而ARIZ的主要思路是将非标准问题通过各种方法进行变化，转化为标准问题，然后应用标准解法来获得解决方案。

发明问题解决算法

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，是解决发明问题的完整算法，该算法采用一套逻辑过程逐步将初始问题程式化。
该算法特别强调矛盾与理想解的程式化，一方面技术系统向理想解的方向进化，另一方面如果一个技术问题存在矛盾需要克服，该问题就变成一个创新问题。
ARIZ 的理论基础由以下3条原则构成:①ARIZ 是通过确定和解决引起问题的技术矛盾;②问题解决者一旦采用了ARIZ 来解决问题，其惯性思维因素必须被加以控制;③ARIZ 也不断地获得广泛的、最新的知识基础的支持。
ARIZ 最初由阿奇舒勒于1977年提出，随后经过多次完善才形成比较完善的理论体系，ARIZ一85包括九大步骤:分析问题;分析问题模型;陈述IFR和物理矛盾;用物一场资源;应用知识库;转化或替代问题;分析解决物理矛盾的方法;利用解法概念;分析问题解决的过程。

 

科学效应和现象知识库

科学原理尤其是科学效应和现象的应用对发明问题的解决具有超乎想象的、强有力的帮助。应用科学效应和现象应遵循5个步骤，解决发明问题时会经常遇到需要实现的30种功能，这些功能的实现经常要用到100个科学有趣现象。
TRIZ理论的核心思想主要体现在3个方面。首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式。其次，各种技术难题、矛盾和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。再就是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。以下列出了TRIZ的理论体系。