TRIZ的九大经典理论体系

发布时间:2019-01-15   来源:文档文库   
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TRIZ的九大经典理论体系
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解决问题过程中,将问题的通解具体化是一个难点,这需要有深厚的领域背景知识。TRIZ理论认为,一个成功的设计可由如下公式描述:S=Pc×Pkn×(1+M×(1+T
其中:S——成功的设计;Pc——个人解决问题的能力;Pkn——领域知识的水平与经验;M——TRIZ方法论与哲学思想的运用;T——TRIZ工具的运用。
在公式中,PcPkn 都与领域知识有关。因此,尽管TRIZ理论的创始人阿奇舒勒否认了经验知识在TRIZ理论中的重要性,但从上述公式可以看出经验知识依然对TRIZ理论的应用构成了重要的支持。所以,在TRIZ理论中融入经验思维模式,应是TRIZ理论在应用中的一个发展方向。
(TRIZ的技术系统八大进化法则。
阿奇舒勒的技术系统进化论可与达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩,称为三大进化论。 TRIZ的技术系统八大进化法则分别是:1、技术系统的S曲线进化法则;2、提高理想度法则;3、子系统的不均衡进化法则;4动态性和可控性进化法则;5增加集成度再进行简化法则;6子系统协调性进化法则;7、向微观级和场的应用进化法则;8、减少人工进入的进化法则。
技术系统的这八大进化法则可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。它可用来解决难题,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(IFR 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 resultIFR,以明确理想解所在的方向和位置,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涉及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(IFR就是这座桥梁的桥墩。
最终理想解(IFR有四个特点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、没有引入新的缺陷等
(40个发明原理。阿奇舒勒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、具有普遍用途的这40个发明原理,分别是:
1、分割;2、抽取;3、局部质量;4、非对称;5、合并;6、普遍性;7、嵌套;8、配重;9、预先反作用;10、预先作用;11、预先应急措施;12、等势原则;13、逆向思维;14、曲面化;15、动态化;16、不足或超额行动;17、一维变多维;18、机械振动;19、周期性动作;20、有效作用的连续性;21、紧急行动;22、变害为利;23、反馈;24、中介物;25、自服务;26、复制;27、一次性用品;28、机械系统的替代;29、气体与液压结构;30、柔性外壳和薄膜;31、多孔材料;32、改变颜色;33、同质性;34、抛弃与再生;35、物理/化学状态变化;36、相变;37、热膨胀;38、加速氧化;39、惰性环境;40、复合材料等。
(39个工程参数及阿奇舒勒矛盾矩阵。在对专利研究中,阿奇舒勒发现,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,将这些冲突与冲突解决原理组成一个山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。阿奇舒勒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来解决问题。
(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,分别空间分离、时间分离、居于条件的分离和系统级别分离等
(物一场模型分析。阿奇舒勒认为,每一个技术系统都可由许多功能不同的子系统所组成,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
在物质-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。是指完成某种功能所需的手法或手段,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问题相联系的功能模型。
(发明问题的标准解法。标准解法阿奇舒勒于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,标准解法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(ARIZARIZ是发明问题解决过程中应遵循的理论方法和步骤,ARIZ是基于技术系统进化法则的一套完整问题解决的程序,是针对非标准问题而提出的一套解决算法
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1977年提出,随后经多次完善才形成比较完善的理论体系, ARIZ85包括九大步骤 1、分析问题;2、分析问题模型;3、陈述IFR和物理矛盾;4、动用物-场资源;5、应用知识库;6、转化或替代问题;7、分析解决物理矛盾的方法;8、利用解法概念;9、分析问题解决的过程等等。
(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个科学有和现象。应用科学效应和现象应遵循5个步骤:
1、根据要解决的问题,确定解决此问题所要实现的功能; 2、根据《功能代码表》,确定此功能相对应的代码;
3、从《科学效应和现象清单》查找此功能代码下所推荐的科学效应和现象,获得科学效应和现象名称; 4、筛选所推荐的每个科学效应和现象,优选适合解决本问题的科学效应和现象;
5、查找优选出来的每个科学效应和现象的详细解释,并应用于问题的解决,形成解决方案;
1.技术系统八大进化法则
阿奇舒勒于1946年开始创立TRIZ理论,其中重要的理论之一是技术系统进化论。阿奇舒勒技术系统进化论的主要观点是:技术系统的进化并非随机的,而是遵循着一定的客观的进化模式,所有的系统都是向“最终理想化”进化的,系统进化的模式可以在过去的专利发明中发现,并可以应用于新系统的开发,从而避免盲目的尝试和浪费时间。阿奇舒勒的技术系统进化论主要有八大进化法则,这些法则可以用来解决难题,预测技术系统,产生并加强创造性问题的解决工具
一、技术系统的S曲线进化法则
阿奇舒勒通过对大量的发明专利的分析,发现产品的进化规律满足一条s形的曲线。产品的进化过程是依靠设计者来推进的,如果没有引入新的技术,它将停留在当前的技术水平上,而新技术的引入将推动产品的进S曲线也可以认为是一条产品技术成熟度预测曲线。下图是一条典型的s曲线:

s曲线描述了一个技术系统的完整生命周期,图中的横轴代表时间;纵轴代表技术系统的某个重要的性能参数(39个工程参数详见随后的第4章第一节的内容,比如飞机这个技术系统,飞行速度、可靠性就是其重要性能参数,性能参数随时间的延续呈现S形曲线。一个技术系统的进化一般经历4个阶段,分别是:1婴儿期;2成长期;3成熟期;4衰退期;每个阶段都会呈现出不同的特点。
1.技术系统的诞生和婴儿期
当“1.有一个新需求、2.而且满足这个需求是有意义的”这两个条件同时出现时,一个新的技术系统就会诞生。新的技术系统一定会以一个更高水平的发明结果来呈现。
处于婴儿期的系统尽管能够提供新的功能,但该阶段的系统明显地处于初级,存在着效率低、可靠性差或一些尚未解决的问题。由于人们对它的未来比较难以把握,而且风险较大,因此只有少数眼光独到者才会进行投资,处于此阶段的系统所能获得的人力、物力上的投入是非常有限的。
TRIZ从性能参数、专利级别、专利数量、经济收益4个方面来描述技术系统在各个阶段所表现出来的特点,以帮助人们有效了解和判断一个产品或行业所处的阶段,从而制定有效的产品策略和企业发展战略。
处于婴儿期的系统所呈现的特征是:性能的完善非常缓慢,此阶段产生的专利级别很高,但专利数量较少,系统在此阶段的经济收益为负
2.技术系统的成长期(快速发展期
进入发展期的技术系统,系统中原来存在的各种问题逐步得到解决,效率和产品可靠性得到较大程度的提
升,其价值开始获得社会的广泛认可,发展潜力也开始显现,从而吸引了大量的人力、财力,大量资金的投入会推进技术系统获得高速发展。
处于第2阶段的系统,性能得到急速提升,此阶段产生的专利级别开始下降,但专利数量出现上升。系统在此阶段的经济收益快速上升并凸显出来,这时候投资者会蜂拥而至,促进技术系统的快速完善。
3.技术系统的成熟期
在获得大量资源的情况下,系统从成长期会快速进入第3个阶段:成熟期,这时技术系统已经趋于完善,所进行的大部分工作只是系统的局部改进和完善。
处于成熟期的系统,性能水平达到最佳。这时仍会产生大量专利,但专利级别会更低,此时需警惕垃圾专利的大量产生,以有效使用专利费用。处于此阶段的产品已进人大批量生产,并获得巨额财务收益,此时,需知道系统将很快进入下一个阶段衰退期,需着手布局下一代产品,制定相应的企业发展战略,以保证本代产品淡出市场时,有新的产品来承担起企业发展重担。否则,企业将面临较大风险,业绩会出现大幅回落。
4.技术系统的衰退期
成熟期后系统面临的是衰退期。此时技术系统已达到极限,不会再有新的突破,该系统因不再有需求的支撑而面临市场的淘汰。处于第4阶段的系统,其性能参数、专利等级、专利数量、经济收益4方面均呈现快速的下降趋势。
当一个技术系统的进化完成4个阶段以后,必然会出现一个新的技术系统来替代它,如此不断的替代,就形成了S形曲线族。
二、提高理想度法则
技术系统的理想度法则包括以下几方面含义。最终理想解(ideal final resultIFR 1一个系统在实现功能的同时,必然有两方面的作用:有用功能和有害功能 2理想度是指有用作用和有害作用的比值 3系统改进的一般方向是最大化理想度比值
4在建立和选择发明解法的同时,需要努力提升理想度水平
任何技术系统,在其生命周期之中,是沿着提高其理想度向最理想系统的方向进化的,提高理想度法则代表着所有技术系统进化法则的最终方向理想化是推动系统进化的主要动力。比如手机的进化、计算机的进化。
最理想的技术系统应该是:并不存在物理实体,也不消耗任何的资源,但却能够实现所有必要的功能,即物理实体趋于零,功能无穷大,简单说,就是“功能俱全,结构消失”
提高理想度可从以下4个方向予以考虑 1增加系统的功能;
2传输尽可能多的功能到工作元件上;
3将一些系统功能移转到超系统或外部环境中; 4利用内部或外部已存在的可利用资源。 三、子系统的不均衡进化法则
技术系统:由多个实现各自功能的子系统(元件组成,每个子系统及子系统间的进化都存在着不均衡 1每个子系统都是沿着自己的S曲线进化的 2不同的子系统将依据自己的时间进度进化
3不同的子系统在不同的时间点到达自己的极限,这将导致子系统间矛盾的出现
4系统中最先到达其极限的子系统将抑制整个系统的进化,系统的进化水平取决于此子系统(瓶颈 5需要考虑系统的持续改进来消除矛盾
掌握了子系统的不均衡进化法则,可以帮助我们及时发现并改进系统中最不理想的子系统,从而提升整个系统的进化阶段
通常设计人员易犯的错误是花费精力专注于系统中已经比较理想的重要子系统,而忽略了“木桶效应”中的短板,结果导致系统的发展缓慢。比如,飞机设计中,曾经出现过单方面专注于飞机发动机,而轻视了空气动力学的制约影响,导致飞机整体性能的提升比较缓慢。
四、动态性和可控性进化法则 动态性和可控性进化法则是指:
1增加系统的动态性,以更大的柔性和可移动性来获得功能的实现 2增加系统的动态性要求增加可控性
增加系统的动态性和可控性的路径很多,下面从4个方面进行陈述。 1.向移动性增强的方向转化的路径
本路径反映了下面的技术进化过程:固定的系统→可移动的系统→随意移动的系统。比如电话的进化:固定电话→子母机→手机。
2.增加自由度的路径
本路径的技术进化过程:无动态的系统→结构上的系统可变性→微观级别的系统可变性。即:刚性体→单铰链→多铰链→柔性体→气体/液体→场。比如,手机的进化:直板机→翻盖机;门锁的进化:挂锁→链条锁
→密码锁→指纹锁。
3.增加可控性的路径
本路径的技术进化过程:无控制的系统→直接控制→间接控制→反馈控制→自我调节控制的系统。比如城市街灯,为增加其控制,经历了以下进化路径:专人开关→定时控制→感光控制→光度分级调节控制。
4.改变稳定度的路径
本路径的技术进化阶段:静态固定的系统→有多个固定状态的系统→动态固定系统→多变系统 五、增加集成度再进行简化法则
技术系统趋向于首先向集成度增加的方向,紧接着再进行简化。比如先集成系统功能的数量和质量,然后用更简单的系统提供相同或更好的性能来进行替代。
1.增加集成度的路径
本路径的技术进化阶段:创建功能中心→附加或辅助子系统加入→通过分割、向超系统转化或向复杂系统的转化来加强易于分解的程度
2.简化路径
本路径反映了下面的技术进化阶段:
1通过选择实现辅助功能的最简单途径来进行初级简化; 2通过组合实现相同或相近功能的元件来进行部分简化;
3通过应用自然现象或“智能”物替代专用设备来进行整体的简化。 3.单一双一多路径
本路径的技术进化阶段:单系统→双系统→多系统 双系统包括:
1单功能双系统:同类双系统和轮换双系统,比如双叶片风扇和双头铅笔;
2多功能双系统:同类双系统和相反双系统,比如双色圆珠笔和带橡皮擦的铅笔; 3局部简化双系统:比如具有长、短双焦距的相机; 4完整简化的双系统:新的单系统。 多系统包括:
1单功能多系统:同类多系统和轮换多系统; 2多功能多系统:同类多系统和相反多系统; 3局部简化多系统
4完整简化的多系统:新的单系统。 4.子系统分离路径
当技术系统进化到极限时,实现某项功能的子系统会从系统中剥离出来,进入超系统,这样在此子系统功能得到加强的同时,也简化了原来的系统。比如,空中加油机就是从飞机中分离出来的子系统。
六、子系统协调性进化法则
在技术系统进化中,子系统的匹配和不匹配交替出现,以改善性能或补偿不理想的作用。技术系统的进化是沿着各子系统相互之间更协调的方向发展。即系统的各部件在保持协调的前提下,充分发挥各自功能。
1.匹配和不匹配元件的路径
本路径的技术进化阶段:不匹配元件的系统→匹配元件的系统→失谐元件的系统→动态匹配/失谐系统 2.调节的匹配和不匹配的路径
本路径的技术进化阶段:最小匹配/不匹配的系统→强制匹配/不匹配的系统→缓冲匹配/不匹配的系统→自匹配/自不匹配的系统
3.工具与工件匹配的路径
本路径的技术进化阶段:点作用→线作用→面作用→体作用 4.匹配制造过程中加工动作节拍的路径 本路径反映了下面的技术进化阶段: 1工序中输送和加工动作的不协调
2工序中输送和加工动作的协调,速度的匹配 3工序中输送和加工动作的协调,速度的轮流匹配 4将加工动作与输送动作独立开来 七、向微观级和场的应用进化法则
技术系统趋向于从宏观系统向微观系统转化,在转化中使用不同的能量场来获得更佳的性能或控制性 1.向微观级转化的路径
本路径反映了下面的技术进化阶段: 1宏观级的系统;
2通常形状的多系统平面圆或薄片,条或杆,球体或球;
3来自高度分离成分的多系统如粉末,颗粒等,次分子系统(泡沫、凝胶体等→化学相互作用下的分子系
统斗原子系统;
4具有场的系统。
2.转化到高效场的路径
本路径的技术进化阶段:应用机械交互作用→应用热交互作用→应用分子交互作用→应用化学交互作用→应用电子交互作用→用磁交互作用→应用电磁交互作用和辐射
3.增加场效率的路径
本路径的技术进化阶段:应用直接的场→应用有反方向的场→应用有相反方向的场的合成→用交替场/振动/共振/驻波等→应用脉冲场→应用带梯度的场→应用不同场的组合作用
4.分割的路径
本路径的技术进化阶段:固体或连续物体→有局部内势垒的物体→有完整势垒的物体→有部分间隔分割的物体→有长而窄连接的物体→用场连接零件的物体→零件间用结构连接的物体→零件间用程序连接的物体→零件间没有连接的物体
八、减少人工介入的进化法则
系统的发展用来实现那些枯燥的功能,以解放人们去完成更具有智力性的工作。 1.减少人工介入的一般路径
本路径技术进化阶段:包含人工动作系统→替代人工但仍保留人工动作方法→用机器动作完全代替人工 2.在同一水平上减少人工介入的路径
本路径技术进化阶段:包含人工作用系统→用执行机构替代人工→用能量传输机构替代人工→用能量源替代人工
3.不同水平间减少人工介入的路径
本路径技术进化阶段:包含人工作用系统→用执行机构替代人工→在控制水平上替代人工→在决策水平上替代人工
2.TRIZ理论的最终理想解
发明创造是有级别的,级别越高,创新设计过程越困难,产品市场竞争力越强。高级别产品的发明不仅需设计人员自身的素质,更需行业以外或全人类的已有研究成果。企业要不断吸收不同行业的知识创新成果,并在自己的产品中应用,以永远保持企业的市场竞争力发明创造的理想状态是理想解的实现,尽可能使企业的产品接近于其理想解是产品创新的指导思想。确定所设计产品的理想解是设计人员综合素质的体现
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 resultIFR,以明确理想解所在的方向和位置,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涉及方法中缺乏目标的弊端,提升了创新设计的效率
如果将TRIZ创造性解决问题的方法比做通向胜利的桥,那么最终理想解就是这座桥的桥墩。 一、理想化
把所研究的对象理想化是自然科学的基本方法之一。理想化是对客观世界中所存在物体的一种抽象,这种抽象客观世界既不存在,又不能通过实验验证。理想化的物体是真实物体存在的一种极限状态,对某些研究起着重要作用,如物理学中的理想气体、理想液体,几何学中的点与线等。TRIZ中理想化是一种强有力的工具,在创新过程中起着重要作用。
理想化是科学研究中创造性思维的基本方法之一主要是在大脑中设立理想的模型,通过思想实验的方法来研究客体运动的规律。操作程序为:首先要对经验事实进行抽象,形成一个理想客体,然后通过想象,在观念中模拟其实验过程,把客体的现实运动过程简化和升华为一种理想化状态,使其更接近理想指标的要求
理想化方法最为关键的部分是思想实验,或称理想实验。它是从一定的原理出发,在观念中按照实验的模型展开的实验结论思想实验是形象思维和逻辑思维共同作用的结果,同时也体现了理想化和现实性的对立统一。诚然,思想实验还不是科学实践活动,它的结论还需要科学实验等实践活动来检验,但这并不能否认思想实验在理论创新中的地位和作用。新的理论往往与常识相距甚远,人们常常为传统观念所束缚,不易走向理论创新,因此,借助于思想实验来进行理论创新以及对新理论加以认同,不失为一种有效的手段。
理想化方法的另一关键部分是如何设立理想模型理想模型建立的根本指导思想是最优化原则,即在经验的基础上设计最优的模型结构,同时充分考虑现实存在的各种变量的容忍程度,把理想化与现实性结合起来。
理想的优化模型往往具有超前性,这是创新的标志。但是,超前性只有在现实条件容许的情况下,其模型的构造才具有可行性。理想模型的设计并不一定非要迁就现实条件,有时也需改造现实,改变现实中存在的不合理之处,特别是需要彻底扭转人们传统的落后思维方式和生活方式,为理想模型的建立和实施创造条件。科学历史上,很多科学家正是通过理想化获得划时代的科学发现,著名的有伽利略、牛顿、爱因斯坦、卢瑟福等。
伽利略注意到,当一个球从一个斜面上滚下又滚上第2个斜面上时,球在第2个斜面上所达到的高度同在1个斜面上达到的高度近似相等。他断定这一微小差异是由摩擦而产生的结果,如果摩擦消失,那么第2的高度完全等于第1次的高度。他又推想,在完全没有摩擦的情况下,不管第2个斜面的倾斜度多么小,它在2个斜面上总要达到相同的高度。如果第2个斜面的斜度完全消除,那么球从第1个斜面滚下来之后,将以恒速在无限长的平面上永远不停地运动下去。当然,这个实验是一个理想实验,无法真实地操作,因为摩擦力
永远也不会被消除,也无法找到和制作一个无限长的平面。伽利略是理想实验的先驱,后来牛顿把伽利略的惯性原理确立为动力学第一定律,即惯性定律。
牛顿继承了伽利略的传统,在思索万有引力问题时也设计了一个著名的理想实验:抛物体运动实验。一块石头投出,由于自身重力,被迫离开直线路径,如果单有初始投掷,理应按直线运动,但其却在空中描出了曲线,最终落在地面上。投掷的速度越大,它落地前走得越远。我们可假设当速度增到如此之大,在落地前描出1251001000千米长的弧线,直到最后超出了地球的限度,进入空间永不触及地球。这个实验在当时的物质条件下是无论如何不能实现的。牛顿在真实的抛体运动基础上,发挥思维的力量把抛物体的速度推到地球引力范围之外。
爱因斯坦是20世纪卓越的理想实验大师。爱因斯坦的狭义相对论源于追光理想实验。爱因斯坦创建广义相对论的突破口为等效原理,亦源于理想实验。
卢瑟福的原子有核模型是科学史上最著名的理想模型之一。1907年,卢瑟福为了验证导师的原子模型,建议研究生观察镭发射出的高速α粒子穿过薄的金属箔片后的偏转情况,结果出人意料。卢瑟福以α粒子实验为事实根据,发挥思维的力量建立起类似太阳系结构的原子有核模型,开创了原子能时代。
二、TRIZ中的理想化
TRIZ的一个基本观点是“系统是朝着不断增加的理想状态进化的”。技术系统理想状态包括3个内容: 1、系统的主要目的是提供一定功能。
传统思想认为,为实现系统的某种功能,必须建立相应的装置或设备;TRIZ认为,为实现系统的某种功能不必引入新的装置和设备,而只需对实现该功能的方法和手段进行调整和优化。
2、任何系统都是朝着理想化方向发展的,也就是向着更可靠、简单有效的方向发展。
系统的理想状态一般是不存在的,但当系统越接近理想状态,结构就越简单、成本就越低、效率就越高 3、理想化意味着系统或子系统中现有资源的最优利用。
技术系统的主要目的是提供一定功能。传统思想认为“为得到这样和那样的功能,就必须建立这样和那样的装置或设备。”TRIZ认为“为得到这样和那样的功能,而不对系统引入新的装置和设备。”
TRIZ理论中,在解决问题之初,先抛开各种限制条件,设立各种理想模型,即最优的模型结构,来分析问题,并以取得最终理想解作为终极追求目标。
理想化模型:包含所要解决的问题中所涉及的所有因素,可以是理想系统、理想过程、理想资源、理想方法、理想物质、理想机器等。
三、最终理想解的确定
尽管在产品进化的某个阶段,不同产品进化的方向各异,但如果将所有产品作为一个整体,低成本、高功能、高可靠性、无污染等是产品的理想状态。产品处于理想状态的解称为最终理想解。产品无时无刻不处于进化之中,进化的过程就是产品由低级向高级演化的过程。TRIZ解决问题之初,首先确定IFR,以IFR为终极目标而努力,将解决问题的效率大大提升了。
理想解可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通过对问题的深入理解而获得。确认系统中非理想化状态的元件是创新成功的关键
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。 当确定了待设计产品或系统的最终理想解之后,可用这4个特点检查其有无不符合之处,并进行系统优化,以确认达到或接近IFR为止。
最终理想解的确定是问题解决的关键,很多问题的IFR被正确理解并描述出来,问题就直接得到了解决。设计者的惯性思维常常让自己陷于问题当中不能自拔,解决问题大多采用折中法,结果就使问题时隐时现让设计者叫苦不迭。而IFR可以帮助设计者跳出传统设计的怪圈,以IFR这一新角度来重新认识定义问题,得到与传统设计完全不同的问题根本解决思路。
最终理想解确定的步骤: 1设计的最终目的是什么? 2理想解是什么?
3达到理想解的障碍是什么? 4出现这种障碍的结果是什么?
5不出现这种障碍的条件是什么?创造这些条件存在的可用资源是什么?
3.TRIZ理论的40个发明原理详解
阿奇舒勒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、具有普遍用途的这40个发明原理,原理是获得冲突解所应遵循的一般规律。TRIZ主要研究技术与物理两种冲突。
技术冲突:指传统设计中所说的折衷,即由于系统本身某一部分的影响,所需要的状态不能达到。
物理冲突指一个物体有相反的需求。TRIZ引导设计者挑选能解决特定冲突的原理,其前提是要按标准参数确定冲突,然后利用39×39条标准冲突和40条发明创造原理解决冲突。
1.分割原则

