現代TRIZ理論中因果鏈分析應用研究

文/寧夏科技發展戰略和信息研究所 韓博

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現代TRIZ理論中因果鏈分析應用研究

文/寧夏科技發展戰略和信息研究所 韓博

1946年，前蘇聯著名的發明家阿奇舒勒創立了TRIZ理論。經過60余年的應用和發展，TRIZ理論被逐步地傳播到全世界各個國家。而TRIZ理論自身也在不斷地豐富和拓展，在經典TRIZ理論的基礎上逐步發展成為現代TRIZ理論。相比經典TRIZ，現代TRIZ在解題思路、工具內容、應用目的等多個方面都有所不同。目前，越來越多的工程師將TRIZ應用到解決生產、研發和設計過程中的具體技術問題中。本文圍繞現代TRIZ中分析問題的工具—因果鏈分析，探討應用該工具的使用流程和注意事項，使盡可能多的TRIZ應用者和愛好者更好的應用該工具。

一、因果鏈分析概述

在應用TRIZ理論解決問題的過程中，首先需要明確技術問題本身，對所面對的初始問題進行分析和梳理，初步確定需要解決的問題。明確解決問題后，需要梳理清楚造成該問題出現的原因。目前能夠滿足分析因果關系的工具有很多種，如在六西格瑪管理中經常應用的魚骨頭分析法、FEMA、故障樹、因果矩陣等以及TRIZ中常用到的因果鏈分析。因果鏈分析與其他工具相比，重點是在操作區域、系統內分析問題的原因，多數情況下一般不分析制度、人、環境等超系統因素，具有很強的實用性。因為相比超系統而言，系統具有較強的可控性和可改變性，對于解決問題有很強的現實性。

1．因果鏈分析的概念和特點

因果鏈分析是一種識別解析工程系統關鍵原因的分析手段。它是通過建立因果鏈的缺陷而完成的，是將目標問題和關鍵原因聯系起來。相比其他TRIZ工具，因果鏈分析具有其明顯的特點。一是因果鏈分析雖然有較為明確的步驟和算法，但由于應用者的專業知識不同、分析問題的思維角度不同、出發點不同，往往分析的結果不同。二是因果鏈分析是其他TRIZ解決問題的基礎，只有通過因果鏈分析得到關鍵問題后才能進行解決。三是因果鏈分析是為了搜索識別目標問題的關鍵原因，通過解決關鍵原因可消除目標問題。而關鍵原因通常沒有被明確地表示出來，需要通過不斷的分析才能尋找到。

2．因果鏈分析在TRIZ中的地位

因果鏈分析在運用現代TRIZ解決問題的過程中處于非常重要的地位。在TRIZ工具的應用流程中，通常有兩種方式，一是面對技術問題，在初始問題形勢分析的基礎上，對確定的問題進行因果鏈分析，找出造成問題出現的根本原因或關鍵原因，針對這些關鍵原因再利用其他TRIZ的工具進行分析和解決，如利用功能分析、技術矛盾、物理矛盾等。二是面對問題在初始問題形勢分析的基礎上開展功能分析、流分析后，針對分析結果中的不足作用、有害作用再應用因果鏈分析，尋找造成不足或有害作用的原因。在這兩種不同的分析方式中，因果鏈分析都發揮著重要的作用，如下圖所示。因果鏈分析能夠將多個造成問題的原因進行挖掘，使問題更加聚焦。

3．因果鏈分析的目的和作用

因果鏈分析是通過分析造成問題出現的原因，并對原因進行層層分析并構建因果鏈條，指出事件發生的原因和導致的結果的分析方法。通常由若干條鏈條組成。應用因果鏈分析主要有以下幾個目的。一是通過分析，尋找問題產生的關鍵原因。如果僅僅只是消除目標問題，所造成的問題會更為嚴重，因為問題仍然存在，但是識別、辨認和監控目標問題卻不再容易。消除第一層或高層次原因時，或許固然可以短期緩解問題，但隨著時間的推移，目標問題卻往往會以其他問題的形式逐步顯現出來。而消除目標問題的關鍵原因后可以使目標問題不再出現。二是通過建立因果鏈條，可以分析鏈條中產生目標問題以及原因發展中的邏輯關系，尋找鏈條中的薄弱點和易控制點，在難以控制關鍵原因時可以選擇其他原因節點攻克目標問題。三是通過選擇鏈條中的節點為解決問題尋找入手點，盡可能地采取對系統最小的改變，利用最小的成本完成解決問題的目的。四是為其他TRIZ工具的應用奠定基礎，在因果鏈分析的基礎上，針對關鍵鏈條可以轉化為技術矛盾、物理矛盾、物場模型等工具進行解決，更有針對性地解決問題。

圖1　應用因果鏈分析解決問題的基本思路

二、因果鏈分析解題流程和注意事項

1．因果鏈分析的流程

因果鏈分析通常遵循下列步驟進行。

（1）確定目標問題，并將其記錄下來。

（2）判定出現目標問題的原因，采取規范的表述將其記錄下來。

（3）重復第2步，直到確定的原因為一個根本原因。

（4）將每個原因與其結果用箭頭連接，箭頭從原因指向結果，構成因果鏈，并將同層次原因用“和”、“或”的運算符進行表示。

（5）根據因果鏈條分析，確定造成目標問題出現的關鍵原因，根據關鍵原因提取關鍵問題。

（6）針對關鍵問題提出初始解決方案假設，或者將關鍵問題轉化為技術矛盾、物理矛盾等工具進行解決。

2．應用因果鏈分析需注意的事項

（1）注意因果關系之間的邏輯關系。

在分析實際項目的過程中，一般一個結果由多個原因造成，這些同級別原因有不同的關系，一類是“和關系”，即幾個原因同時存在，才會導致結果，另一類為“或關系”，即幾個原因只要有一個存在，就會導致結果，這為識別關鍵原因提供了重要依據。

