创新设计与管理--现代TRIZ理论 - 文章

创新设计与管理--现代TRIZ理论

作者：清华大学工业工程系罗振璧

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1. 发明问题求解理论TRIZ的基础

发明问题求解理论经常用英文字母TRIZ表达，它是俄语英文音译的四个单词第一个字母的缩写，其俄文缩写是ТРИЗ (Теория Решеңияизобретателвскиҳздач)。TRIZ理论意味着它是一种提升革新和快速改进设计的工具。这种强有力的工具忽略了来自不同性能测量的冲突所造成的对折衷和妥协的要求。TRIZ把对冲突的辨识作为改进的机遇，并使创新设计的过程精细化和精确化。

1.1 需要对落后进行革命：阿苏尔与TRIZ

1926年，TRIZ理论创始人阿苏尔诞生在前苏联，年仅14岁的他开发和试验从过氧化氢的水溶液中提取氧气的装置。利用这种装置可以呆在水下更长的时间。他们进行了实体模型的验证，采用了“描述题目＋设计图＋现行设计＋发明的目的＋解决方案”的研究程序。

在二次世界大战时期，阿苏尔曾经参军，战后他做了一名海军的专利审查员，使他有机会协助发明者寻找创造技术问题的解决方案，并把视野转移到打开发明问题的创造性心理学研究。这些行为科学的研究当然不能用作指导专利发明人去生产发明项目，但是它使他开始从事发明专利的评述和发明创新规律的研究，开展了数千项发明专利的探索研究。

1946年他决定创造一种新的发明理论科学。在两年内他研究了数千项发明专利，建立了TRIZ的基础和发明科学的框架。这一框架使识别发明专利的发明过程变得容易了。他总结出以下的基本的认识：如果利用发明者所属领域之外相关的知识去获取发明问题解的方案，则“试凑”出一个发明解的理论次数将明显减少，并使原始的设计的解决方案能够客观地转变成发明问题解的概念。同时，他定义了5级水平的发明专利。

在一项设计开发中识别专利包括了两个主要的分量：设计解演变的规则和求解发明问题的解所用的原理。阿苏尔的研究导致的一种附加突破是，工程设计的发展是受到可定义规律控制的，因而它是可以讲授和掌握的。利用他们最新发现的这些知识，阿苏尔及其同事们创造了新的有影响的民用与军用的发明项目。他们认为，创造“一种新的搜集海上溢出油途径”、“一种从海底拯救船员的方法”和“一种有利于保护环境将资源输入矿井的方法”等发明项目都是技术发展过程中少数单项发明的示例。比单项发明更为重要的是进行发明问题求解领域的革命。1948年向斯大林写信报告了他们的研究成果，深受当时苏联领导层的重视。以后，他进了监狱。在监狱里，阿苏尔开展了对教授、杰出科学家、音乐家与艺术家的TRIZ理论培训，并继续进行发明科学的研究。1953年斯大林去世后，他们才正式创立了TRIZ理论，在60年代吸引了许多学科应用它。1981年Alla Zusman对TRIZ进行改进，使TRIZ可以用于科学、商务和其它领域，并使之成为发明问题求解学习与教育的工具，可以通过新闻报道、管理文章和电视展现在儿童面前，国家发明委员会与发明学会也开始利用TRIZ。但是，当时阿苏尔遇到的最大困难是缺乏财政支持。为此，他靠发表科学小说来维持生活。与此同时，他并未放弃对TRIZ的研究，随后他发现了许多新的构思。

表1 阿苏尔等人对TRIZ 理论的关键发现与发展

70年代，阿苏尔的书被翻译成德文与波兰文，最后被译成日文与英文。苏联解体后一些私人公司为了解决复杂的技术与项目管理和其它问题而利用TRIZ。因为，他们看到了自由巿场经济给他们带来了许多机遇。1985年前后阿苏尔写出14本书。但是只有两本被翻译成英语。这些书反映了阿苏尔研究200,000项发明专利的成果，而其中以40,000个专利为中心。表1表明阿苏尔等人对TRIZ理论的关键发现与发展简况。90年代传入美国企业界。