a.将物体分成独立的部分。 b.使物体成为可拆卸的。 c.增加物体的分割程度。 2.拆出原则
从物体中拆出"干扰'部分("干扰"特性或者相反,分出唯一需要的部分或需要的特性; 与上述把物体分成几个相同部分的技法相反,这里是要把物体分成几个不同的部分。 3.局部性质原则
a.从物体或外部介质(外部作用的一致结构过渡到不一致结构。 b.物体的不同部分应当具有不同的功能
c.物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件。 4.不对称原则
a.物体的对称形式转为不对称形式。
b.如果物体不是对称的,则加强它的不对称程度; 5.联合原则
a.把相同的物体或完成类似操作的物体联合起来; b.把时间上相同或类似的操作联合起来;
例:双联显微镜组;由一个人操作,另一个人观察和记录。 6.多功能原则
一个物体执行多种不同功能,因而不需要其他物体。
例:提包的提手可同时作为拉力器(苏联发明证书187964
7.‘玛特廖什卡'原则(套娃用俄语说是Maтрёшка,汉语玛特廖什卡”) a.一个物体位于另一物体之内,而后者又位于第三个物体之内,等等。 b.一个物体通过另一个物体的空腔。 8.反重量原则
a.将物体与具有上升力的另一物体结合以抵消其重量。
b.将物体与介质(最好是气动力和液动力相互作用以抵消其重量。 9.预先反作用原则
如果按课题条件必须完成某种作用,则应提前完成反作用。
例:杯形车刀车削方法是:在车削过程中车刀绕自己的几何轴转动。其特征是为了防止产生振动,应预先向杯形车刀施加负荷力,此力应与切削过程中产生的力大小相近,方向相反"(苏联发明证书~536866 10.预先作用原则
a.预先完成要求的作用(整个的或部分的
b.预先将物体安放妥当,使它们能在现场和最方便地点立即完成所需要的作用。 上述课题41的解决方案可作为该原则的例子; 11."预先放枕头"原则
以事先准备好的应急手段补偿物体的低可靠性。 12.等势原则
改变工作条件,使物体上升或下降;
例:有一种装置不必使沉重的压模升降;这种装置是在压床上安装了带有输送轨道的附件; 13."相反"原则
a.不实现课题条件规定的作用而实现相反的作用;
b.使物体或外部介质的活动部分成为不动的,而使不动的成为可动的; c.将物体颠倒; 14.球形原则
a.从直线部分过渡到曲线部分,从平面过渡到球面,从正六面体或平行六面体过渡到球形结构; b.利用棍子、球体、螺旋。
c.从直线运动过渡到旋转运动,利用离心力。 例:把管子焊入管栅的装置具有滚动球形电极。 15.动态原则
a.物体(或外部介质的特性的变化应当在每一工作阶段都是最佳的。 b.将物体分成彼此相对移动的几个部分。 c.使不动的物体成为动的;
例:"用带状电焊条进行自动电弧焊的方法,其特征是,为了能大范围地调节焊池的形状和尺寸,把电焊条沿着母线弯曲,使其在焊接过程中成曲线形状"(苏联发明证书258490
16.局部作用或过量作用原则

如果难于取得百分之百所要求的功效,则应当取得略小或略大的功效。此时可能把课题大大简化。 该技法已在课题34中介绍过,圆筒喷漆过多,然后再去掉多余的部分。 17.向另一维度过渡的原则
a.如果物体作线性运动(或分布有困难,则使物体在二维度(即平面上移动。相应地,在一个平面上的运(或分布可以过渡到三维空间。
b.利用多层结构替代单层结构。 c.将物体倾斜或侧置; d.利用指定面的反面;
e.利用投向相邻面或反面的光流。
技法17a可以同技法715b联合,形成一个代表技术系统总发展趋势的链:从点到线,然后到面,到体,最后到许多个物体的共存;
例:"越冬圆木在圆形停泊场水中存放,其特征是,为了增大停泊场的单位容积,和减小受冻木材的体积,将圆木扎成捆,其横截面的宽和高超过圆木的长度,然后立着放"(苏联发明证书~2236318
18.机械振动原则 a.使物体振动。
b.如果巳在振动,则提高它的振动频率(达到超声波频率 c.利用共振频率。
d.用压电振动器替代机械振动器。 e.利用超声波振动同电磁场配合;
例:"无锯末断开木材的方法,其特征是,为减少工具进入木材的力,使用脉冲频率与被断开木材的固有振动频率相近的工具"(苏联发明证书~307986
19.周期作用原则
a.从连续作用过渡到周期作用(脉冲 b.如果作用已经是周期的,则改变周期性。 c.利用脉冲的间歇完成其他作用。
例:用热循环自动控制薄零件的触点焊接方法是基于测量温差电动势的原理。其特征是,为提高控制的准确度,用高频率脉冲焊接时,在焊接电流脉冲的间隔测量温差电动势(苏联发明证书9336120
20.连续有益作用原则
a.连续工作(物体的所有部分均应一直满负荷工作 b.消除空转和间歇运转。
例:加工两个相交的圆柱形的孔如加工轴承分离环的槽的方法,其特征是,为提高加工效率,使用在工具的正反行程均可切削的钻头(扩孔器'(苏联发明证书M262582
21.跃过原则
高速跃过某过程或其个别阶段(如有害的或危险的
例:"产胶合板时用烘烤法加工木材,其特征是,为保持木材的本性,在生产胶合板的过程中直接用300600℃的燃气火焰短时作用于烘烤木材"苏联发明证书338371
22.变害为利原则
a.利用有害因素(特别是介质的有害作用获得有益的效果。 b.通过有害因素与另外几个有害因素的组合来消除有害因素。 c.将有害因素加强到不再是有害的程度;
例:"恢复冻结材料的颗粒状的方法,其特征是,为加速恢复材料的颗粒和降低劳动强度,使冻结的材料经受超低温作用" (苏联发明证书N~409938
23.反向联系原则 a.进行反向联系。
b.如果已有反向联系,则改变它。
例:"自动调节硫化物沸腾层焙烧温度规范的方法是随温度变化改变所加材料的流量,其特征是,为提高控制指定温度值的动态精度,随废气中碥含量的变化而改变材料的供给量"(苏联发明证书302382
24."中介"原则
a.利用可以迁移或有传送作用的中间物体;
b.把另一个(易分开的物体暂时附加给某一物体。 例:"校准在稠密介质由测量动态张力仪器的方法是在静态条件下装入介质样品及置入样品中的仪器。其特征是,为提高校准精度,应利用一个柔软的中介元件把样品及其中的仪器装入" (苏联发明证书354135
25.自我服务原则
a.物体应当为自我服务,完成辅助和修理工作; b.利用废料(能的和物质的

