TRIZ理论研究综述

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欢迎访问e展厅 展厅 2 工业设计/产品设计展厅 产品设计, 工业设计, 样件打样, 手板制作, 模型制作, ... 一、什么是TRIZ理论？它又如何有着如此大的神奇威力？ TRIZ是发明问题的解决理论，其拼写是由俄语含义的单词首字母组成，在欧美国家也可缩写为TIPS（Theory of Inventive Problem Solving：创新式解决问题的理论）。其研究始于1946年，原苏联的大学、研究所和企业所组成的数百人的研究组织分析研究了世界近250万件发明专利，综合多个学科领域的原理、法则形成了TRIZ理论体系。其主要目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则。并将之归纳总结，形成能指导实际新产品开发的理论方法体系。运用这一理论，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。 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、灭亡的过程，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发展趋势。发明问题解决理论TRIZ通过分析人类已有技术创新成果———高水平发明专利，总结出技术系统发展进化的客观规律，并形成指导人们进行发明创新、解决工程问题的系统化的方法学体系。 二、TRIZ的诞生与理论体系的主要内容 1、有关Genrich Altshuller TRIZ之父——Genrich Altshuller（根里奇"阿奇舒勒）于1926年10月出生于前苏联北部城市塔什干（Tashkent，今乌兹别克共和国首都）。 由于卓越的发明才能，阿奇舒勒进入了海军的专利评审机构进行专利的评审工作。就是在这一工作期间，在研究了成千上万项发明专利后，他于1946年总结出了发明背后所隐藏的规律，由此为TRIZ理论的建立打下了基础。为了检验自己的理论，他做出了很多项军事发明，其中一项排雷装置使他获得了前苏联发明竞赛的一等奖。 阿奇舒勒于1956年发表了第一篇有关TRIZ理论的论文，1961年出版了第一本有关TRIZ理论的著作《怎样学会发明创造》。他于1970年一手创办的一所进行TRIZ理论的研究和推广的学校后来培养了很多TRIZ应用方面的专家。从1985年开始，早期的TRIZ专家中的一部分移居到欧美等国，从而促进了TRIZ在全世界范围内的传播。1989年，阿奇舒勒集合了当时世界上数十位TRIZ专家，在彼得罗扎沃茨克（Petrozavodsk）建立了国际TRIZ协会，阿奇舒勒担任首届主席。国际TRIZ协会从建立至今一直是TRIZ理论最权威的学术研究机构，目前它在全球10多个国家和地区拥有30余个成员组织，共拥有数千名TRIZ专家。 2、TRIZ理论——创新的科学 Altshuller在大量专利分析的基础上，总结出各种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种技术矛盾的创新原理和法则，构建了TRIZ理论。可以说TRIZ理论是人类已有科技知识与创新思维规律、方法的完美结合。它是对人类创新活动规律和原理更深入和系统的揭示，为更好的创新提供了坚实的理论和方法基础，是认识和推动人类创新活动的一个突破性成果。 3、TRIZ理论核心思想和基本特征 现代TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展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、冲突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。 4、TRIZ理论主要内容 创新从最通俗的意义上讲就是创造性地发现问题和创造性地解决问题的过程，TRIZ理论的强大作用正在于它为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具。 现代TRIZ理论体系主要包括以下几个方面的内容： 1. 创新思维方法与问题分析方法 TRIZ理论中提供了如何系统分析问题的科学方法，如多屏幕法等；而对于复杂问题的分析，则包含了科学的问题分析建模方法——物-场分析法，它可以帮助快速确认核心问题，发现根本矛盾所在。 