从上述事实可以合理地提问：为何在前苏联时期虽然TRIZ是普遍流行的，但是在1986年前很少有机会将TRIZ用于解决众多的产品设计开发和生产实际问题？仅仅依靠单个人去实施为什麽将面临许多限制？问题的答案是：虽然在这一时期在原苏联培养了大量的TRIZ单个人员，但是没有发挥TRIZ理论的环境条件。因为，TRIZ的有效应用首先是在商业与工业领域，而当时他们还没有建立起巿场经济的环境、合作的组织和适宜工商业实施的网络与平台。虽然今天俄罗斯是TRIZ理论发源提，但是不如在美国和东欧那样得到广泛的应用。

1.2 TRIZ的哲学

TRIZ理论的基本哲理包括以下6条：

1、所有的工程系统服从相同的发展规则。这一规则可以用来研究创造发明问题的有效解，也可用来评价与预测如何求解一个工程系统（包括新产品与新服务系统）的解决方案。

2、像社会系统一样，工程系统可以通过解决冲突（Conflicts）而得到发展。

3、任何一个发明或创新的问题都可以表示为需求和不能（或不再能）满足这些需求的原型系统之间的冲突。所以，“求解发明问题”与“寻找发明问题的解决方案”就意味着在利用折衷与调和不能被采纳时对冲突的求解。

4、为探索冲突问题的解决方案，有必要利用专业工程师尚不知道或不熟悉的物理或其它科学与工程的知识。技术功能和可能实现该功能的物理学、化学、生物学等效应对应的分类知识库可以成为探索冲突问题解的指针。

5、存在评价每项发明创造的可靠判据。这些判据是：

（1）该项发明创造是否是建立在大量专利信息基础上的？基于偶然发现的少数事例的发明项目不是严肃的研究成果。事实证明，一项重大或重要的发明项目通常是建立在不少于1万到2万项专利（或知产权/版权）研究的基础上。

（2）发明人或研究者是否考虑过发明问题的级别？大量低水平的发明不如一项或少量高水平的发明。因为，低水平的发明只能在简单的情况下运用。

阿苏尔提出以下发明水平的5个等级：

（3）该项发明是否是从大量高水平的试验中提炼出来的结论或建议？

6、在大多数情况下，理论的寿命与机器的发展规律是一致的。因而，“试凑”法很难产生两种或两种以上的系统解。

1.3 TRIZ的基本特徵：系统发展的定律和规律

技术系统（指从银河系统到基本粒子）中，一个目标物体（对象物体）的发展遵从以下8个定律和2个发展规律。

定律1 系统组元完整性定律

在技术系统的原理（法则）中，有活力（起作用）的必要条件是，具备该系统的基本组成部分（组元），并有最少的功能（能力）。

定律1的涵义是，每个技术系统必须包括4个基本的组成部分：动力机、转换（或传动）装置、工作机构和操作机构。且它们为实现系统性能的最少功能。如果一个技术系统不能全部包含上述4个基本组成及其功能必然是不良的系统。通常，一个技术系统至少必须有一个组成部分（组元）是可控的。如果该系统的所有组成部分（组元）没有一个是“特性不良(坏)的”，该系统将是能够起作用或有生命力的系统，反之，若该系统至少有一个部分（组元）是“特性不良的”，该系统也即是没有生命力的。例如，一台普通的内燃机并不具备在水下实现发动机功能的能力，因此它不能用作潜水艇的发动机。

定律2 系统“能量传递类”定律

在技术系统的原理（法则）中，有活力（起作用）的必要条件是，能量可以不受阻碍地自由通过系统的所有组成部分。

这一定律说明，任何一个技术系统应该是一个能量的“传导器”，它能够把“动力机”发出的能量自由地传导到“工作机构”。能量的传递可以通过物质（如齿轮、连杆、轴等）、物质场（如离子流等）或者场（如电磁场、电场、磁场等）来实现。