例,一般都是利用专门装置供给电焊枪中的电焊条.建议利用电焊电流工作的螺旋管供给电焊条。 26.复制原则
a.用简单而便宜的复制品代替难以得到的、复杂的、昂贵的、不方便的或易损坏的物体; b.用光学拷贝(图像代替物体或物体系统。此时要改变比例(放大或缩小复制品 c.如果利用可见光的复制品,则转为红外线的或紫外线的复制。
27.用廉价不持久性代替昂贵持久性原则,用一组廉价物体代替一个昂贵物体,放弃某些品质(如持久性 28.代替力学原理原则
a.用光学,声学、‘味学"等设计原理代替力学设计原理。 b.用电场.磁场和电磁场同物体相互作用。
c.由恒定场转向不定场,由时间固定的场转向时间变化的场,由无结构的场转向有一定结构的场。 d.利用铁磁颗粒组成的场;
例:"在热塑材料上涂金属层的方法是将热塑材料同加热到超过它的熔点的金属粉末接触,其特征是,为提高涂层与基底的结合强度及密实性,在电磁场中进行此过程"(苏联发明证书445712
29.利用气动和液:压结构的原则
用气体结构和液体结构代替物体的固体的部分,如充气和充液的结构,气枕,静液的和液体反冲的结构; 30.利用软壳和薄膜原则
a.利用软壳和薄膜代替一般的结构。 b.用软壳和薄膜使物体同外部介质隔离。 例:"充气混凝土制品的成型方法是在模型里浇注原料,然后在模中静置成型。其特征是,为提高膨胀程度,在浇注模型里的原料上罩以不透气薄膜"(苏联发明证书339406
31.利用多孔材料原则
a.把物体作成多孔的或利用附加多孔元件(镶嵌,覆盖,等等 b.如果物体是多孔的,事先用某种物质填充空孔。
例,"电机蒸发冷却系统的特征是,为消除给电机输送冷却剂的麻烦,活动部分和个别结构元件由多孔材料制成,例如渗入了液体冷却剂的多孔粉末钢,在机器工作时冷却剂蒸发,因而保证了短时、有力和均匀的冷却"
32.改变颜色原则
a.改变物体或外部介质的颜色; b.改变物体或外部介质的透明度;
c.为了观察难以看到的物体或过程,利用染色添加剂; d.如果已采用了这种添加剂,则采用荧光粉;
例:美国专利3425412:透明绷带不必取掉便可观察伤情。 33.一致原则
同指定物体相互作用的物体应当用同一(或性质相近的材料制成;
例:"获得固定铸模的方法是用铸造法按芯模标准件形成踌模的工作腔。其特征是,为了补偿在此铸模中成型的制品的收缩,芯模和铸模用与制品相向的材料制造"(苏联发明证书456679
34.部分剔除和再生原则
a.已完成自己的使命或已无用的物体部分应当剔除(溶解.蒸发等或在工作过程中直接变化; b.消除的部分应当在工作过程中直接再生;
例:"检查焊接过程的高压区的方法是向高温区加入光导探头。其特征是,为改善在电弧焊和电火花焊接过程中检查高温区的可能性,利用可熔化的探头.它以不低于自己熔化速度的速度被不断地送人检查的高温区"(联发明;证书N433397
35.改变物体聚合态原则
这里包括的不仅是简单的过渡,例如从固态过渡到液态,还有向"假态"(假液态和中间状态的过渡,例如采用弹性固体;
例:联邦德国专利1291210:降落跑道的减速地段建成"浴盆"形式,里面充满粘性液体,上面再铺上厚厚一层弹性物质。
36.相变原则
利用相变时发生的现象,例如体积改变,放热或吸热;
例:"密封横截面形状各异的管道和管口的塞头,其特征是,为了规格统一和简化结构,塞头制成杯状,里面装有底熔点合金。合金凝固时膨胀,从而保证了结合处的密封性"(苏联发明证书319806
37.利用热膨胀原则
a.利用材料的热膨胀(或热收缩 b.利用一些热膨胀系数不同的材料。
例:苏联发明证书~463423:温室盖用铰链连接的空心管制造,管中装有易膨胀液体。温度变化时,管子重心改变,目此管子自动升起和降落。这是课题30的答案。当然,还可以利用双金属薄板固定在温室盖上。

38.利用强氧化剂原则
a.用富氧空气代替普通空气; b.用氧气替换富氧空气;
c.用电离辐射作用于空气或氧气; d.用臭氧化了的氧气;
e.用臭氧替换臭氧化的(或电离的氧气;
例:"利用在氧化剂媒介中化学输气反应法制取铁箔。其特征是,为了增强氧化和增大镜箔的均一性,该过程在臭氧媒质中进行"(苏联发明证书261859
39.采用惰性介质原则
a.用惰性介质代替普通介质。 b.在真空中进行某过程。 该技法与上述技法正好相反。
例:"预防棉花在仓库中燃烧的方法,其特征是,为提高棉花贮存的可靠性,在向贮存地点运输的过程中用惰性气体处理棉花"(苏联发明证书270170
40.利用混合材料原则
由同种材料转为混合材料;
例:"在热处理时,为保证规定的冷却速度,采用介质做金属冷却剂,其特征是,冷却剂由气体在液体中的悬浮体构成(苏联发明证书187060
4.39个工程参数及矛盾矩阵详解
在专利研究中,阿奇舒勒发现,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领域上解决这些工程参数的冲突与矛盾。这些矛盾不断出现,又不断被解决。由此他总结出了解决冲突和矛盾的40个创新原理。他将这些冲突与冲突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。阿奇舒勒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来解决问题。
一、39个工程参数
TRIZ方法论的主要思想是,对一个具体问题,无法直接找到对应解,先将此问题转换并表达为一个TRIZ问题,再利用TRIZ体系中的理论和工具方法获得TRIZ的通用解,最后将TRIZ通用解转化为具体问题的解,在实际问题中加以实现,最终获得问题的解决。如何将一个具体问题转化并表达为一个TRIZ问题呢?TRIZ论的重要方法就是使用通用工程参数将各种矛盾冲突进行标准化归类,用通用工程参数来进行问题的表述,通用工程参数是连接具体问题与TRIZ理论的桥梁。
TRIZ通过对大量专利的详细研究,总结提炼出工程领域内常用的表述系统性能的39个通用工程参数。在问题的定义、分析过程中,选择39个工程参数中相适宜的参数来表述系统的性能,这就将一个具体的问题用TRIZ的通用语言表述了出来。39个通用参数一般是物理、几何和技术性能的参数。尽管现在有很多对这些参数的补充研究,并将个数提高到了50多个,但在这里我们仍只介绍核心的这39个参数。39个工程参数中常用到运动物体(Moving objects与静止物体(Stationary objects2个术语,运动物体是指自身或借助于外力可在一定的空间内运动的物体;静止物体是指自身或借助于外力都不能使其在空间内运动的物体。
以下给出39个通用参数的含义:
(1运动物体的重量是指在重力场中运动物体所受到的重力。如运动物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。 (2静止物体的重量是指在重力场中静止物体所受到的重力。如静止物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。 (3运动物体的长度是指运动物体的任意线性尺寸,不一定是最长的,都认为是其长度。 (4静止物体的长度是指静止物体的任意线性尺寸,不一定是最长的,都认为是其长度。 (5运动物体的面积是指运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。 (6静止物体的面积是指静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。 (7运动物体的体积是指运动物体所占有的空间体积。 (8静止物体的体积是指静止物体所占有的空间体积。 (9速度是指物体的运动速度、过程或活动与时间之比。
(10是指两个系统之间的相互作用。对于牛顿力学,力等于质量与加速度之积。TRIZ中,力是试图改变物体状态的任何作用。
(11应力或压力是指单位面积上的力 (12形状指物体外部轮廓或系统的外貌
(13结构的稳定性指系统的完整性及系统组成部分间的关系。磨损、化学分解及拆卸都降低稳定性。 (14强度指物体抵抗外力作用使之变化的能力
(15运动物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。

(16静止物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。
(17温度指物体或系统所处的热状态,包括其他热参数,如影响改变温度变化速度的热容量。 (18光照度指单位面积上的光通量,系统的光照特性,如亮度、光线质量。
(19运动物体的能量是指能量是物体做功的一种度量。在经典力学中,能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。
(20静止物体的能量是指能量是物体做功的一种度量。在经典力学中,能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。
(21功率指单位时间内所做的功,即利用能量的速度。
(22能量损失指为了减少能量损失,需要不同的技术来改善能量的利用
(23物质损失指部分或全部、永久或临时的材料、部件或子系统等物质的损失 (24信息损失是指部分或全部、永久或临时的数据损失。
(25时间损失指一项活动所延续的时间间隔。改进时间的损失指减少一项活动所花费的时间
(26物质或事物的数量是指材料、部件及子系统等的数量,它们可以被部分或全部、临时或永久地改变。 (27可靠性指系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力
(28测试精度是指系统特征的实测值与实际值之间的误差。减少误差将提高测试精度。 (29制造精度是指系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差。
(30物体外部有害因素作用的敏感性是指物体对受外部或环境中的有害因素作用的敏感程度。
(31物体产生的有害因素指有害因素将降低物体或系统的效率,或完成功能的质量。这些有害因素是由物体或系统操作的一部分而产生的。
(32可制造性指物体或系统制造过程中简单、方便的程度
(33可操作性指要完成的操作应需要较少的操作者、较少的步骤以及使用尽可能简单的工具。一个操作的产出要尽可能多。
(34可维修性指对于系统可能出现失误所进行的维修要时间短、方便和简单
(35适应性及多用性是指物体或系统响应外部变化的能力,或应用于不同条件下的能力。
(36装置的复杂性指系统中元件数目及多样性,如果用户也是系统中的元素将增加系统的复杂性。掌握系统的难易程度是其复杂性的一种度量。
(37监控与测试的困难程度指如果一个系统复杂、成本高、需要较长的时间建造及使用,或部件与部件之间关系复杂,都使得系统的监控与测试困难。测试精度高,增加了测试的成本也是测试困难的一种标志。
(38自动化程度指系统或物体在无人操作的情况下完成任务的能力。自动化程度的最低级别是完全人工操作。最高级别是机器能自动感知所需的操作、自动编程和对操作自动监控。中等级别的需要人工编程、人工观察正在进行的操作、改变正在进行的操作及重新编程。
(39生产率指单位时间内所完成的功能或操作数
为了应用方便,上述39个通用工程参数可分为如下3类: 物理及几何参数:(1(12(17(18(21条。
技术负向参数:(15(16(19(20(22(26(30(31条。 技术正向参数:(13(14(27(29(32(39条。 负向参数(Negative parameters指这些参数变大时,使系统或子系统的性能变差。如子系统为完成特定的功能所消耗的能量(1920越大,则设计越不合理。
正向参数(Positive parameters指这些参数变大时,使系统或子系统的性能变好。如子系统可制造性(32指标越高,子系统制造成本就越低。
二、40个发明原理
三、阿奇舒勒矛盾矩阵的组成
阿奇舒勒将工程参数的矛盾与发明原理建立了对应关系,整理成一个39×39的矩阵,以便使用者查找。个矩阵称为阿奇舒勒矛盾矩阵。阿奇舒勒矛盾矩阵是浓缩了对大量专利研究所取得的成果,矩阵的构成非常紧密而且自成体系。阿奇舒勒矛盾矩阵使问题解决者可根据系统中产生矛盾的2个工程参数,从矩阵表中直接查

找化解该矛盾的发明原理,并使用这些原理来解决问题。下表是矛盾矩阵外形

矛盾矩阵的第12列和第21行分别为39个通用工程参数的序号和名称。第2列是欲改善的参数,第1行是恶化的参数。39×39的工程参数从行、列2个维度构成矩阵的方格共1521个,其中1263个方格中,每个方格中有几个数字,这几个数字就是TRIZ所推荐的解决对应工程矛盾的发明原理的号码。
45度对角线的方格,是同一名称工程参数所对应的方格(黑色带“+”的方格,表示产生的矛盾是物理矛盾,不在技术矛盾应用范围之内。-”方格表示没有找到合适的发明原理来解决问题,当然只是表示研究的局限,并不代表不能够应用发明原理。
四、查找阿奇舒勒矛盾矩阵

根据问题分析所确定的工程参数,包括欲“改善的参数”和欲“恶化的参数”,查找阿奇舒勒矛盾矩阵。假设欲改善的工程参数是加大“运动物体的重量”,随之恶化的工程参数是“速度”的损失,见上表。
首先沿“改善的参数”箭头方向,从矩阵的第2列向下查找欲“改善的参数”所在的位置,得到“1运动物体的重量”;然后沿“恶化的参数”箭头方向,从矩阵的第1行向右查找被“恶化的参数”所在的位置,得到“9速度”;最后,以改善的工程参数所在的行和恶化的工程参数所在的列,对应到矩阵表中的方格中,方格中有系列数字,这些数字就是建议解决此对工程矛盾的发明原理的序号,这4个号码分别是:28.1538这些号码就是40个发明原理的序号,对应到表3可得到发明原理:2抽取。8配重。15动态化。38加速氧化。
五、应用阿奇舒勒矛盾矩阵的步骤
应用阿奇舒勒矛盾矩阵解决工程矛盾时,建议遵循以下16个步骤来进行: 1、确定技术系统的名称。
2确定技术系统的主要功能
3对技术系统进行详细分解划分系统级别,列出超系统、系统、子系统各级别零部件,各种辅助功能 4对技术系统,关键子系统,零部件之间的相互依赖关系和作用进行描述
5定位问题所在的系统和子系统,对问题进行准确的描述。避免对整个产品或系统笼统的描述,以具体到零部件级为佳,建议使用“主语+谓语+宾语”的工程描述方式,定语修饰词尽可能少
6确定技术系统应改善的特性
7确定并筛选待设计系统被恶化的特性。提升欲改善特性的同时,必然会带来其他一个或多个特性的恶化,对应筛选并确定这些恶化的特性。恶化的参数属于尚未发生的,所有确定起来需“大胆设想,小心求证”。
8、将以上2步所确定的参数,对应表1所列的39个通用工程参数进行重新描述。工程参数的定义描述是一项难度颇大的工作,不仅需要对39个工程参数的充分理解,更需要丰富的专业技术知识。
9对工程参数的矛盾进行描述欲改善的工程参数、与随之被恶化的工程参数之间存在的就是矛盾。如果所确定的矛盾的工程参数是同一参数,则属于物理矛盾。
10对矛盾进行反向描述。假如降低一个被恶化的参数的程度,欲改善的参数将被削弱,或另一个恶化的参数被改善。
11查找阿奇舒勒矛盾矩阵表,得到阿奇舒勒矛盾矩阵所推荐的发明原理序号

