TRIZ科技創新方法綜述

文/徐棟

TRIZ科技創新方法綜述

文/徐棟

1946年由蘇聯專家阿奇舒勒（Altshuller）創立的創新問題解決理論（Theory of Inventive Problem Solving——TRIZ），是一種全新的創新性問題解決方法指導性理論，解決了人們創造性解決問題過程中存在的思維障礙，同時，使實現創新有客觀規律可循，能像解決一般技術問題一樣有方法、有步驟地進行。

核心理念與理論基礎

TRIZ的核心理念。TRIZ認為創新并不是靈感的閃現和隨機的探索，而是存在解決問題的一般規律，這些規律和原則可以告訴人們按照什么樣的方法和過程去進行創新，并對結果具有預測性和可控制性。這就是TRIZ理論最核心的理念。

TRIZ的理論基礎。矛盾、演化、資源和理想度是TRIZ理論的基礎。TRIZ理論認為，解決創新問題的關鍵是要解決矛盾。在TRIZ中，將矛盾分為技術矛盾和物理矛盾。技術矛盾是指一個系統中兩個子系統之間的矛盾，一般涉及兩個工程參數A和B，當A得到改善時，B則變得惡化。物理矛盾是指一個子系統中有益功能加強的同時導致該子系統有害功能的加強。阿奇舒勒在專利研究中發現了對產品開發創新具有重要指導作用的技術系統的8條演化模式：

①技術系統有自己的生命周期，一般經歷4個階段：嬰兒期、成長期、成熟期、衰退期；

②技術系統是沿著提高其理想度向最理想系統的方向進化；

③技術系統中子系統之間的進化不均衡，導致子系統間矛盾出現的原因；

④技術系統演化過程中動態性和可控性逐漸增加；

⑤技術系統趨向于首先向集成度增加的方向，緊接著再進行簡化；

⑥在技術系統的進化中，子系統的匹配和不匹配交替出現；

⑦技術系統由宏觀向微觀轉化，使用不同的能量場來獲得更多的性能或控制性；

⑧技術系統向減少人工介入方向演變。

在這8個模式中，技術系統向提高理想度方向進化是最重要的一條進化模式，它為創造性問題解決指明了努力的方向。理想度是指技術系統所有有用效果（包括系統發揮作用的所有有價值的效果）和有害效果（成本、能量消耗、風險等）的比值，技術系統的任何改進必須致力于提高理想度。TRIZ提供了兩種方法來提高理想度：充分利用系統內的可用資源，包括未占用空間、空閑時間、能量、信息甚至廢料等;應用物理、化學、地理等現象節省資源或簡化資源。

TRIZ的主要方法和工具

當我們遇到一個創新問題時，應該先對此問題進行分析，把它轉換為一個標準TRIZ問題，然后利用TRIZ提供的解決問題方法和工具得出該TRIZ問題的解，再與具體問題相對照，考慮實際條件的限制，轉化為具體創新問題的解，并在實際設計中加以實現。這就是運用TRIZ解決創新問題的方法。

①矛盾矩陣和創新原理。為了消除技術矛盾，必須找到形成技術矛盾的工程參數。阿奇舒勒總結出39個通用工程參數來描述技術矛盾和40條創新原理以消除技術矛盾，從而創建了矛盾矩陣。矛盾矩陣為40×40矩陣，第一行代表39個需要改進的技術參數，第一列代表39個引起惡化的技術參數，行與列的交叉處構成技術矛盾，并列有解決技術矛盾所推薦的創新原理序列號。表示這對技術矛盾能由這些創新原理來消除。對于物理矛盾，TRIZ采用分離原理來解決，主要有從時間、空間上分離，部分與整體分離，按條件分離等4類解決方法。

②物質場分析模型和76個標準解。技術系統中最小的單元由兩個元素以及兩個元素間傳遞的能量組成，執行一個功能。分別為兩種物質S1、S2和物質間相互作用的場F。因此，功能可以這樣描述：物質S1通過場F作用于物質S2。物質S1、S2可以是任何對象，場F是能量的總稱，如機械能、電磁能等。為了快速構造物質場模式并解決基于技術系統演化模式的標準問題，TRIZ提供了76個標準解。共分為5類：構建和破壞物質場；開發物質場；從基礎系統向高級系統或微觀等級轉變；度量或檢測技術系統內的一切事物；描述如何引入物質或場。

③創新問題解決算法ARIZ。對于某些復雜問題，由于無法分析出明顯的矛盾，不能直接依靠矛盾矩陣和物質場分析解決，必須對其分步進行分析，不斷對問題進行細化，直到找出問題解決方案。ARIZ提供了特定的算法步驟，能夠幫助我們實現由復雜模糊的問題情境向明確的發明問題的轉變。

④科學和技術知識效應庫。效應，就是不同科學領域里的一些自然定律，包括物理、化學、地理和幾何學等。通過對專利的研究發現，很多創新方案就是在特定工程領域應用沒有使用過的自然效應得到的。自然界的效應數量遠遠地要多于一個工程人員所能掌握的數量。因此，為了幫助工程人員克服知識的局限性問題，更好地應用效應解決創新問題，TRIZ創建了知識效應庫。

（作者單位：河南省科學技術信息研究院）