定律2的推论：为了使技术系统的组成部分是可控的，必须保证能量在各个组成部分和控制机构间的传导率。

可以用“信息传导率”来测试或发现系统的问题，它相当于“能量传导率”的作用。

定律3 系统组成部分的周期协调定律

在技术系统的原理（法则）中，有活力（起作用）的必要条件是，系统所有的组成部分周期性（振动的频率或周期）的协调。

例如：照相机的光源要求应该是连续的光源，其频率应该在千分之一秒级的周期内。这一定律可以称为“协调一致定律”，它要求把不协调的时间变换成协调的。

定律4 提高系统理想度定律

所有的系统沿着理想度增加的方向不断地发展。

所谓理想的技术系统就是经过不断的努力使其重量、体积和面积为零，同时又不会减弱系统实现其功能能力的技术系统。事实上，在客观世界中并不存在真正的理想系统，这一定律表示的涵义是：理想的系统是所有系统发展的方向。换言之，不断微小型化系统并保持和执行系统功能不变是所有系统发展的趋势，如同电子电路的微小型化那样。现代迅速发展的微纳米系统正在步电子电路与器件微小型化集成的后尘，朝着理想系统的方向迈进。显然这一定律所指示的发展方向是符合可持续发展要求的。虽然这一内涵是明白无误的，但似乎存在与此相悖的反面事例。例如，对某些技术系统。如：坦克、汽车、民用飞机或海轮有越造越大的发展趋势，它们的尺寸和重量都在增加。但是，它们的发展趋势并不真与本定律相悖。例如汽车在20世纪初的时速只有每小时15-20公里，以后汽车的速度竞相提高，为保证在高速行驶条件下整个汽车系统的强度、安全性、稳定性、制动力与舒适性，不得不增加系统的重量。如果汽车的革新方向不是提升速度，它就必然会向着减重、提高可靠性与舒适性的方向发展，轻型化也就成为其向理想系统发展的目标。因此，可以认为，理想系统是在保持其功能不变时技术系统创新发展的物理极限。

定律5 系统各部分不均衡发展定律

一个系统的各组成部分呈不均衡地发展：系统越复杂，其组成部分的发展就越不均衡。

一个系统各组成部分呈不均衡发展的事实是技术系统自身矛盾运动的客观反映，也是技术系统需要不断创新、发明与改进的客观依据。例如：为了提高货船的吨位与航行速度，要求增大发动机组的功率，但是在加大功率以后产生了新的冲突：船的制动器仍然保持原样就会引发提速后如何制动的问题。可惜的是这一问题至今仍然没有找到有效的解决方案。

定律6 跃变为超级系统的定律

如果在一个超级系统中包含作为其组成部分的系统，则有彻底研究开发的可能性，如果这样做了，更进一步的开发将发生在超级系统上。

定律7 从宏观到微观转变的定律

工作机构的发展首先表现在宏观尺度（宏观级）上，然后再发生在微观尺度（微观级）上。

当技术系统在宏观尺度上进一步创新的可能性变得越来越小时，应该转向微观尺度上寻求创新发明的机遇。例如，当工作机构的宏观尺寸难以变小时，为改变工作机构的性能与质量必须改进只从宏观尺度考虑创新的思路，即：考虑其制作用的原材料在分子、离子、原子、电子级微观尺度上的创新。

创新从宏观到微观的转变是现代与未来技术系统发展的重大方向。因此，在研究发明问题时应该特别注意测定“宏观–微观的转换”和进行这种转变后带来的物理结果及其影响。例如：建立在材料切除宏观方法，如：车削、铣削、刨削、磨削、钻削、铰削、镗削等机械加工基础上的制造系统，除了进行系统的快速重构（重组）的创新外，其宏观尺度上的革新可能性越来越小，且由于它们的特徵所决定的约束使制造装备与系统的革新也越来越难，但是，考虑从微观物质形成的角度进行创新的方向，就能够为制造原理、方法、设备、设施与系统的创新开辟未来制造创新的重要方向与机遇。例如，近6年国外开展的“光逆变物质合成”研究。它可能成为新一代零部件制造原理、方法与装备。