12、按照序号查找发明原理汇总表,得到发明原理的名称。 13、按照发明原理的名称,对应查找40个发明原理的详解。
14将所推荐的发明原理逐个应用到具体的问题上,探讨每个原理在具体问题上如何应用和实现
15、如所查找到的发明原理都不适用于具体问题,需重新定义工程参数和矛盾,再应用和查找矛盾矩阵 16筛选出最理想的解决方案,进入产品的方案设计阶段
5.物理矛盾与分离原理
一、物理矛盾
TRIZ理论中,当系统要求一个参数向相反方向变化时,就构成了物理矛盾,例如,系统要求温度既要升高,也要降低;质量既要增大,也要减小;缝隙既要窄,也要宽等。这种矛盾的说法看起来也许会觉得荒唐,但事实上在多数工作中都存在这样的矛盾。
例:现在手机制造要求整体体积设计得越小越好,便于携带,同时又要求显示屏和键盘设计得越大越好,便于观看和操作,所以对手机的体积设计要求具有大、小两个方面的趋势,这就是手机设计的物理矛盾。
物理矛盾一般来说有2种表现:
一是系统中有害性能降低的同时,导致该子系统中有用性能的降低 二是系统中有用性能增强的同时,导致该子系统中有害性能的增强 二、解决物理矛盾的分离原理
对于物理矛盾的解决,TRIZ提供了4个分离原理:空间分离,时间分离,条件分离,整体与部分分离 分离原理简单说来可以归纳为4大分离原理和11种分离方法 物理矛盾的11种分离方法:
1相反需求的空间分离。从空间上进行系统或子系统的分离,以在不同的空间实现相反的需求。比如,矿井中,喷洒弥散的小水滴是一种去除空气中的粉尘很有效的常用方式,但是,小水滴会产生水雾,影响可见度。
为解决这个问题,建议使用大水滴锥形环绕小水滴的喷洒方式。
2相反需求的时间分离。从时间上进行系统或子系统的的分离,以在不同的时间段实现相反的需求。 比如,根据焊接的缝隙宽窄的变化,调整焊接电极的波形带宽,这样电极的波形带宽随时间是变化的,以获得最佳的焊接效果。
3系统转换1a。将同类或异类系统与超系统结合。
比如,多地震地区用电缆将各建筑物连接起来,通过各建筑物的自由摆动对地震进行监测和分析预报。 4系统转换lb。从一个系统转变到相反的系统,或将系统和相反的系统进行组合。 比如,为止血,在伤口上贴上含有不相容血型血的纱布垫。
5系统转换lc。整个系统具有特性“F”,同时,其零件具有相反的特性“一F”。
比如,自行车的链轮传动结构中的链条,其链条中的每颗链节是刚性的,多颗链节连接组成的整个链条却具有柔性。
6系统转换2。将系统转变到继续工作在微观级的系统。
比如,液体撒布装置中包含一个隔膜,在电场感应下允许液体穿过这个隔膜(电渗透作用 7相变1。改变一个系统的部分相态,或改变其环境。
比如,氧气以液体形式进行储存、运输、保管,以便节省空间,使用时压力释放下转化为气态。 8相变2。改变动态的系统部分相态(依据工作条件来改变相态
比如,热交换器包含镍钛合金箔片,在温度升高时,交换镍钛合金箔片位置,以增加冷却区域。 9相变3。联合利用相变时的现象。
比如,为增加模型内部的压力,事先在模型中填充一种物质,这种物质一旦接触到液态金属就会气化。 10相变4。以双相态的物质代替单相态的物质。 比如,抛光液由含有铁磁研磨颗粒的液态石墨组成。
11物理一化学转换。物质的创造——消灭,是作为合成一分解、离子化一再结合的一个结果。
比如,热导管的工作液体在管中受热区蒸发并产生化学分解。然后,化学成分在受冷区重新结合恢复到工作液体。
6.-场分析及76个标准解法
一、物-场分析
解决技术矛盾需要通过矛盾矩阵来找到相符合的发明原理,再根据原理进行发明创造。然而能迅速确定技术矛盾类型,才能在矩阵中找到相对应的发明原理,这需工作人员的经验和判断力,但在许多未知领域却无法确定技术矛盾类型,我们需要另一种工具引领我们找到技术矛盾的类型,于是TRIZ理论又引入了物-场模型。
-场模型是TRIZ理论中重要的问题描述和分析工具用以建立与已经存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型。在解决问题过程中,可根据物-场模型分析,来查找相对应问题的标准解法和一般解法。
物场是指物质与物质之间相互作用与相互影响的一种联系。比如,电铃的响声给了人一种信号,其中“电铃”,“人”属于“物质”的概念,那么“场”又是指什么呢?只要分析一下电铃的响声为什么会传到人的耳里,就会知道“空气的振动”是其中的原因。如果是在真空中,人是听不到电铃的声音的。即是说,在“电”
与“人”之间存在着一个“声场”。事实上,世界上的物体本身是不能实现某种作用的,只有同某种“场”发生联系后才会产生对另一物体的作用或承受相应的反作用。就科学领域来说,温度场、机械场、声场、引力场、磁场、电场,等等,是物场的具体存在形式
构成物场需要三要素:两个物质和一个场,其一般形式为:
-场分析是TRIZ对与现有技术系统相关问题建立模型的工具。技术系统中最小的单元由两个元素以及两个元素间传递的能量组成,以执行一个功能。阿奇舒勒把功能定义为两个物质(元素与作用于它们中的场(能量之间的交互作用,也即是物质S2通过能量F作用于物质S1,产生的输出(功能功能指系统的输出与系统的输入之间的正常的、期望存在的关系
我们可以定义一个函数:yF(x1x2x3,…,xn,其中y表示输出,x1x2x3,…,xn 表示输入,函数F表示功能。我们也可以用比较通俗的语言来描述功能,功能就是指用方法解决问题的过程
TRIZ理论中,功能有3条定律
(1所有的功能都可以最终分解为3个基本元素(S1S2F (2一个存在的功能必定由3个基本元素构成
(33个相互作用的基本元素有机组合将形成一个功能。
在功能的3个基本元素中S1S2是具体的,即是“物”(一般用S1表示原料,用S2表示工具F是抽象的,即是“场”这就构成了物-场模型。S1S2可以是材料、工具、零件、人、环境等;F可以是机械场(Me热场(Th、化学场(Ch、电场(E、磁场(M、重力场(G等。
例:自蒸汽机车发明后,人们越来越追求速度的提升。机车要有高速度,必须行驶在钢轨上,但机车轮子和钢轨之间却有摩擦力,虽然研究者们不断进行材料和技术革新,但一直存在的摩擦力却阻碍了机车速度进一步提升。机车和钢轨构成了一个系统,速度和能量的损失是发明中的问题,我们需一个功能来解决问题,机车和钢轨是2个物,我们需一个场来构成物-场模型。于是发明家引入磁场,令机车和钢轨间产生排斥力,使机车和钢轨分离,导致摩擦力减到最小值—趋近于零。这样机车浮于钢轨之上,可最大限度地使用能量提高速度。
在上例中,机车是S1,钢轨是S2,磁场是F,这就是一个典型的物-场模型。 根据对众多发明实例的研究,TRIZ理论将把物-场模型分为4类: -场模型分类
第一种模型是我们追求的目标,重点需要关注剩下的3种非正常模型,针对这3种模型,TRIZ理论提出了物-场模型的一般解法和76个标准解法。
二、76个标准解法
在物-场模型分析的应用过程中,由于所面临的问题复杂又包含广泛,物-场模型的确立、使用有相当的困难,所以TRIZ理论为物-场模型提供了现成模式的解法,称为标准解法,76个,标准解法通常用来解决概念设计的开发问题76个标准解决方法可分为5类:建立或破坏物质场;开发物质场;从基础系统向高级系统或微观等级转变;度量或检测技术系统内一切事物;描述如何在技术系统引入物质或场。发明者首先要根据物质场模型识别问题的类型,然后选择相应的标准方法解。
第一类标准解:不改变或仅少量改变系统
(1假如只有S1,应增加S2及场F,以完善系统3要素,并使其有效。
(2假如系统不能改变,但可接受永久的或临时的添加物,可以在S1S2内部添加来实现。
(3假如系统不能改变,但用永久的或临时的外部添加物来改变S1S2 是可以接受的,则加之。 (4假定系统不能改变,但可用环境资源作为内部或外部添加物,是可接受的,则加之。 (5假定系统不能改变,但可以改变系统以外的环境,则改变之。
(6微小量的精确控制是困难的,可以通过增加一个附加物,并在之后除去来控制微小量。
(7一个系统的场强度不够,增加场强度又会损坏系统,可将强度足够大的一个场施加到另一元件上,把该元件再连接到原系统上。同理,一种物质不能很好地发挥作用,则可连接到另一物质上发挥作用。
(8同时需要大的(强的和小的(弱的效应时,需小效应的位置可由物质S3 来保护。
(9在一个系统中有用及有害效应同时存在,S1S2不必互相接触,引入S3 来消除有害效应。 (10(9类似,但不允许增加新物质。通过改变S1S2来消除有害效应。该类解包括增加“虚无物质”,如:空位、真空或空气、气泡等,或加一种场。
(11有害效应是一种场引起的,则引入物质S3吸收有害效应。
(12在一个系统中,有用、有害效应同时存在,但S1S2必须处于接触状态,则增加场F2使之抵消F1的影响,或者得到一个附加的有用效应。
(13在一个系统中,由于一个要素存在磁性而产生有害效应。将该要素加热到居里点以上,磁性将不存在,或引入相反的磁场消除原磁场。居里点(Curie point又作居里温度(Curie temperatureTc磁性转变点。指磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度,是铁磁性亚铁磁性物质转变成顺磁性物质的临界点。低于居里点温度时该物质成为铁磁体,此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里点时,该物质成为顺磁体,磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为10-6。居里点由物质的化学成分和晶体结构决定。
第二类标准解:改变系统

(14串联的物-场模型:将S2F1施加到S3;再将S3F2施加到S1。两串联模型独立可控。 (15并联的物-场模型:一个可控性很差的系统已存在部分不能改变,则可并联第二个场。
(16对可控性差的场,用易控场来代替,或增加易控场。由重力场变为机械场或由机械场变为电磁场。其核心是由物理接触变到场的作用。
(17S2由宏观变为微观。
(18改变S2成为允许气体或液体通过的多孔的或具有毛细孔的材料。
(19使系统更具柔性或适应性,通常方式是由刚性变为一个铰接,或成为连续柔性系统 (20驻波被用于液体或粒子定位。
(21将单一物质或不可控物质变成确定空间结构的非单一物质,这种变化可以是永久的或临时的。 (22使FS1S2的自然频率匹配或不匹配。 (23F1F2的固有频率匹配。
(24两个不相容或独立的动作可相继完成。 (25在一个系统中增加铁磁材料和(磁场。 (26(16(25结合,利用铁磁材料与磁。 (27利用磁流体,这是(26的一个特例。 (28利用含有磁粒子或液体的毛细结构。
(29利用附加场,如涂层,使非磁场体永久或临时具有磁性。 (30假如一个物体不能具有磁性,将铁磁物质引入到环境之中。
(31利用自然现象,如物体按场排列,或在居里点以上使物体失去磁性。 (32利用动态,可变成自调整的磁场。
(33加铁磁粒子改变材料结构,施加磁场移动粒子,使非结构化系统变为结构化系统,或反之。
(34F场的自然频率相匹配。对于宏观系统,采用机械振动增加铁磁粒子的运动。在分子及原子水平上,材料的复合成分可通过改变磁场频率的方法用电子谐振频谱确定。
(35用电流产生磁场并代替磁粒子。
(36电流变流体具有被电磁场控制的黏度,利用此性质及其他方法一起使用,如电流变流体轴承等。 第三类标准解:传递系统
(37系统传递1:产生双系统或多系统 (38改进双系统或多系统中的连接。
(39系统传递2:在系统之间增加新的功能。 (40双系统及多系统的简化。
(41系统传递3:利用整体与部分之间的相反特性。 (42系统传递4:传递到微观水平来控制。 第四类标准解:检测系统。
(43替代系统中的检测与测量,使之不再需要。 (44(43不可能,则测量一复制品或肖像。
(45(43(44不可能,则利用两个检测量代替一个连续测量。
(46假如一个不完整物-场系统不能被检测,则增加单一或两个物-场系统,且一个场作为输出。假如已存在的场是非有效的,在不影响原系统的条件下,改变或加强该场,使它具有容易检测的参数。
(47测量引入的附加物。
(48假如在系统中不能增加附加物,则在环境中增加而对系统产生一个场,检测此场对系统的影响。 (49假如附加场不能被引入到环境中去,则分解或改变环境中已存在的物质,并测量产生的效应。 (50利用自然现象。例如:利用系统中出现的已知科学效应,通过观察效应的变化,决定系统的状态。 (51假如系统不能直接或通过场测量,则测量系统或要素激发的固有频率来确定系统变化。 (52假如实现(51不可能,则测量与已知特性相联系的物体的固有频率。 (53增加或利用铁磁物质或磁场以便测量。
(54增加磁场粒子或改变一种物质成为铁磁粒子以便测量,测量所导致的磁场变化即可。 (55假如(54不可能建立一个复合系统,则添加铁磁粒子到系统中去。 (56假如系统中不允许增加铁磁物质,则将其加到环境中。 (57测量与磁性有关现象,如居里点、磁滞等。 (58若单系统精度不够,可用双系统或多系统。
(59代替直接测量,可测量时间或空间的一阶或二阶导数。 第五类标准解:简化改进系统
从第一类解到第四类解的求解过程中,可能使系统变得更复杂,因为往往要引入新的物质或场;第五类解是简化系统的方法,以保证系统理想化。当从第一到第三类有了解以后,或解决第四类检测测量问题后,再回到第五类去解,这是正确的方法。