2. 技术系统进化法则 针对技术系统进化演变规律，在大量专利分析的基础上TRIZ理论总结提炼出八个基本进化法则。利用这些进化法则，可以分析确认当前产品的技术状态，并预测未来发展趋势，开发富有竞争力的新产品。 3. 技术矛盾解决原理 不同的发明创造往往遵循共同的规律。TRIZ理论将这些共同的规律归纳成40个创新原理，针对具体的技术矛盾，可以基于这些创新原理、结合工程实际寻求具体的解决方案。 4. 创新问题标准解法 针对具体问题的物-场模型的不同特征，分别对应有标准的模型处理方法，包括模型的修整、转换、物质与场的添加等等。 5. 发明问题解决算法ARIZ 主要针对问题情境复杂，矛盾及其相关部件不明确的技术系统。它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析，问题转化，直至问题的解决。 6. 基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库 基于物理、化学、几何学等领域的数百万项发明专利的分析结果而构建的知识库可以为技术创新提供丰富的方案来源。 三、TRIZ 的发展和方法描述 TRIZ 的发展经历了3个阶段。第一阶段称为古典时期 1946～1980，在这个时期，建立了TRIZ 的概念基础，虽开发了许多概念和方法，但没有集成；虽积累了大量的工程知识，但由于这些知识用描述的方式表达，因此只适合手工使用 TRIZ。第二阶段起源于BorisZlotin和AllaZusman在Kishinev创办的一所TRIZ技术学校，称为Kishinev时期。这所学校的目标是集成TRIZ的方法、工具和积累知识，并用计算机化的方法表示TRIZ。第三阶段开始于1992 年，由于Ideation公司要调整和开发TRIZ使之应用于美国工程研究，故称为 Ideation 时期。这项技术已从分析发明创造问题发展到开发基于IT 知识驱动方法，现已将进入发明工程阶段。可以预见，这种发明工程将增强解决问题的技能和提供集成的系统分析方法，直至模拟创造。TRIZ理论在我国已开始得到学术界的重视。 1、TRIZ工具及方法的描述 该图不仅描述了各种工具之间的关系,也描述了产品创新中的问题。应用TRIZ的第一步是对给定的问题进行分析；如果发现存在冲突，则应用原理去解决；如果问题明确，但不知道如何解决，则应用效应去解决；第三种选择是对待创新的技术系统进行进化过程的预测。之后是评价。最后是实现。 “分析问题”这个方框描述了以下几个步骤: (1) 分析理想解IFR。理想解是采用与技术及实现无关的语言对需要创新的原因进行描述，创新的重要进展往往在该阶段对问题深入的理解所取得。确认哪些使系统不能处于理想化的元件是创新成功的关键。设计过程中从一起点向理想解过渡的过程称为理想化过程。 (2) 功能特性分析和裁剪。为了使问题解决过程更容易，问题或设计都被描述成功能，技术系统的主要目的就是满足一种或多种功能。其结果就是技术系统满足所要求的功能的形式。裁剪技术系统是创新的最高级形式之一。技术系统由用于执行不同功能的元件所组成，创新设计就是在最低花费下确保可靠的功能。如果去掉某个元件，就应当有另一个元件来满足裁掉元件所执行的功能。 (3) 确定问题的冲突区域。冲突区域的确定是要理解出现冲突的区域。区域既可指时间，又可指空间。假如在分析阶段问题的解已经找到，可以移到实现阶段。确定问题的区域是ARIZ算法的主要因素，对于初学者，可以对研究问题提出下列问题：“谁有问题？问题象什么？什么时候发生？一直吗？在那种情形下？在哪儿发生？为什么发生？怎样发生？”这一连串的“谁、什么、时间、地点、为什么、怎样”通常被称做 5W1H ,它将引导你找到冲突区域。 TRIZ是从研究一个假设开始，即存在着一个创新的通用原则，他们是先进创新技术的基础，如果这些原则能够得到识别或整理，这可使人们掌握更有预见性的创新过程。这项研究分几个阶段进行了50年，考察了近200万个专利，根据他们的创新程度进行分类和分析以进行寻找创新原则。这研究的三项主要发现是： 1） 类似的问题和解决方案在不同的行业和学科不断重复。 2） 技术进化的形式在不同的行业和学科不断重复。 3） 创新用到了在其他领域开发出来的研究成果。 在运用于TRIZ时，所有上述三个发现都被用于产生和改进产品、服务和系统。 