定律8 提高物质-场（S-F）复杂性（含量）的定律

所谓“物质-场”指的是物质与场，可以简称为“S-场”或“S-F”。这一定律的内涵是，把非物质-场的系统转变为物质-场系统。物质-场系统的发展方向是：从机械场转变成电磁场，或增大物质的弥散度以提高系统的要素（组元）及其响应性的关联度等。

上述8个定律已经被大量的发明创新实践证实，它们还将在今后的创新实践中继续被利用和发展。除上述定律外，阿苏尔他们还总结了以下两条技术系统的发展规律：

规律1 科学效应的规律

利用少数物理与其它基础科学的效应，是解决发明问题冲突的成功方法。

规律2 控制发明人心理因素的规律

求解发明问题的有效技术只能建立在发明人自觉遵循技术系统发展规律与定律的基础上。这一规律比头脑风暴法更加深刻地反映了发明者的心理规律与本质。

此外，阿苏尔还指出，为解决发明问题的物理冲突必须有大容量的信息与知识库的支撑，它们应该包括从第3级以上的发明专利中提炼总结出发明创造的科学原理、规律与方法，其容量已经达到5 000余种，包括物理、化学、生物学的各种效应，他们也开发了与这些效应和实现技术功能的相关知识库。

1.4 TRIZ的基本理论

1、基本的途径与步骤

TRIZ的基本运算有：“系统的分解”、“几个系统集成为一个系统”和“相似性”，即：与数学运算相应的“加”、“乘”、“映射”、“相似”等概念。

2、方法学

一般而言，一种方法是建立在基本原理和简化的基础上的。因此，要求方法学为问题（或系统）求解提供运行的指令。例如，头脑风暴法就是为发明创新问题求解提供“想法生成”和“评价”的“运行指令系统”，所以它可以导致一些发明问题的解，但是由于它并未总结出科学的规律，故不能用于复杂问题（或复杂系统）的求解。

3、基本理论

TRIZ理论求解问题或发明冲突是一个基于求解问题要求、实现目标与进行创新问题的求解过程，所以它是面向目标的发明创造与创新问题求解的科学理论与方法学，并为问题的求解提供有效的途径、方法与工具。像“细胞-器官（组织）-有机物”的生物链和“砖石-房屋-城巿”的链条一样，“途径-方法-原理”形成了TRIZ的链条。

阿苏尔创立的TRIZ理论的发展尚需解决两个问题：一个是如何控制发明问题求解的级，如阐明最优问题级的控制；第二个是开发快速实现发明问题求解的过程。

100年前，技术系统的创新设计是一种经验与技巧，而今天由于TRIZ和公理设计理论的建立使它转变为一门精确的科学。今天的创新可以作为一门科学理论和方法学进行传授，而且它正在成为创新技术系统和改进已有系统的有力武器，是可以从容不迫地为多数工程设计人员所掌握的发明创新问题求解的技术与方法学。但是，像所有的理论一样，在利用TRIZ求解问题时有以下四个限制：（1）在有关工程系统及其环境的信息模糊时，TRIZ不能支持其求解；（2）还不能从多个可行方案与有缺陷定义的解决方案中选取正确的解决方案；（3）在系统的工程参数或物质-场的交互作用间发生冲突时，TRIZ不能找到解；（4）TRIZ理论还无法有效地消除人的心理学惯性（或称为思维的定势），它使获取解的过程复杂化。

1.5 基本的发明方法

阿苏尔的TRIZ理论总结了40种基本的发明方法，即解决技术冲突的工具或武器。

TRIZ理论所总结的发明方法的有效性已经被许多现有的发明创造所证实。但随着现代科学技术和工程科学的发展，在本世纪初已经总结出更多的发明方法。可以预期，这种趋势将保持，因为今天超导、爱因斯坦凝聚态、约束理论TOC（约束理论）或广义约束理论等的运用，光-物质逆变效应的应用，亨利定律的应用、过程效应的运用和信息技术的快速发展等都预示着将会出现新的发明问题求解和冲突求解的方法。所以，人们应该把TRIZ理论看成极为有用而可以发展和不断完善的发明问题求解技术、方法与工具的集合。