(60间接方法:①使用无成本资源,如:空气、真空、气泡、泡沫、缝隙等;②利用场代替物质;③用外部附加物代替内部附加物;④利用少量但非常活化的附加物;⑤将附加物集中到特定位置;⑥暂时引入附加物;⑦如原系统中不允许附加物,可在其复制品中增加附加物,包括仿真器的使用;⑧引入化合物,当它们起反应时产生所需的化合物,而直接引入这些化合物是有害的;⑨通过对环境或物体本身的分解获得所需附加物。
(61将要素分为更小的单元。 (62附加物用完后自动消除。
(63假如环境不允许大量使用某种材料,则使用对环境无影响的东西。 (64使用一种场来产生另一种场。 (65利用环境中已存在的场。 (66使用属于场资源的物质。 (67状态传递1:替代状态。 (68状态传递2:双态。
(69状态传递3:利用转换中的伴随现象。 (70状态传递4:传递到双态。
(71利用元件或物质间的作用使其更有效。
(72自控制传递。假如一物体必须具有不同的状态,应使其自身从一个状态传递到另一状态。 (73当输入场较弱时,加强输出场,通常在接近状态转换点处实现。 (74通过分解获得物质粒子。 (75通过结合获得物质。
(76假如高等结构物质需分解但又不能分解,可用次高一级的物质状态替代;反之,如低等结构物质不能应用,则用高一级的物质代替。
三、应用标准解法的步骤 以上的5级、18个子级、76个标准解法,给问题提供了丰富的问题解决方法,在物一场模型分析的基础上,可以快速有效地使用标准解法来解决那些在过去看来似乎不能解决的难题。
标准解法共76个,数量庞大,同时给使用者带来的是另一方面的难题,如何快速找到合适的标准解法?尤其是初学者,更显得是一头雾水,不知从何处下手。而且,不恰当的选择,将导致问题解决者走上弯路而且百思不得其解,浪费了时间和精力,从而降低应用76个标准解解决问题的效率。所以,厘清76个标准解法间的逻辑关系,掌握问题解决过程中标准解法的选择程序,是有效应用76个标准解法的必要前提。
应用标准解法来解决问题,可遵照下列四个步骤来进行:
1、确定所面临的问题类型。首先要确定所面临的问题是属于哪类问题,是要求对系统进行改进,还是要求对某件物体有测量或探测的需求。问题的确定过程是一个复杂的过程,建议按照下列顺序进行
1问题工作状况描述,最好有图片或示意图配合问题状况的陈述; 2将产品或系统的工作过程进行分析,尤其是物流过程需要表述清楚
3零件模型分析包括系统、子系统、超系统3个层面的零件,以确定可用资源
4功能结构模型分析是将各个元素间的相互作用表述清楚,用物一场模型的作用符合进行标记 5确定问题所在的区域和零件,划分出相关的元素,作为下步工作的核心 2、如果面临的问题是要求对系统进行改进。则: 1建立现有系统或情况的物一场模型;
2如果是不完整物一场模型,应用第一类标准解法中的1——88个标准解法; 3如果是有害效应的完整模型,应用第一类标准解法中的9——135个标准解法; 4如果效应不足的完整模型,应用第二类标准解法中的23个标准解法和标准解法第三类中的6个标准解法。 3、如果问题是对某件东西有测量或探测的需求,应用第四类标准解法中的17个标准解法。
4、当获得了对应的标准解法和解决方案,检查模型(实际是系统是否可以应用标准解法第5级中的17标准解法来进行简化。标准解法第5级也可以被考虑为,是否有强大的约束限制着新物质的引入和交互作用。
在应用标准解法的过程中,必须紧紧围绕系统所存在问题的最终理想解,并考虑系统的实际限制条件,灵活进行应用,并追求最优化的解决方案。很多情况下,综合应用多个标准解法,对问题的解决彻底程度具有积极意义,尤其是第5级的17个标准解法。
7.TRIZ理论的五级发明说
发明创造首先想到那些著名的发明成果,如爱迪生发明的电报机、电灯等,这些发明开创了一个新时代。其它大量各种形式的专利,包括发明专利、实用新型专利和外观设计专利等。其实现实生活中的发明与创造远非这些,它们形式各样,无处不在,其质量、层次也各不相同,小到一个椅子的简单改进,大到一个学科理论的创建,即使那些专利本身,在创新程度上也各不相同。在具体实现这些发明的过程中,基于它们各自的创新程度不同,对发明者在知识领域、经验、创新能力等方面的要求也各不相同。比如要改进一个牙刷的手柄,只要了解产品设计、材料、加工技术就可以了,而要发明一个电动牙刷,则还需要掌握专业的电机、控制技术等。
为了更好地组织和实施创新活动,一些专门从事发明研究的专家对不同形式的发明进行分类,并研究它们
各自的特点,以及相应的创新方法和技巧,目的就是为了更有效地实施创新。其中最为科学有效的发明分类方法,要数著名的TRIZ理论(发明问题解决理论它将发明按照新颖程度分为五个等级,深入分析和研究不同等级发明的特点,并开发出面向不同等级的科学创新方法和工具。
TRIZ理论定义的五个发明等级按照创新程度从低到高依次如下:
1级是最小型发明指那种在产品的单独组件中进行少量的变更,但这些变更不会影响产品系统的整体结构的情况。该类发明并不需要任何相邻领域的专门技术或知识。特定专业领域的任何专家,依靠个人专业知识基本都能做到该类创新。例如以厚度隔离减少热损失,以大卡车改善运输成本效率等。据统计大约有32%的发明专利属于第一级发明。
2级是小型发明。此时产品系统中某个组件发生部分变化,改变的参数约数十个,即以定性方式改善产创新过程中利用本行业知识,通过与同类系统的类比即可找到创新方案如中空的斧头柄可以储藏钉子等。45%的发明专利属于此等级。
3级是中型发明。产品系统中的几个组件可能出现全面变化,其中大概要有上百个变量加以改善,它需利用领域外的知识,但不需借鉴其它学科的知识。此类发明如原子笔、登山自行车、计算机鼠标等。约有19的发明专利属于第三等级。
4级是大型发明创造新的事物,需数千个甚至数万个变量加以改善的情境,它一般需引用新的科学知识而非利用科技信息,该类发明需综合其它学科领域知识的启发方可找到解决方案。大约有4%的发明专利属于第四级发明,如内燃机、集成电路、个人电脑等。
最高级是特大型发明,即第5。主要指那些科学发现,一般是先有新的发现,建立新的知识,然后才有广泛的运用。大约有0.3%的发明专利属于第五级发明。如蒸汽发动机,飞机、激光等。
平时我们遇到的绝大多数发明都属于第一、二和三级。虽然高等级发明对于推动技术文明进步具有重大意义,但这一级的发明数量相当稀少。而较低等级的发明则起到不断完善技术的作用。
针对以上五类发明,TRIZ理论提供了相应的创新方法和工具支持。TRIZ理论主要包括40条创新原理、76种发明问题标准解法和发明问题解决算法等创新工具。如果是解决第一和第二等级的简单发明问题,可采用解决技术矛盾的创新原理和解决发明问题的标准解法。如果是解决第三和第四等级的发明问题,就要用解决发明问题的标准解法和发明问题解决算法。如果是解决非常复杂的第五级的发明问题,则可采用发明问题解决算法,它提供了特定的算法步骤,能够帮助我们实现由复杂模糊的问题情境向明确的发明问题的转变。
通过以上对发明的分类可以看出,发明和创新看起来很困难,似乎是很遥远的事情,但其实大部分发明都是那些较低层次的创新,只要我们充分发挥自己的创新潜能,掌握科学的创新原理和方法,那么每个人都可以拥有自己的发明创造,为我们的五彩生活增添活力。
8.TRIZ理论中ARIZ算法研究与应用
TRIZ是由解决技术问题和实现创新开发的各种方法、工具组成的综合理论体系。TRIZ中包含了用于分析和解决问题的多种工具,主要有:
(139个通用的工程参数将各种冲突进行标准化归类,并采用40条发明原理解决技术冲突; (2物理冲突及分离原理;
(3用物质-场模型定义5类问题并建立对应的76个标准解; (4效应知识库在不同工程领域问题的关联互用; (5技术系统进化模式与成熟度预测; (6用于解决复杂问题的ARIZ算法。
TRIZ理论中的各种方法和工具在国内已开始应用于产品设计领域,基于TRIZ创新方法工具的计算机辅助创新软件Invention Tool 3.0已进入实用。ARIZTRIZ中最强有力的解决发明问题工具,专门用于解决复杂、困难的发明问题,但ARIZ本身过于复杂,不宜掌握,对使用者要求较高,ARIZ的应用远不及TRIZ其他方法工具那样广泛,且国内外的TRIZ辅助创新软件都没有包括ARIZ。随着国家创新战略的深入,企业对创新级别和深度的要求不断提高,有必要开展针对复杂问题创新方法工具的理论及应用研究。文中介绍了ARIZ的内容及应用方法,并提出了一些发展及改进ARIZ的构想。
1ARIZ概述
ARIZ最初由Altshuller1956年提出,经过多次完善才形成比较完整的体系,ARIZ是解决发明问题的完整算法,是TRIZ中最强有力的工具,集成了TRIZ理论中大多数观点和工具ARIZ的主导思想和观点如下:
(1冲突理论。
发明问题的特征是存在冲突,ARIZ强调发现并解决问题中的冲突Altshuller将冲突分为管理冲突、技术冲突和物理冲突管理冲突指希望取得某些结果或避免某些现象,需要做一些事情,但不知如何去做技术冲突总是涉及系统的两个基本参数ABA得到改善时,B变得更差;物理冲突涉及系统中的一个子系统或部件,并对该子系统或部件提出了相反的要求技术冲突可转化为物理冲突,物理冲突更接近问题本质
ARIZ采用一套逻辑过程,逐步将一个模糊的初始问题转化为用冲突清楚表示的问题模型 首先将初始问题用管理冲突来表述,根据TRIZ实例库中的类似问题类比求解; 无解则转化为技术冲突采用40条发明原理解决;

如问题仍得不到解决则进一步深入分析发现物理冲突
特别强调由理想解确定物理冲突的方法,一方面技术系统向着理想解的方向进化,另一方面物理冲突阻碍达到理想状态创新是克服冲突趋近于理想解的过程
(2克服思维惯性。
思维惯性是创新设计的最大障碍,ARIZ强调在解决问题过程中必须开阔思路,克服思维惯性,主要通过利TRIZ已有工具和一系列心理算法克服思维惯性。
①将初始问题转化为“缩小问题”(Mini-Problem和“扩大问题”(Maxi-Problem两种形式。“缩小问题”是尽量使系统保持不变,达到消除系统缺陷与完成改进的目的,“缩小问题”通过引入约束激化矛盾,目的是发现隐含冲突。“扩大问题”是对可选择的改变不加约束,目的是激发解决问题的新思路。
②强调应用系统内、系统外和超系统的所有种类可用资源。主要包括7种潜在的资源类型:物质、能量/场效果、可用空间、可用时间、物体结构、系统功能和系统参数,并且可用资源的种类和形式是随着技术的进步不断扩展的。
③系统算子:考虑将系统问题扩展,系统往往不是孤立存在的,系统包含子系统,并隶属于超系统,在过程上处于前系统和后系统之间,系统也包括过去状态和将来状态。系统算子方法考虑系统内问题是否可转移到所在超系统、前系统、后系统及系统的不同时间段。有时系统内难解决的问题在系统以外很容易解决。
④参数算子:考虑系统长度参数、时间参数,以及成本增大或减小可能出现的情况,目的是加强冲突或发现隐含问题。
⑤尽量采用非专业术语表述问题,因为专业术语往往禁锢人的思维。例如在“破冰船破冰”的惯性思维引导下,人们不会想到可以不用破冰而将冰移走。
(3集成应用TRIZ中大多数工具。
ARIZ集成应用了TRIZ理论中绝大多数工具,包括理想解、技术冲突理论、物理冲突理论、物场分析与标准解、效应知识库。对使用者有很高要求,必须可以熟练使用TRIZ理论其他工具。
(4充分利用TRIZ效应库和实例库,并不断扩充实例库。
ARIZ应用效应库解决物理冲突,并已有相应软件支持。搜索实例库,借鉴类似问题解决方案,并且每解决一个问题都要分析解决方案,具有典型意义及通用性的加入实例库。但不同问题的相似性判别、原理解特征分析、实例库分类检索方法还有待研究。
2ARIZ 85-AS详细步骤介绍
ARIZ有多个版本,ARIZ 85-AS是最具有代表性的版本。ARIZ 85-AS共有9个步骤。
1所示ARIZ的前5个步骤将初始问题转化为冲突并解决冲突,如果问题在前5步没有得到解决,步骤6重新定义问题并跳回到第一步,步骤7的作用是问题解的评价,步骤8由问题特解中抽取出可用于解决其他问题的通用解法,步骤9TRIZ专家分析ARIZ求解过程,以改进ARIZARIZ每个步骤包含许多子步骤,应用中不强调采用所有步骤,根据情况可跳过一些无关子步骤。详细子步骤介绍如下。
准备工作:搜集问题所在系统的相关信息。
(1收集并陈述问题相关案例,了解已尝试过但没有成功的解决方案
(2通过回答以下问题,定义问题解决后应达到的目的及能接受的最大成本 ①评价问题解决的技术和经济指标是什么? ②问题解决后带来的好处?
③要解决问题,技术系统哪些特性和参数必须改变? ④可以接受的成本是多少?
1.ARIZ流程图
步骤1:问题分析与表述。
该步骤:搜集技术系统相关信息,定义管理冲突,分析问题结构,以“缩小问题”的形式表述初始问题。 (1按照如下文本形式,表述技术系统。

技术系统的主要目的是 ,主要子系统包括 ,技术系统和它的主要子系统的有用功能包 ,有害功能包括
(2回答如下问题,判断问题是常规问题还是冲突问题,常规问题不需应用ARIZ ①应用已知方法提高有用功能,有害功能是否同时提高? ②消除或减弱有害功能,有用功能是否同时减弱?
如果两个问题答案都是否定的,则是常规问题,不需应用ARIZ (3采用管理冲突和“缩小问题”形式表述原问题
“缩小问题”模板:如何通过系统最小的改动实现有用功能消除有害功能,或如何通过系统最小改动消除有害功能并不影响有用功能。
(4图形表示“缩小问题”的结构。根据有用功能有害功能的相互作用关系,分为点结构、成对结构、网状结构、线结构、星形结构等,图2为几种结构的表示方法。复杂结构的“缩小问题”简化为标准的点结构,复杂结构问题分析理论还不成熟,是现在TRIZ研究的热点之一。

(5TRIZ实例库应用,寻找是否可利用类似问题解。
(6问题发散。假设初始问题不可能解决,应用系统算子,考虑在超系统、前系统、后系统及系统的不同时间段寻找替代解决方案,达到同样目的。问题解决则转到步骤7
步骤2:系统分析与冲突表述
该步骤分析问题所在技术系统各要素,构建技术冲突表述问题,并尝试采用发明原理与标准解法解决技术冲突。详细子步骤如下:
(1陈述问题所在技术系统的主要要素:包括输入原料要素、工具要素、辅助工具要素和输出产品要素 (2通过分析系统要素作用过程,发现冲突。冲突常发生在工具、辅助工具要素作用于原料要素过程中。 (3根据技术冲突的两种形式,构建技术冲突TC1TC2 TC1:增强有用功能,同时增强有害功能; TC2:降低有害功能,同时降低有用功能;
(4如果冲突涉及到辅助工具要素,可尝试去除辅助工具要素构建技术冲突(TC3
(5确定冲突,选择合适的技术冲突(TC1TC2TC3来表述问题(原则是解决哪一个冲突可更好地实现系统主要功能。尝试用冲突矩阵与40条发明原理解决技术冲突,冲突解决则转到子步骤7
(6采用参数算子方法,加强冲突,直到原问题出现质变出现新的问题,并重新分析问题
(7构建技术冲突的物质-场模型,尝试用标准解法解决问题。如果技术冲突得不到解决,继续步骤3 步骤3:确定理想解和物理冲突。
确定最终理想解,发现阻碍实现理想解的物理冲突。 (1结合设计草图,定义操作区域、操作时间
(2定义理想解1在不使系统变复杂的情况下,实现有用功能,并不产生和消除有害功能,并不影响工具要素有用行动的执行能力
(3加强理想解引入附加条件,不能引入新的物质和场,应用系统内可用资源实现理想解 ①列出系统内所有可用资源清单
②选择一种资源(X资源作为利用对象。依次选择冲突区域内的所有资源,选用的顺序为工具要素、其他子系统的资源、环境资源、原材料要素和产品;
③思考利用X资源如何达到理想解,并思考如何能够达到理想状态(X资源可作为假想冲突元素可具有相反的两种状态或属性,不必考虑是否可实现
④遍历所有资源以后,选择一个最可能实现理想解的X资源作为冲突元素
(4表述物理冲突物理冲突模板:在操作空间和时间内,所选X资源应具有某一状态以满足冲突一方,应具有相反的状态以满足冲突另一方。
(5构建理想解2。所选X资源在操作时间和空间内,具有相反的两种状态或属性。 (6尝试解决理想解2指出的问题,如果问题没有解决,选择另外一种资源。 步骤4:可用资源分析。
在步骤3系统内资源分析的基础上,进一步拓展可用资源的种类和形式(包括派生资源