（2）注意因果關系之間的分析與表述。

一是通常在分析因果關系時，需要注意因果關系的成立是由于某個或多個參數發生了改變而導致結果的發生，如力作用的大小、時間的長短、溫度的高低、形狀的變化、位置的改變等等。分析過程中盡可能地應用參數的變化來表述原因。二是注意從目標問題出發，一層一層地尋找原因，如跳躍太大，否則不容易挖掘出關鍵原因。如在端高溫水杯時，手被水杯燙傷，但我們不能直接將手被燙傷的原因確定為是由于水的溫度較高造成。手被燙傷—手表面的溫度高—手與水杯接觸和杯子表面溫度高—水杯導熱性高和水的溫度高，這樣才是比較完整地分析完因果鏈。三是在因果作用關系中，作用本身有兩個方面，工程師通常會遺漏反作用方向。如玻璃杯從手中滑落與地面接觸后碎了，在分析下落的過程中，一方面，杯子在過程中，由于重力的作用下落速度較快，形成了較大的動能，另一方面在下落的過程中空氣的浮力抵消下落重力的能力較低，于是造成了最終杯子碎掉的結果。

（3）注意確定根本原因。

在一層一層分析原因時，當有下列原因出現時，不需要繼續向下尋找。一是當不能繼續找到下一層的原因時；二是當達到自然現象時；三是當達到制度/法規/權利等極限時；四是當遇到人的問題時；五是當遇到過大的成本時。

（4）注意識別關鍵原因。

因果鏈分析完成后，需要識別關鍵原因。這時需要應用者結合問題特征和相關領域知識進行選取。如果能夠從根本原因上解決問題，確定根本原因為關鍵原因，如果根本原因不可能改變或控制，那么沿原因鏈從根本原因向問題逐個檢查原因節點，找到第一個可以改變或控制的原因節點，確定為關鍵原因。通過清除關鍵原因從而清除因果鏈中的大部分原因。根本原因可能是關鍵原因，也可能不是關鍵原因。

圖2　油畫破碎因果鏈圖

三、因果鏈分析案例

利用釘子將帶有繩帶的油畫固定在墻面上，突然有一天油畫從墻壁脫落摔壞，同時發現繩子與釘子接觸的地方有鐵銹。通過因果鏈進行分析，確定摔壞的關鍵問題。

從油畫的破碎區域和時間來看，首先是在與地板撞擊的過程中產生的，地板提供了很強的向上支撐力，同時油畫本身不能承受這種壓力。油畫不能承受壓力是因為油畫本身的材質較脆，同時油畫中沒有緩沖裝置來抵消壓力。地面提供向上支撐力是因為地面硬度高，油畫下降速度快。油畫下降速度快是因為繩子斷了，同時油畫從高處墜落。油畫從高處墜落是因為為滿足觀賞的需求，必須處于高處。繩子斷了是因為油畫太重、繩子應力過于集中、繩子承受壓力不足造成。繩子承受壓力不足是因為繩子材質的問題和釘子生銹。釘子生銹是因為房間內有水分和釘子表面無隔絕空氣的涂層。根據上述分析畫出如下因果鏈圖，見圖2。

在此例中，通常工程師在畫因果鏈的過程中極其容易出現原因層級跳躍，將因果鏈確定為油畫碎←地板硬和下降速度快←繩子斷了←釘子銹了。這樣分析使很多深層次的原因沒有分析出來，喪失了很多容易解決問題的切入點。

根據問題的實際情況，在因果鏈分析的基礎上，將關鍵原因轉化為關鍵問題。可以將關鍵原因確定為油畫掛的位置高、繩子斷了、釘子生銹、釘子切割繩子、油畫內無緩沖裝置等。再將關鍵原因轉化為關鍵問題，針對關鍵問題利用TRIZ中的其他工具予以解決。本例中不再進行分析。

四、結論與展望

本文較為系統地闡述了在應用因果鏈分析的過程中應當注意的事項和操作流程，并運用案例詳細介紹了因果鏈分析，對于學習TRIZ理論的工程師應當具有一定的指導意義。但是我們也應看到，運用因果鏈分析電子分析的角度不同，得到的結果也會有所不同，因此在實際分析項目的過程中，應注意選擇因果鏈的起始點，同時不要做過多的跳躍。

責編/劉紅偉

作者簡介：韓博，寧夏同心人，碩士，寧夏科技發展戰略和信息研究所助理研究員，國際TRIZ協會三級認證，主要研究方向：科技政策與管理、技術經濟和創新方法。

基金項目：國家創新方法專項（寧夏創新方法咨詢基地建設與實訓，2015 IM024003）、寧夏軟科學研究項目（企業創新方法應用推廣模式與創新績效評價研究，2015ZYZ266）.