在求解发明问题时应该重视创新发明创造方法与工具的选择，它们在创新中的价值远远超过其自身价值的总和。同时，实践已经证明，在使用这些方法时可以利用多维矩阵与计算机技术，如阿苏尔等人在20世纪70年代已经利用计算机的程序技术获得1 200种解决发明问题求解的技术冲突的解法，既方便实用又可提高发明与解决问题的效率。

1.6 物质-场的基本概念

所谓“物质-场（S-F）”是指从物质和场出发（From substance and field），它是一种分析和构造最小技术系统的理论与方法学。它引入了物质、场与相互作用3个基本的概念，即：

物质：指任何一种物质，不管其复杂程度如何。

场：是引起物质粒子相互作用的一种物质形式，当今已知的场有4种，即：电磁场、引力场、强作用场、弱作用场。在S-F理论中，把场认为是广义的泛指，它包括了空间每个确定的矢量或标量的度量尺度等。

相互作用：由物质或现象/效应引起的一般联系形式，它由场给出交互作用。

1、S-F分析中利用的符号定义

Δ： S-F的整体。
─：从整体观察的作用或交互作用。
→：作用。
←：交互作用或相互作用。
…：按照问题的技术条件的要求应该引入的作用或交互作用。
：按照问题的技术条件的要求必须替代的不满意的作用。
F→：在入口处的场作用，或称人口处的场。
→F：在出口处的场作用（或场对作用、变化、测量或方位良好的响应）。
F'：在入口处的场状态。
F"：在出口处同一场的状态，其参数可以变化，但场的本质特徵不变。
S'：在入口处的物质状态。
S"：在出口处的物质状态。
S'-S"： “瞬间物质”，在S'或S"状态下的自行发现，如在瞬态场影响下出现的物质。
~F：瞬态场。

2、S-F的书写

其书写方法为：为方便书写与观察，物质S在一条直线上；场在物质之上或下。

示例：

用S-F的形式表达技术系统的概念时经常会碰到心理障碍，或称“智障”或“思维定势”。克服它们的方法是要求他们利用抽象思维，并应该了解物质-场的构造与转换规则。例如，按照几何理念的思维，不在同一直线上的3点组成一个三角形，因此不要因为“放在口袋里的三个苹果不是三角形”这类问题而引发“智障”或“思维定势”。

3、构造与转换物质-场的规则

（1）完全场规则

为了达到更大的效益和可控性，非物质-场（只有一个物质和一个场“元素”）的系统和不完全物质-场（只有两种物质或两种物质与一种场“元素”）的系统必须建成完全的标准物质-场（两种物质与一种场的三个“元素”）的系统。

（2）构造S-F的规则

应该把问题给出的非S-F系统与不完全的S-F系统扩展成完全的S-F系统。但是一个好不容易才完成的技术系统比不完全系统更加有效。

（3）开发S-F的规划

利用提升S2（仪器或工具）的交叉度提高S-F的效应，S2上的场的作用比S1（产品）上的效应更有效；在S-F中电场、磁场和电磁场比机械场和热场更为有效；S2的粒子越小（或质点越小），则仪器S2的控制柔性就越大。由于产品S1基础是有规定目标的，故更换仪器S2而不替代S1将会更加先进。

（4）破坏S-F的规则

在某些发明问题求解要求忽略两个物体之间的有害交互作用时，必须破坏原来的S-F。例如，对

实施破坏时，可以采用移开一个元素（S1、S2或F），或者用第三种物质代替场的方法。实践证明，导入第三种物质经常是最有效的方法。

4、系统建模：物质-场（Su-field）模型

物质-场的分析是一种与现有技术系统相关联的问题建模方法，它所采用的是TRIZ分析工具。创造的每个系统是为完成某些功能要求的。希望的功能是物体或物质（S1）的输出，它是由于另一个物体或物质（S2）在某些工具（能量的类型，F）的作用下引起的。在经典的TRIZ理论文献中所利用的物质（S，Substances）是在一般意义上应用的通用术语，即所涉及的某些具体物体的统称，其物质是具有任何复杂程度的物体。它们可以是单独的项或复杂的系统。实现该项目的活动或工具被称为场（F，Field）。物质-场的分析提供了一种快速、简单的利用知识为基础考虑和引申出不同构思的模型。