(1使用物质资源的混合体来解决问题。
例如稀薄的空气可以看作是空气与真空区的混合体,并且真空是一种非常重要的物质资源,可以与可利用物质混合产生空洞、多孔结构、泡沫等。
(2应用派生资源
(3将产品作为一种可用资源,常见如下形式:①产品参数和特性改变;②产品暂时改变;③多层结构 (4应用超系统资源
(5使用场资源和场敏物质,典型的是磁场和铁磁材料、热与形状记忆合金等。 (6在应用新资源的情况下,重新考虑采用标准解解决问题
(7经过以上步骤问题仍未解决,进入步骤5应用TRIZ知识库,经过以上分析步骤,问题表述更接近问题本质,有助于问题解决。
步骤5:应用TRIZ知识库(包括实例库、效应、分离原理等解决物理冲突。 (1采用类比思维,参考ARIZ已经解决的类似问题的解决方案
(2应用效应库解决物理冲突,新效应的应用常可获得跨学科高级别的发明解。 (3尝试应用分离原理解决物理冲突 步骤6:转换或替代问题。
问题未解决的重要原因是发明问题很难得到正确表述,解决问题过程中经常需要修改问题表述 (1问题解决则跳转到步骤7
(2问题没有解决,返回步骤1,分析初始问题是否可分为几个小问题,重新分析确定主要问题。 (3检查步骤2中冲突要素分析是否正确,是否可以选择其他产品或工具要素 (4选择步骤2中的其它冲突表述TC1TC2TC3
步骤7:原理解评价,主要目标是检查解决方案的质量。
(1检查每一种新引入的物质或场,是否可以用已有物质和场代替 (2子问题预测:预测解决方案会引起哪些新的子问题
TRIZ冲突的解分两类:①离散解彻底消除了技术冲突,或新解使得原有技术冲突已不存在②连续解新解部分消除了冲突,但冲突仍然存在,不断地消除冲突的同时产生一系列新冲突,这些冲突构成冲突链。
(3方案解评估,主要采用如下评价标准 ①是否很好实现了理想解1的主要目标; ②是否解决了一个物理冲突; ③方案是否容易实现;
④新系统是否包含了至少一个易控元素如何控制所有标准都不满足则回到步骤1 (4检索专利库检查解决方案的新颖性 步骤8:原理解利用。
原理解具体工程实现方法,以及评价该方法是否可应用于其它问题 (1定义改变:定义包含改进系统的超系统应如何改变
(2可行性分析:检查改进后的系统和超系统是否可以按新方式工作 (3考虑应用解决方案采用的原理解决其他问题 ①陈述解法的通用原理;
②考虑该解法原理对其他问题的直接应用; ③考虑使用相反的解法原理解决其他问题。 步骤9:对全过程合理性的分析。
主要是面向TRIZ专家,用于评估改进ARIZ
(1将问题解决实际过程与ARIZ的理论过程比较,记下所有偏离的地方。
(2将解决方案与TRIZ知识库比较,若TRIZ知识库未包含该解决方案的原理,可在ARIZ修订时扩充。 3、工程实例
中药滴丸滴制成形烘干后,需计数装瓶。国内应用比较广泛的是滚筒式滴丸包装机,实现了滴丸计数,灌装,封瓶的全自动操作。其技术核心及难点在于如何实现滴丸计数及排粒。如图3所示滴丸装载在料仓中,随着滚筒的旋转,滴丸在定量板(如图4所示的运载下,每100粒一批,通过槽轮排粒保证定量板上所有药粒通过漏斗被灌入药瓶之中。图4所示为定量板,图5为槽轮排粒示意图。光电计数器检测定量板是否布满药粒,没有布满的装瓶后要被剔除。
缺点:定量板布粒孔数量一定,灌装量柔性小;槽轮排粒机构复杂,振动噪声大;使用光电传感器多。 应用ARIZ改进滴丸包装机,首要解决的问题是实现灌装柔性化 准备工作:
(1搜索现有丸剂包装机方案,都没有解决灌装柔性化这一问题,且没有可借鉴失败方案。 (2确定改进系统应达到的目的。
①问题解决后将可调整装瓶的药粒数,改善排粒。

②问题解决后必须保证计数的准确性,并保证可将药粒排出,不影响后续工序。 ③新方案应不增加系统的复杂性。

步骤1:问题分析与表述。
(1该系统的主要功能是实现药粒的计数,并将药粒排出。系统主要部件包括滚筒、定量板、槽轮、料仓、光电传感器。
(2问题:现有系统定量罐装无法实现柔性化生产,初步判断存在冲突属于发明问题。 (3管理冲突和“缩小问题”形式表述原问题。
管理冲突:需要调整药粒装瓶数,现有系统无法实现。“缩小问题”在尽量少改变现有系统的条件下,实现柔性化罐装。
(4问题属于简单的点结构问题。
(5搜索TRIZ发明实例库,没有找到类似问题可参考。
(6问题发散:滴丸包装机根据工序可分为计数排粒,装瓶,压盖3个子系统。转移问题得到初步方案:排粒必须在原子系统内实现,计数可考虑后续装瓶工序前实现。
步骤2:系统分析与冲突表述。
(1陈述技术系统各要素。输入原材料:药粒;工具要素:滚筒;辅助工具要素:定量板、槽轮、光电计数器;输出产品:规定数量的药粒。
(2冲突要素:定量板,定量板固定数量药粒孔阻碍调整灌装数量。 (3构建技术冲突。
TC1:滚筒安装定量板,实现了药粒的计数与排粒,妨碍了调整灌装药粒数。 TC2:滚筒不安装定量板,无法调整灌装数量,更无法实现计数。 (4TC1可以更好地表述问题,选择TC1为要解决技术冲突。
(5应用40条发明原理解决冲突,由发明原理15“动态化”得到原理解,通过更换定量板,调整灌装数,但在定量板面积不变的情况下不能增加灌装药粒数,只能减少。且定量板曲率半径必须与滚筒半径相等,加工难度大。此原理解不采用。
步骤3:理想解确定和物理冲突。
(1冲突区域:定量板、滚筒、槽轮。冲突时间:从布粒到排粒。
(2陈述改进后系统理想状态:不影响系统灌装计数和增加系统复杂性,并可实现调整装瓶药粒数。 (3首先选择定量板作为改进对象,考虑利用定量板如何达到理想状态。
(4构建宏观物理冲突:为实现计数定量板的药粒孔数为定量,为调整装瓶数药粒孔数为可调量,定量板必须具有药粒孔数固定和可调两种属性。
(5应用分离原理和标准解,无法解决该物理冲突,返回本步骤中(3选择其他组件作为改进对象。采用滚筒作为利用对象,构建宏观物理冲突:滚筒必须安装定量板以实现布粒和计数;安装定量板无法调整灌装数,滚筒必须不安装定量板采用其它结构实现调整灌装数。再返回本步骤中(5应用分离原理,将滚筒的布粒和计数功能分离,计数功能可考虑在后续工序实现。滚筒只实现布粒功能不需安装定量板和光电传感器,采用图6所示结构,在滚筒上直接布置布粒孔。在后续工序中实现计数,如图7所示,在灌装前漏斗入口加装光电传感器实现计数。跳转到步骤7验证原理解的可行性。