2、发展方向 从TRIZ近50年的发展历史看，TRIZ的发展是建立在工程而不是心理学的基础上以可以和大多数其他发明问题的解决方法结合使用。目前TRIZ的研究重点是加强TRIZ的基础研究，以及如何开发和集成各种有关TRIZ的软件工具。 1）TRIZ 理论是前人知识的总结，如何进一步把它完善，使其逐步从“婴儿期”向“成长期”、“成熟期”进化成为各界关注的焦点和研究的主要内容之一。例如，提出‘物质-场’模型新的适应性更强的符号系统，以便实现多功能产品的创新设计；进一步完善解决技术冲突的39个标准参数、40条解决原理和冲突矩阵，以实现更广范围内的复杂产品创新设计。 2) 如何合理有效地推广应用TRIZ理论解决技术冲突和矛盾，使其受益面更广。例如，建立面向功能部件的创新设计技术集等，以推动我国功能部件快速发展。 3) TRIZ理论的进一步软件化，并且开发出有针对性的、适合特殊领域、满足特殊用途的系列化软件系统。例如面向汽车开发领域，开发出有利于提高我国汽车产品自主创新能力的软件系统。 4) 进一步拓展TRIZ理论的内涵，尤其是把信息技术、生命科学、社会科学等方面的原理和方法纳入TRIZ 理论中。 5) 将TRIZ理论与其他一些新技术有机集成，从而发挥更大的作用。 TRI理论今后的发展趋势主要集中在TRI理论本身的完善和进一步拓展新的研究分支两个方面。 (1)TRIZ自身的完善。虽然TRIZ 经过了50多年的发展，作为一种技术本身，它目前仍处于“婴儿”期，还远未达到纯粹科学的水平，称之为“方法学”是合适的。也正如James Kowalick (1990)指出的，“TRIZ虽然对于西方国家比较新，但它已经是一个欠发展且应用了50多年的旧系统，处在S曲线的成熟位置”，应该有一个新的突破性的方法来取代TRIZ方法的全部或部分。从TRIZ的发展历史来看，它是在前苏联计划经济体制的社会环境下形成的，计划经济下企业间很难存在竞争，但是对于今天的企业，随着经济的全球化和新经济的崛起，企业不得不面临更为残酷激烈的竞争。传统TRIZ对于那些急功学习创新性方法并展开应用的企业工程师来说，显得过于庞杂。另外，传统TRIZ还存在一些没有完全解决的地方或缺陷，如目前TRIZ知识库中还没有当前十分风行的信息技术和生物技术的成果。因此，为了适应现代产品设计的需要，TRIZ不得不面临自身现代化的建设问题，这是当前国际上TRIZ研究的重点之一。 TRIZ的完善有4个明确的发展方向: ①技术起源和技术演化理论；②克服心理惯性的技术；③分析、明确描述和解决发明问题的技术； ④指导建立技术功能和特定设计方法、技术和自然知识之间的关系。 (2) TRIZ与其他方法的集成。TRIZ主要是解决设计中如何做的问题，对设计中做什么的问题未能给出合适的工具。大量的实例表明，TRIZ的出发点是借助于经验发现设计中的冲突，冲突发现的过程也是通过对问题的定性描述来实现的。因此，如何将TRIZ与其他设计方法相结合，以弥TRIZ的不足，已经成为设计领域的重要研究方向。 TRIZ理论主要是解决设计中如何做的问题How，对设计中做什么的问题What未能给出合适的工具。大量的工程实例表明，TRIZ的出发点是借助于经验发现设计中的冲突，冲突发现的过程也是通过对问题的定性描述来完成的。其他的设计理论，特别是QFD(Quality Function Deployment 质量功能布置)恰恰能解决做什么的问题。所以,将两者有机地结合，发挥各自的优势，将更有助于产品创新。TRIZ与QFD都未给出具体的参数设计方法，稳健设计则特别适合于详细设计阶段的参数设计。将TRIZ、QFD和稳健设计集成，能形成从产品定义、概念设计到详细设计的强有力支持工具。因此三者的有机集成已经成为设计领域的重要研究方向。 参考文献: [1]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. [2]赵新军.技术创新理论TRIZ及应用[M].北京化学工业出版社,2004. [3]张志远.何川.张珣. TRIZ 理论研究综述[J]重庆工商大学学报，2004.2 [4]哈弗·史密斯．TRIZ_创新式解决问题的方法论[Ｊ]中国质量，2006.6 作者介绍：陈柯羽，女，西南交通大学公共管理学院硕士研究生。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (2/24/2008)