物质-场的分析研究的是最佳的已经结构化了的问题，像利用结构化的过程或已经构造出的冲突那样。还有，这一分析的实施要求比其它TRIZ工具更多的技术知识（例如，任何实现物理的效应的相关知识）。

5、何时利用物质-场分析

两种物质和一种场是必要的，同时还应该成功地定义一个工作的技术系统，如图1所示。可以在数学家Ouspensky的早期研究中发现这一“三角形”的格式化形式。该三角形是最小构成的三角形框图和技术框图。

图1 最小的构成框图

物质-场分析有四种基本的模式：

1、不完全的系统（要求完整性或一个新的系统），
2、有效的完整系统，
3、无效的完整系统（要求按照生成所希望的影响进行改进），
4、有害的完整系统（要求忽略有害的负面影响）。

如果缺少三个要素中的任何一个，物质-场的分析指示该模型要求达到完整性，并提供革新思考的方向。

如果要求的三个要素完整，物质-场的分析将设定修改后的系统可以达到最佳的途径。真实改进所考虑的是，能否尽可能地从根本上改变该设计方案？

遵循TRIZ的类似思考规则，一个“三角形”技术系统应该在问题求解的几何学方面有自己的规则集合。上述几个基本的规则和76个标准的解法允许快速建立物质-场的分析的简单结构模型。

6、建立一个模型

经常是，某些形式能量自身产生的场提供了某些可导引出一个效应的能量、力量或化学反应的可能性。该效应的资源存在于物质S1或者场的信息输出上。场这一术语是在广义的涵义上被利用的，它包括物理学的场，即电磁、重力与强度或弱核反应等交互作用。其它的场还有热场、化学场、机械场、声（音）场、光场等。

两种物质可以是整个的系统、子系统或单个的物体。也可把它们分解为工具或粒子。一个完整的模型是“两个物质和一个场”3个事物的组合。因此，经常可以把要求革新的问题建成表达两种物质和一种场之间关系的三角形。复杂的系统可利用多个“物质-场”三角形的连接建立模型。进行物质-场的分析建模的四步法是：

第一步辨识要素。作为一个完整的系统，“场”既能作用到两种物质上，也能与物质S1和S2集成在一起。

第二步构造模型。这一步要求构造物质-场的三角模型。

在完成这前两步后，不能停留在评价该系统的完整性和有效性上，还需要进行以下两步。如果缺乏某些元素，就要试图识别它是什麽。

第三步考虑解决方案。可以利用76个标准解决方案中的一个或几个考虑该问题的解决方案。

第四步开发概念。开发一个支持该求解问题解决方案的概念。

遵循第三与第四步，建模的活动就变成以其它知识的工具为基的活动。为说明如何解决这一问题的一个流程应该运用图2表达的TRIZ工具。从图中，您可以看到以分析与知识为基的工具之间存在一个不变的可行方案。同时可以发现，在找到完整的模型前，该流程将在第一步与第二步之间循环。在第三步的标准解决方案提供了思考的突破。考虑整个系统的可行方案。对于每个结构，通过利用知识为基的工具考虑可行方案的基本结构框图。

图2 一个面向TRIZ 的求解问题流程图

在1974–1977年间创造了物质-场的分析。每一次的改进循环增加了可利用的推荐方案数。今天已经形成了76种标准解决方案。这76种标准解决方案增强了原始的解决方案。在本书中只介绍了四种模型。利用有害水的作用切割大理石的案例可以成功地进行物质-场的分析。这一简单示例的修正将被用于某些现行的标准解决方案。