步骤7:原理解评价。
(1检查改变。改进后方案未引入新的物质和场,去掉定量板,调整了光电传感器位置,槽轮需重新加工。 (2子问题预测新方案可能引出的主要问题是:滚筒需定期拆卸清洗药粒孔(原来只需拆卸定量板采用槽轮排粒不仅加工困难,槽轮和滚筒交错不易拆卸,返回到步骤2解决该子问题。
步骤2:系统分析与冲突表述。 (1构建技术冲突表述问题。
TC1:采用槽轮,实现排粒,但产生噪声和振动,使滚筒拆卸困难。
TC2:去掉槽轮,消除了振动和噪声,简化结构使滚筒易于拆卸,但却不能保证排粒。 (2应用40条发明原理解决冲突。
TC1不易解决,选择TC2为要解决的技术冲突。应用发明原理28(机械系统替代、发明原理29(气体与液压结构,产生了一种新的方案,即用气体排粒方式代替机械排粒方式。高压气体通过气管进入预订位置,通过
气针对药粒进行排粒灌装。
气针如图7所示,设置在布粒滚筒的内腔,每一个通道对应一个排粒气针。跳转到步骤7重新验证原理解。 步骤7:原理解评价。
(1检查改变:新方案引入了新物质高压气体,但在后续工序采用了气动元件,整个系统已有气源,并不增加系统复杂性。
(2子问题预测:没有新问题出现。 (3原理解评价。
①新方案实现了系统主要功能; ②新方案解决了一个物理冲突;
③新方案降低了结构复杂性,易于工程实现。
采纳原理解,改进设计后的中药包装机解决了原设计存在的主要问题。
步骤8、步骤9主要是由TRIZ专家分析总结问题解决过程和方案解,以改进和完善ARIZ 4、结束语
ARIZ包含了TRIZ理论的大多数观点和工具,给出了解决复杂问题的完整流程,发展了TRIZ理论。但根据TRIZ的成熟度理论,ARIZ还处于婴儿期,其理想状态是找到一种适用于大多数复杂问题的分析解决方法。这是很难实现的,因为人类解决问题的过程很难描述清楚。现阶段ARIZ的主要问题及改进方向如下
(1TRIZ主要是基于知识与经验的创新方法理论ARIZ首次采用系统化的分析推理过程引导人类的创新思维,在此基础上应进一步结合其它领域关于问题分析、知识表示、逻辑推理的相关研究成果,完善ARIZ的分析推理决策过程。
(2产品设计中会遇到各种形式的问题,要实现通用的问题解决方法,首先要提供通用的问题表示及分析方法,并在此基础上划分问题类型,研究不同种类问题的解决方法
(3ARIZ较适用于解决详细设计阶段和改进设计遇到的问题,针对概念设计阶段问题的理论方法有待研究 (4复杂问题往往包含多个冲突,今后应在TRIZ冲突理论基础上研究如何解决多冲突问题 (5改进ARIZ使其应用更加方便,并开展软件实现方法研究。
虽然TRIZ还处于发展中,但其成熟部分已成功地解决了设计中很多难题,得到越来越多企业认同,随着TRIZ的发展和推广,必将加强企业在技术创新中的主体地位,推动技术创新,提高企业在市场上的竞争力。
创新问题解决理论-TRIZ研究综述
一、历史回顾:TRIZ的发展主要分为以下几个阶段:
(11946~1980Altshuller创建了TRIZ的理论基础,并建立了TRIZ的一些基本概念和分析工具。 (21980~1986TRIZ开始得到公众注意,研究队伍不断扩大,TRIZ学术研讨会开始召开,TRIZ学校得以建立,并开始了在非技术领域的应用探索。TRIZ研究资料大量累积,但质量良莠不齐。
(31986~1991年。1986年开始,Altshuller研究兴趣转移,他的学生继续对TRIZ理论进行研究和推广。随着TRIZ应用实践的丰富,传统TRIZ理论暴露出很多不足和缺陷,对TRIZ的改进和提高开始活跃。
(41991以后。冷战结束使许多TRIZ专家移居欧美,在市场经济高度发达的环境中,TRIZ获得了新的生命力,受到质量工程界,产品开发和管理人员高度重视。摩托罗拉,波音,克莱斯勒,福特,通用电气等世界级大公司已利用TRIZ理论进行产品创新研究,并取得了很好效果。很多大学开设了TRIZ课程,用于培养学生的创新思维。进入21世纪,TRIZ的发展和传播处于加速状态,研究TRIZ的学术组织和商业公司增多,TRIZ正处于发展黄金时期。TRIZ正从产品开发等传统技术领域向企业管理,政治,教育,等非技术领域急速扩展。
二、古典TRIZ理论
为讨论方便,把TRIZ理论分为古典TRIZ现代TRIZ,分别对应于在前苏联发展时期和西方发展时期。 1.古典TRIZ的理论基础
通过对大量专利的研究比较,Altshuller发现仅有1﹪的解决方案具有原创性,其余都是对已知方案或概念在新领域的应用。不同技术领域有着相同理论模型的问题,往往解决方案类似,而且解决方案具有可传递性。这说明,我们遇到的大多数问题都存在已知的解决方案。在分析专利的基础上,Altshuller总结出了古典TRIZ的四大理论基础:创新问题定义,创新模式,创新等级划分和技术系统演化模式
(1创新问题(Definition of an Inventive Problem TRIZ把人类需要解决的问题分为两类,一类是解决方案已知,只需按固定步骤即可解决,属于常规问题。另外一类则是某一关键解决步骤或解决方案未知,存在冲突,属于创新问题,TRIZ就是解决创新问题的理论。
(2创新模式(Patterns of Invention 解决相同理论模型问题的创新解决方案会重复使用,TRIZ中,这些解决方案称为创新模式把这些创新模式建立数据库,可缩短类似问题的解决时间,缩短创新周期
(3创新等级划分(Levels of Invention 对所研究问题进行分类是科学研究的通用方法。通过对专利中大量解决方案的考察和方案所需知识的分析研究,TRIZ把创新问题分为五个等级。
①解决方案明显,属于常规设计问题,可利用个人的专业知识解决,大约32﹪的问题属于这一级。TRIZ
理论认为该等级不属于真正的创新。
②对技术系统的少量改进,所需知识仅涉及到单一工程领域,常利用折衷设计思想降低技术系统内相关矛(contradictions的危害性,大约45﹪的问题属于此等级。
③对技术系统的根本改进,所需知识涉及不同工程领域,设计过程必须解决矛盾18﹪的问题属此等级。 ④设计新一代系统,利用全新的工作原理来完成技术系统的主要功能,需要不同科学领域的知识,大约4﹪的问题属于此等级。
⑤真正的科学发现,对新系统本质上的先驱式的革新,所需知识涉及到整个人类已知范畴,只有1﹪的问题属于此等级。TRIZ理论认为等级25为真正的创新。
需要说明的是,创新问题等级划分基于对专利的统计分析,判断具体创新问题属于哪一等级依赖于人的主观性和时间,不能靠简单计算决定,而且这个问题本身并不重要。因此我们说,等级划分的理论意义大于其实践意义。Altshuller认为TRIZ理论对于等级234作用更大,效果最好
(4技术系统演化模式(patterns of evolution 相对于生物系统和经济系统而言,对技术系统的进化研究刚刚起步,其实,技术系统也如生命系统一样处于不断地进化之中,并遵循其独特的规律。Altshuller总结出了技术系统演化的模式(规律,用于指导产品开发创新,进行市场预测等。系统演化模式是TRIZ理论的总纲。
①技术系统有自己的生命周期,分为孕育,产生、成长、成熟、退出几个阶段 ②技术系统向增加理想化水平或提高理想度的方向进化
③技术系统不同部件/子系统之间的进化并不同步,这是导致矛盾的主要原因; ④技术系统演化过程中动态性和可控性逐渐增加 ⑤技术系统的功能不断增加导致系统复杂性增加,随之集成度增加,系统得以简化,此过程不断交替进行 系统部件的匹配与不匹配交替出现
⑦由宏观系统向微观系统进化,增加场资源的利用; 系统不断增加自动化程度,逐渐减少人的介入
与创新问题等级划分一样,技术系统演化模式也具有统计规律,这些规律并没有经过严格的逻辑证明,有些甚至是研究人员的直觉,因此不能等同于物理,数学等学科中经过严密论证的科学定律。不过,TRIZ中这些进化模式都经过大量专利分析验证,对我们理解技术系统的本质,预测其发展走向具有重要意义。每条进化模式下面都发展出很多子进化路线,利用进化定律解决问题时,可根据问题的特点,选择不同的进化路线。
2.古典TRIZ的基本概念
著名的TRIZ专家Savransky博士认为,矛盾(contradiction,演化(evolution,资源(resources和理想度(ideality概念是TRIZ理论的基石。演化主要指技术系统的演化模式,即技术系统一直处于进化之中并遵循固有规律,比较容易理解,我们主要对矛盾,资源和理想度概念进行介绍。
(1理想度 (Ideality 理想度是TRIZ最重要的概念之一,也有学者称其为理想化水平。技术系统向提高理想度的方向进化是最重要的一条进化模式,它为创新问题的解决指明了努力方向。
理想度概念的应用包括:理想系统(、理想过程、理想资源、理想方法、理想机器和理想物质等,如理想机器指没有质量、没有体积,但能完成所需工作的机器;理想物质指没有物质但功能却得以实现。
理想度的定义:理想度=总功能F
总成本C式中:Ideality:理想化水平,(useful function:系统有益功能之和,(harmful function:系统有害功能之和。从公式可以看出,技术系统的理想化水平与有益功能之和成正比,与有害功能之和成反比,当分子增加,分母减小时,系统的理想化水平提高,直至完全达到理想状态,达到理想状态的系统称为理想解(IFR Ideal Final Result解决创新问题很重要的一步就是分析系统的理想解是什么,虽然完全理想化的系统不存在,但寻求理想解仍然是一种强有力的工具,在创新过程中起着重要作用。
(2矛盾(或者冲突(contradiction 辩证法认为矛盾无处不在,是事务发展的基本动力,TRIZ理论的矛盾概念也来源于斯。从广义上讲,矛可分为自然、社会和工程矛盾三类TRIZ主要研究工程矛盾,并把其分为技术矛盾和物理矛盾两类。
1 技术矛盾示意图
技术矛盾是指一个操作(action同时导致有益和有害两种结果,也可指有益作用的引入或有害效应的消除
导致一个或几个子系统或整个系统恶化。技术矛盾的表现形式为一个系统中两个子系统之间的矛盾,一般涉及到两个参数AB,即当A得到改善时,B则变得恶化。技术矛盾的例子很多,例如,增加系统重量,提高稳定性,则降低其移动速度。图1为技术矛盾示意图,传统解决技术矛盾的方法是折衷设计法AB取不同值时得到不同的折衷方案,但是不能从根本上消除参数AB的矛盾。
物理矛盾是指为了实现某种功能,对一个子系统或元件具有互相矛盾的状态要求。物理矛盾常表现为一个子系统中有益功能加强的同时导致该子系统有害功能的加强,或者一个子系统中有害功能的降低同时导致该子系统有益功能的降低。例如,软件功能要完善可以处理复杂事务,同时要易于使用,二者之间存在物理矛盾。
需要强调的是,物理矛盾是问题的核心矛盾,也是最尖锐的矛盾,必须加以解决。另外,技术矛盾的存在往往隐含着物理矛盾,并可以转化为物理矛盾
(3资源 (resources TRIZ理论认为,任何没有达到理想状态的系统都有可用资源。资源可分为自然资源、时间资源、空间资源、系统资源、物质资源、能量/场资源、信息资源和功能资源八类。从问题解决的角度又可分为系统内和系统外资源两类。对资源进行分类,详细分析和深刻理解是解决创新问题的有效途径。
TRIZ解决创新问题的基本思路是深入分析问题的基本状况,结合系统演化模式来确认问题的理想解和系统的矛盾,然后找到可用资源消除矛盾从而解决问题。TRIZ理论认为创新问题的核心是解决矛盾,没有矛盾的问题不是创新问题。
3.古典TRIZ的主要方法和工具
(1矛盾矩阵(Contradiction Matrix和创新原理(Inventive Principle 为消除技术矛盾,必须找到形成技术矛盾的工程参数。在研究专利的基础上,Altshuller总结出39个通用工程参数来描述技术矛盾和40条创新原理来消除技术矛盾,从而创建了矛盾矩阵。矛盾矩阵为一40×40阵,第一行代表39个需要改进的技术参数,第一列代表39个引起恶化的技术参数,行与列的交叉处构成技术矛盾,并列有解决技术矛盾所推荐的创新原理序列号。当针对具体问题确认了一个技术矛盾后,根据对矛盾的描述选择通用工程参数,由工程参数在矛盾矩阵中的位置选择可用创新原理来消除矛盾。表1为矛盾矩阵的一部分,参数3为恶化参数‘运动物体的长度’,5为优化参数‘运动物体的面积’,二者产生矛盾,推荐解决原理为41415,和16号创新原理。
1 矛盾矩阵示意图
对于物理矛盾,TRIZ采用分离原理来解决,主要有从时间、空间上分离,部分与整体分离,按条件分离四类解决方法
(2物质场分析模型(Substance-Field Analysis76个标准解(Standard Solution 技术系统是功能的实现,物质场模型就是分析系统功能的工具。TRIZ认为所有的功能都可以拆分为三个基本元件,一个功能必须同时具有三个基本元件才能存在,三个基本元件的组合构成一个功能。三个基本元件分别为两种物质S2S1和物质间相会作用的场F(field。因此功能可以这样描述:物质S2通过场F作用于物质S1,图2(a为其示意图。TRIZ中的物质可以是任何复杂程度的对象,如茶杯,轿车,宇宙飞船等,场是能量的总称,如核能,机械能,热能,电磁能等。
2 物质场模型示意图
根据物质场模型可以对系统功能进行详细分析,如功能三元件是否完备,是否有有害功能存在等。图2(b所示,物质S2S1.1 产生有益功能的同时,对物质S1.2产生有害功能,功能需要改善。在模型分析的基础上,TRIZ给出了76个标准解来解决技术系统的功能缺陷问题,例如功能元件缺失、有害功能、过度功能和不充分功能等情况。标准解共分为5类:①构建或破坏物质场;②开发物质场;③向超系统或微观系统转变;④检查与测量;⑤描述如何引入物质或场
物质场分析模型是最简单和最受欢迎的TRIZ工具之一,RLI公司的总裁Kowalick认为Altshuller最伟大的发现就是发现功能的三元件原理,这足以让他获得诺贝尔奖。
(3创新问题解决算法(ARIZAlgorithm to solve an inventive problem ARIZ是俄语创新问题解决算法的词头缩写,它是TRIZ的一种重要工具,是创新问题解决的完整算法,TRIZ中的很多概念都集成在ARIZ里面。该算法采用一套逻辑过程逐步将初始问题程式化,不断对问题进行细化,到找到问题解决方案。一般而言,只有1﹪的创新问题才能用到ARIZ,大多数的技术创新问题都可以应用TRIZ的各个工具分别解决。ARIZ是对创新问题的系统化思考,它不是通常意义上的方程式。
直到1986Altshuller本人一直控制着ARIZ的开发和版本公布,不允许别人涉及。ARIZ85CAltshuller
自己开发的最后一个版本,后来,其他TRIZ专家和商业公司陆续推出ARIZ的新版本,如ARIZKE-89/90ARIZSMVA91(EARIZ2000。现在,ARIZ的一些早期版本已经不再使用。ARIZ每一个版本都是对前面版本的提高和改进,其解决问题的基本思路一致,只是步骤有所不同。
(4科学和技术知识效应库(Scientific and Technical Effect Database 效应是不同科学领域里的一些自然定律,如热胀冷缩是典型的物理效应。专利研究显示,很多创新方案就是在特定工程领域应用没有使用过的自然效应得到的。一般而言,一个工程人员只能掌握100个左右的效应,而自然界的效应总数却超过10000个。
为帮助工程人员更好地应用效应解决创新问题,TRIZ创建了知识效应库。TRIZ中,效应被当作“黑箱”系统,没有内部结构,不能进一步分解,只对特定输入产生特定响应。效应的排列依据功能原则,而不是传统的技术领域排列,工程人员首先决定创新问题需要解决的功能,然后根据相应功能很容易选择所需要的效应由于研究人员对本专业以外的领域知识往往不太熟悉,这种新的组织方式可大大缩短所需效应的搜索时间,提高效应库的使用效率。古典TRIZ效应库集中了物理、化学和几何学等方面的效应,对1980年代效应库应用的统计显示,它们之间的应用频率之比为90.80.2。目前成熟的TRIZ商业软件集成的效应超过6000个。
三、古典TRIZ的发展 1.古典TRIZ理论的缺陷
古典TRIZ诞生于前苏联计划经济时代,缺乏成熟商业实践,本身有很多不足和缺陷,总结起来主要有: (1理论不严谨,结构松散和复杂
TRIZ发展有点类似于自由软件LinuxTRIZ的使用者可根据自己的需要和经验任意修改TRIZ理论,每个TRIZ大师都力图构建自己的TRIZ理论体系,这从某种程度上发展了TRIZ,但也带来了某些混乱。例如,很多TRIZ工具没有集成为一个整体系统;不同的创新问题需要不同的处理方式,但是如何选择TRIZ特定工具来解决特定问题,TRIZ并没有给出清晰的建议;TRIZ工具不支持创新问题解决的某些阶段;各种方法和工具之间存在大量重叠交叉现象等。TRZI的自由化发展虽然说明他的生命力,也证明了其不成熟的一面。
古典TRIZ理论松散,结构复杂的特点,导致其学习成本居高不下,一俄罗斯TRIZ专家曾指出,需20年的学习和实践才能真正掌握TRIZ精髓。显然古典TRIZ很难适应竞争激烈的商业社会,对其进行简化势在必行。
(2工具和方法的不完善
TRIZ的很多工具功能非常强大,但是也存在很多缺陷。例如,当今世界电子化特点越来越明显,能量场应用越来越多,而机械特征相对减弱,要求技术系统能与环境和谐共处,设计中的风险和安全受到更多关注,面对这些新的变化,古典TRIZ矛盾矩阵所能提供的帮助很有限,需增加新的通用技术参数和创新原理描述如安全、噪声、环境等新技术因素。
另外,效应库缺乏描述信息技术和生物技术的效应;ARIZ存在版本太多,解决问题步骤冗长,学习界面不够友好,产生的解决方案没有可选择性等不足;物质场分析模型可用于加速解决方案的寻找,但其本身具有不完备性,单独应用SF模型,有时候不能得到理想的解决方案,另外,该模型描述系统多个功能时并不方便。
2.对古典TRIZ的改进与提高
古典TRIZ的缺陷和不足正是现代TRIZ理论的发展方向。大批移居西方国家的TRIZ专家,在传播TRIZ论的同时与西方学者一起着手对古典TRIZ的缺陷进行改进。
(1完善理论体系,增加系统严谨性
这方面的提高主要有:发展集成工具使得所有创新问题可采用相同的处理路径;研究开发新的TRIZ工具,使TRIZ支持创新问题解决的各个阶段,例如问题分析和格式化,功能分析和裁剪,效果测试、执行等;进一步结构化和扩展TRIZ知识效应库,增加信息技术和生物技术成果;推出结构严谨,包容广泛的ARIZ新版本。
(2主要理论工具的改进 ①矛盾矩阵 2000年开始,Creax公司和Ideation International公司的科学家共同合作,1985年到2002年的150000个专利进行了分析,在此基础上,推出了2003版面向工程领域的矛盾矩阵,新矩阵在形式和内容上都得到更新,通用技术参数增加到48个,补充了37个组合创新原理,应用更加方便,与特定问题的联系也更紧密。另外,面向软件领域和商业领域的矩阵也在发展之中。虽然新版矛盾矩阵的形式和内容变化很大,但专利分析结果证明,Altshuller提出的TRIZ基本原理并没有过时。
②物质场模型和ARIZ RLI公司的Leonardo da Vinci分部针对物质场分析模型的不完备性,提出了新物质场三元分析法-TriadsTriads把系统功能定义为三个物质的相会作用,即使能物质,主动物质和被动物质,主动物质通过使能物质作用于被动物质,每两个物质之间的作用可以看作是古典TRIZ的物质场模型。另外,该公司还开发了八个问题解决算法,用于简化古典ARIZ的问题解决步骤。采用新算法可大大缩短解决方案产生时间,而且产生的方案不止一个,便于从不同的视角对解决方案进行优劣比较。
③其他改进
Ideation International公司开发了预期失效判定(Anticipatory Failure Determination新工具用于分析,预测和消除系统、产品和工艺过程中可能的失效机理,以及直接进化模式(Directed Evolution来描述技
术系统演化模式。
(3研究方法和手段的改进
很多学者认为,TRIZ理论的继续完善和提高,仅通过研究技术专利是不够的。TRIZ的强大来自于其结构化的知识方法论,现代TRIZ应广泛从管理科学,自然科学和艺术等全人类的知识遗产吸取营养,才能真正成为指导创新活动的科学。TRIZ理论虽经过50多年发展,但仍然没有发展成熟,对TRIZ的发展和完善仍在进行中。
3.TRIZ问题解决流程
对大量专利的统计分析表明,95﹪以上的创新问题存在已知解决方案。TRIZ目标就是把创新问题转换为常规问题,利用前人的经验快速获得创新问题解。图3TRIZ问题解决流程的简化示意图。
需要指出的是,TRIZ并不是解决创新问题的灵丹妙药,TRIZ也不能解决所有的创新问题。TRIZ理论仅仅提供了一种新的思路和方法,成功解决创新问题还需要提高技术人员的综合素质。
3创新问题解决流程示意图
4.TRIZ发展新趋势
进入21世纪以来,TRIZ出现了新的发展趋势,一是向非技术领域应用扩展加速,二是与其他西方创新设计理论的比较整合研究。
(1向非技术领域不断扩展
TRIZ理论传入西方之初,主要应用于产品设计等传统技术领域,QFD和稳健设计并称为产品设计三大方。学者们很快发现,TRIZ理论有着更广阔的适用前景,可应用于企业管理,社会政治,教育等非技术领域,近年来,非技术领域的应用案例不断增多。但是,TRIZ在非技术领域的应用效果仍然有待检验,很多工具和方法也需根据非技术领域的特点予以修改。
据学者统计,可用于非技术领域的TRIZ工具集有:创新原理、矛盾分析、物质场模型、理想度、系统演化趋势等。例如矛盾矩阵可用于解决管理和组织矛盾物质场模型可使高度复杂问题变得可视化;预期失效判定工具(anticipatory failure recognition可预测和评估决策风险;系统演化定律可预测未来的商业模式等。互联网发展产生了一个很大的矛盾:信息量巨大和处理信息的时间太少(Too much informationtoo little time to process it,有学者正研究利用TRIZ解决此矛盾,该矛盾的解决会创造新的商业模式。
(2与其他设计理论的整合
TRIZ理论要想在产品全生命周期中发挥更大作用,必需与其他方法整合。一般来讲,在产品开发周期中,TRIZ在技术战略选择和产品新概念产生阶段作用最大TRIZ与其他方法的比较整合研究是产品设计界的一个热点,这些方法主要包括:质量功能展开(QFD,稳健设计,价值工程,约束理论,公理化设计,田口方法和并行工程等。很多学者尝试以一种设计方法为骨架,融入其他方法,从而克服其他设计方法的缺陷,创造一种适用于所有产品设计的理想模型。但是,由于存在极高的学习成本,整合模型的推广并不理想,而且到目前为止,也没有一个公认的,理想的产品设计模型,对此的探讨也是本文作者的一个重点研究方向。
四、从整体把握TRIZ TRIZ发展到现在,已成为一个庞杂的理论体系,出现了很多研究分支,为从整体上把握TRIZBath大学Darrell Mann教授提出了TRIZ层次说,TRIZ分为三个层次,如图4所示,即哲学层,方法论层和工具层。
4 TRIZ理论层次图
从哲学层次上来说,TRIZ是一种新的哲学思想,理想度、矛盾、资源等概念具有哲学意义,对所有创新问题解决都具有普适意义,TRIZ的进一步发展将吸收整个人类的知识精华作为自己的知识库。创新问题解决算法(ARIZ属于方法论层次,它采用逻辑流把TRIZ的各种工具串在一起,形成了一整套问题解决方法,Altshuller认为ARIZ可以解决所有的创新问题。TRIZ的很多工具可独立解决很多创新问题,如矛盾矩阵,所以也可以把TRIZ看作一些分散工具的集合。
五、结论
TRIZ理论不是针对某个特定的创新问题,而是要建立解决问题的模型并指明问题解决的探索方向,TRIZ的原理和工具不局限于任何特定的应用领域,对所有创新问题的解决都有指导作用。