2. 发明问题求解的算法ARIZ

即使是最杰出的发明家也只能根据他与他的小组的知识、经验和有限的试验（通常为5～7个试验）的结果，以及他们的创造性思维能力找到该规模问题求解的原理、原则、途径、方法与解的本身，他或他们不可能利用全世界多年来发现与发展的众多科学与跨专业的知识、设计与开发经验，以及发明问题求解的整体综合知识库。为此，TRIZ理论体系中开发了发明问题求解的算法ARIZ，其算法的框架结构如图3示。

图3 ARIZ 的框架体系(Sushkov,1995)

3. TRIZ理论的发展

在TRIZ理论传人欧洲、美国与日本后激起各国巨大的兴趣和运用热潮。但是，其中以美国对它的改进和发展的贡献最大。到2003年美国公司对TRIZ理论、方法与工具进行了重要的革新与发展。如建立了48个革新的参数、77条创新定理和获取优秀创新解的40个途径。需要的读者可参考相关文献。

3.1 协同效应

为了增强组织的设计过程，可利用的三种强有力的工具：质量功能展开QFD、发明问题求解理论TRIZ和田口弦一的方法Taguchi method。过去，革新的方法是从利用Pugh的概念选择和脑风暴法开始的。QFD可以把与顾客所有关联的信息转换成从事产品设计的工程师用的语言。从QFD到发明问题求解理论TRIZ是实现产品与过程设计革新的突破。但是，TRIZ假定所给定的问题是合适的，并因此而不进行问题合理性的讨论。Taguchi法是Genichi Taguchi所提出的鲁棒性设计的哲理。它要求辨识/识别不可控因素对设计目标分量价值的影响。以顾客满意和鲁棒性驱动的革新同QFD、TRIZ与Taguchi是相互关联的：

QFD＋TRIZ＋Taguchi法﹦顾客需求-“鲁棒性”驱动的革新

本文介绍顾客驱动TRIZ的鲁棒性设计组元。表2介绍了QFD、TRIZ与Taguchi法的关系。

表2 QFD、TRIZ与Taguchi法之间的联系

3.2 抽象与概括

“有系统的（systematic）”一词使人回想起可重复生成期望结果的顺序图像。“革新（innovation）”与创造性相关联，创造性经常是指不可预测性和不规则的创造过程。因此，术语“有系统的革新（systematic innovation）”并非“敏锐的傻瓜”。“TRIZ屋”是可以通过革新解的运用，在方法上实现问题求解的冲突。这一理论由三个假设前提构成：（1）理想的设计是目标，（2）冲突有助于解决问题，（3）革新过程可以系统地构造。

该理论假定，我们不能利用和控制革新过程的原因不仅是受到限制，而且其设计过程也不正确，灵感的产生也不必是随机的。TRIZ的实践证明，运用求解冲突的一般解，在运用世界专利识别并行求解问题的有效性和彻底改进系统与产品设计的必要性。一旦把问题构造成冲突，就可利用冲突求解的方法。这些方法快速地演变成为可更广泛利用的。从此理解为什麽在系统的革新时，可能的关键是了解世界发明专利的一般解。

阿苏尔对我们现行的创造过程的一般假定提出质疑，他认为应该把创造的过程作为一种精确的科学。他引述了作家Rosoy的话：“每个人都知道创造性的作用不是任意和武断的，艺术家的创造是瞬间及其以后正确思维的结果，在艺术创作时没有有意识地反映出规律来。”

头脑风暴法（brainstorming）是公认的捕捉潜在和下意识进行求解的技术方法。但是，头脑风暴法试图研究使我们如何从新的视野进行思考。这一方法的问题是：为什麽你研究这一问题？如果你希望得到相反的效果或解决方案将如何办？如果该过程可以是更快完成的又如何？如果你改变某种物质将发生什麽？20世纪60年代William Gordon 试图开发一种改进的头脑风暴法，他称之为协同学“Synergi-tics”的方法。但是，他发现协同效应存在于头脑风暴法、判断思维与相似思维之间。为了捕捉这一协同效应可创造一个联系这些心理智能过程的框架，其方法是想象你正在设计的产品，然后解释如何“从内部”求解该问题。类似于把设计挑战考虑成小精灵或策划（plot）科幻小说，那麽你只能简单地解释如何解决冲突。

所有这些方法，除协同效应外都是一种短的学习曲线，比利用随机的“试凑”法解决设计问题更为有效。Thomas Edison是“试凑”法的支持者，他相信天才是“1%的灵感，99%的汗水”。这样做是高成本低效率的。虽然Edison有几百个助手，付得起利用这一方法让下属进行数以千计的“试凑”方案研究所需的构思成本，但是他的一个发明需要进行5万个方案的“试凑”。传统的“提升创造性”的主要缺点是无法降低因求解问题而增加的复杂性。在某些点上利用“试凑”法于每个过程中，“试凑”将随所需的数目增加而增加发明问题的困难程度。某些解决方案甚至要求对几代人的问题求解。因此，阿苏尔对发明问题求解方法进行了改进。他的研究向着开发创造性科学的目标，其问题是：（1）如何能够减少进行发明所要求的时间？（2）如何能够增强头脑风暴法的思维的过程？在试图回答这些问题时，阿苏尔认识到，在科学家熟习的领域之外进行思考是他们的困难所在。因为，这中间包括了运用不同专业技术和“语言”的思考。所以，在他们辨识世界专利时，他及其研究的组织只能利用他们有限的知识与经验对现有问题的发明解进行分析。借助于辨识跨技术领域发明问题求解的现行专利，阿苏尔解决和克服了由于专业限造成的视野狭窄问题，并使发明过程梦幻般地改进了。“现在任何一个人都可以思考发明……天才的发明可以变得更有效率”。他建立了近100个TRIZ研究院和“思考学院”。许多企业成功地利用它求解问题使TRIZ理论的边界扩大了，同时在确定发明问题解决方案的实践中可以识别出发明过程存在着科学的原理。

3.3 知识的扩展

重要的发明专利包括了四种主要的知识：物理/力学的、电磁学的、化学的和热力学的。这些知识可以分为从个人、公司与行业的范围扩展到社会和世界范围的5级水平，即：1级个人的知识，2级公司的知识，3级行业的知识，4级社会的知识和5级世界的知识。到2003年，TRIZ理论在美国获得重要的发展，形成新的理论体系和冲突的求解方法。

影响发明者发明水平级的要素之一是他们所掌握的知识水平级。如果发明者的知识基础只包括一个行业内的信息，则他所利用的几个可行解可能是社会上许多人知晓的。发明问题求解时最常出的错是仅仅停留在同一个工程、技术与设计领域内考虑问题。因而，发明人应该跨领域寻找如何忽略冲突的问题解。一旦找到概念或发明问题的解，就需要进一步利用工程师、技术专家和设计师的技艺。他们的工作是把概念转换成公众所期望的最终产品。

另一个影响革新开发缓慢的要素是心理惯性，或称为“心理定势”。它使发明者向着过去他们成功的同一个不变的方向，因而无法利用其它的专业和广泛的知识去求解新的发明问题，结果至少是使他们只能停留于已有的发明水平上，只能寻找不同的变化而无法提升其发明的水平，或者他们无法解决新的发明问题。同时，在心理定势控制下他们常常会出错，或不去搜索正确的求解方向，使发明求解过程背离了问题求解的正确方向。

4. TRIZ公理

TRIZ的公理被表述为：客观定律控制着所有技术系统的进化和发展（The evolution of all technical system is governed by objective laws）。

这一公理揭示，在一个技术系统进化/发展期间内已经改进与已经达到功能性能/职能业绩顶点的系统，其任何一个改进的部分将引发与另一部分的冲突/矛盾(Conflict)。这种冲突将最终导致很少的演化/改进。这个连续自我持续发展的过程不断推动该系统更加接近理想状态，它证明持续改进的重要性。了解这一过程将允许我们预测未来技术系统的发展趋势。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/24/2008)


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