TRIZQFD中的应用
1 QFD 的研究内容
QFD自提出以来,于90年代前后形成了3种被广泛接受的QFD模式,即综合的QFD模式、ASI的四阶段模式、COALQPC的矩阵模式。无论哪种模式,它们的载体均为“质量屋”,因其由以下几部分构成:A为左墙,B为天花板,C为房间,D为屋顶,E为右墙,F为地板,与房屋的结构相似故得名“质量屋”(见图1,其中每一部分的内容为: A 是顾客要求及其重要性,这是HOQ的输入,是对“什么”项目的回答;B为设计要求(称质量要素这是以公司的技术语言对所计划开发的产品或服务的描述;C为关系矩阵,这是HOQ的核心部分,它描述了顾客要求和设计要求之间的关系程度;D则是相关矩阵,该矩阵记录了设计要求(质量要素之间支持、冲突和相关的程度;E为计划矩阵,在这一部分,开发小组需要对每个设计要求对所有顾客要求的影响程度进行判断;F为技术矩阵,不仅要确定设计要求的权重,还需要进行技术竞争性分析并确定设计要求的目标值。
QFD自诞生至今取得了广泛的应用,这主要是因为它是一种以顾客满意为关注焦点的方法,同时强调标杆管理和跨部门合作。但是QFD也存在一定的缺陷,如对产品的寿命周期考虑不足,对于瓶颈问题的解决束手无策,对于如何“创造需求”无所适从。QFD仅仅是为新产品的开发过程提供了一个框架,对于框架之中出现的问题并没有给出解决的办法,因此,QFD并非是解决问题的工具,要解决上述问题,需要与其他工具相结合,而发明性问题解决理论(TRIZ却是解决QFD存在的上述缺陷的有利工具。
2 发明问题解决理论
TRIZ是俄文中发明性问题解决理论的词头,TIPS是对应的英文Theory of Inventive Problem Solving的缩写。它是由前苏联专利研究专家Genrich S.Altershuller及其领导的一批研究人员,自1946年开始,花1500/年的时间,在分析研究世界各国250万件专利的基础上所提出的发明问题解决理论,TRIZ的主要内容包括:产品进化理论、分析、冲突解决原理、物质—场分析、效应、ARIZ:发明问题解决算法。
2.1 产品进化的S曲线
Altershuller发现产品的进化规律满足S曲线,根据S曲线中拐点的位置,可以将产品进化过程分为四个阶段:婴儿期、成长期、成熟期和退出期。可以用研究产品的单位时间内的专利数目、单位时间内的专利或发明级别、单位时间内的技术性能和单位时间内的利润四种曲线与标准曲线进行比较,确定技术系统在S曲线中的位置,为企业的产品决策提供依据。
2.2 技术系统进化的八种模式
Altershuller发现产品进化分为四个阶段并遵循八条定律。20世纪90年代,美国Ideation Inc.TRIZ专家们,Altershuller的产品进化阶段和定律发展成为技术系统进化的八种模式,该八种模式为:技术系统的生命周期为出生、成长、成熟、退出;增加理想化水平;系统的不均衡发展导致冲突的出现;增加动态性和可控性;通过集成以增加系统功能;部件的匹配与不匹配交替出现;由宏观系统向微观系统进化;增加自动化程度,减少人的介人。
2.3 分析
分析是TRIZ的工具之一,包括产品功能分析、理想解(Ideal Final Result IFR的确定、可用资源分析和冲突区域的确定,分析是解决问题的一个重要阶段。Altshuller把包含冲突要求的困难问题称为发明性问题,发明性问题至少包含一对冲突。冲突包括技术冲突和物理冲突,技术冲突指系统中两个参数之间的冲突。物理冲突是指系统的同一个参数有两个相反的要求所构成的冲突。
2.4 冲突矩阵
Alteshuller从大量发明专利隐含的系统冲突中提炼出引起系统冲突的39个重要参数和解决冲突或矛盾的40条发明原理,并开发出了解决发明性问题的39阶冲突矩阵。在TRIZ冲突矩阵中,其中的行是欲改进的39个技术参数,其中的列是相应39个技术参数恶化的结果。除了冲突矩阵主对角线之外,行与列的交叉点构成了一对冲突,共计1482个冲突。Altershuler1288对冲突给出了解决冲突的发明原理,这些发明原理置于行与列的交叉位置上。只有194个冲突没有给出推荐的发明原理,这是因为目前还没有专利能够解决这些冲突。
2.5 发明性问题解决算法
ARIZ( Algorithm for Inventive-Problem Solving”称为发明性问题解决算法,是TRIZ的一种主要工具,是发明问题解决的完整算法,该算法采用一套逻辑过程逐步将初始问题程式化。该算法特别强调冲突与理想解的程式化,一方面技术系统向着理想解的方向进化,另一方面如果一个技术问题存在冲突需要克服.该问题就变成一个创新问题。
3 TRIZQFD中的应用


通过上述对QFD理论和TRIZ理论的介绍,可以发现通过TRIZ提出的解决思想可以将瓶颈工程解决,然而TRIZ在顾客驱动的需求和优化方面却是无能为力的,而QFD恰恰提供了顾客需求,因此将TRIZ应用于QFD可以克服QFD存在的缺陷。TRIZQFD中的应用可以归纳为以下方面:
3.1 利用TRIZS曲线确定设计产品的生命周期
在质量机能展开工作开始前,企业先要对准备设计开发的产品的生命周期阶段进行研究,判断产品所处的生命周期阶段需借助于TRIZ中的产品进化的"S曲线”。通过对四种曲线形状的研究判定产品所处的生命周期阶段,若通过曲线的研究断定产品没有市场前景需按照技术系统的进化规律进行更高技术级别的产品设计研发。
3.2 利用TRIZ冲突分析解决相关矩阵存在的负相关 QFD在解决设计参数之间存在的负相关关系束手无策,负相关关系问题已成为制约QFD使用的瓶颈,TRIZQFD中最初的应用便是解决相关矩阵中存在的负相关问题。质量屋的屋顶—相关矩阵表示设计参数之间的相关关系,在标注时分别以“+”和“-”表示正相关和负相关关系,上述两符号的多少表示相关程度的强弱。

利用TRIZ中的语言将设计参数之间的关系进行描述,当参数之间存在正相关关系时,表明他们之间是“协作”关系,当呈负相关关系时,将他们之间的关系描述为“冲突”。对于参数之间存在的冲突,可以利用TRIZ中的冲突分析解决问题(见图2 首先,对质量屋中相关矩阵中呈负相关关系的参数进行冲突分析;其次,根据不同冲突的判定准则判断冲突的种类,并查阅冲突解决问题矩阵查找解决的方案,为设计开发人员提供解决问题的思路。
由此可见,TRIZ理论是解决QFD存在问题的有利工具,尤其在解决QFD无能为力的“负相关”问题上,目前对于TRIZ理论与QFD的综合应用研究已经成为产品设计开发的研究重点。
阿奇舒勒矛盾矩阵应用实例
以开口扳手例说明通用工程参数、阿奇舒勒矛盾矩阵、40个发明原理的综合应用。
问题:当我们使用开口扳手拧开六角螺栓时,扳手受力集中在螺栓的2条棱边,见局部图1,棱边容易变形而造成扳手打滑。
1 1首先确定工程参数现在存在的主要问题是:扳手受力集中在螺栓的2条棱边,棱边容易变形而造成扳手打滑,这是欲改善的特性。对应到通用工程参数中选择“31物体产生的有害因素”,以此作为改善的参数。欲避免打滑,扳手的开口尺寸需要做到合适,在确保可卡入螺栓头的前提下,扳手开口与螺栓头之间的间隙尽可能的小。因此,在扳手的制造过程中,对开口尺寸需要进行严格的控制,保证尺寸精度,这就是被恶化的特性。对应到通用工程参数中选择“29制造精度”,作为被恶化的参数。
2、然后查找阿奇舒勒矛盾矩阵。欲改善的参数:31物体产生的有害因素。被恶化的参数:29制造精度。从矩阵表查找3129对应的方格,得到推荐的发明原理序号共4个,分别是:4173426,得到这4条发明原理依次是:4——非对称性;17——一维变多维;34——抛弃或恢复; 26——复制。
3、发明原理的分析
4——非对称性:可能的设计是,扳手的开口可以设计成不对称的,此方案对问题的彻底解决贡献有限。 17——一维变多维:从点一线一面一体,从单一双一多的进化路径看,增大扳手开口的接触面积对问题的彻底解决贡献最大。
34——抛弃与再生:此方案对问题的彻底解决无贡献。 26——复制:此方案对问题的彻底解决无贡献。 4.发明原理的应用
综合以上4条发明原理的分析,一维变多维是最具有价值的发明原理,其次是非对称性原理。美国专利5406868,正是基于发明原理17“一维变多维”来进行了扳手的结构改进,改变传统扳手上、下钳夹的两个直线平面的形状,使其成为曲面,增大扳手与螺栓头的接触面积。使用扳手时,螺栓六角形表面刚好与扳手上、下钳夹上的突起相接触,使得扳手可以将力作用在螺栓上,而螺栓六角形的棱刚好位于扳手的凹槽中,因而不
会有力作用于其上,从而解决了开口扳手存在的问题。
挣脱创新的束缚–由TRIZ理论,解析创新的来源和方法
系统进化的过程分为量变和质变
量变:就是优化现有的技术系统,使之能够将现有功能发挥到极致 质变:就是从根本上改变现有技术系统,使无限之接近于理想状态
以交通工具来解释量变和质变:较原始的交通工具是马车,想要速度更快,我们可以改造车型,增加马匹从而使马车速度更快。这个进化就是量变。但马匹不能无限的增多,马车也不能自动化,此时改变核心的动力,将马匹换成其他的动力系统,于是就产生了汽车,飞机。这个进化就是质变。
接下来看一下手持设备的进化趋势: 手持设备发展过程是不停优化改进输入/输出的模式,在这个量变的积累到极致之后达到了质变,即改变了传统的输入/输出方式,引入了物理化学传感 器,手机变得更加的智能,能够感知人们的触摸,声音,表情,动作,能够感知自然环境的变化,同时手持设备的输出也更加贴近自然界信息,使得人们能从这种输出中感知到真实的世界。
在这个趋势中,从单色屏到彩屏,从按键输入到触屏输入,从图形化界面到动画界面,每一次量变都是足以让我们惊呼的创新。技术系统不断进化的每个量变,每一次矛盾的消除就是创新
所以创新的过程就是产品进化的过程创新=分析进化趋势->精确定位矛盾->找到解决方法->消除矛盾->推动系统的进化。系统会向着增加自动化,减少人类参与的方向去进化,也知道越是精准,详细的定位到矛盾就越容易找到解决方法。TRIZ总结出了40条解决问题的创新方法。
1.多功能原则:一个物体执行多种不同的功能,不需要其他物体
手机的附属设备越来越多,屏幕越来越大,功能要求越来越强,难道带手机要带工具箱?Nokia概念机很好展示了解决方法,机身可组装拆卸和变形。屏幕同时是键盘,运用软PCB板将手机像手表一样方便携带。
2. 向另一维度过渡的原则
这个原则可以细分为如下几类用法
a在一个平面上运动的物体的可以过渡到到三维空间
例子:想要在一个界面中,展现更多的分类,为了避免拥挤,我们可以把不同的内容在三维空间中分布 b利用指定面的反面
相机像素越来越高,拍摄图片的同时又能记录拍摄时的信息,还可做一些备注。怎样很好的管理这些信息,可以快速的查看,又不给图片造成视觉干扰呢?让我们利用图片的背面,去显示信息和手写备注吧。
c利用多层结构替代单层结构
例子,随着手机屏幕越来越大,物理键盘的位置却越来越窄小,这个矛盾是可以通过将屏幕与键盘分离成两层来解决的。
3.动态原则,使不动的物体成为动的。
随着软件的功能越来越繁多,我们在操作的时候,时常不知道界面从哪来又去到了哪里。iPhone很好的符合了这个动态原则,把原本不动的图形界 面,变成动态的切换。
创新的源头是矛盾,消除这些技术系统进化时产生的矛盾是有方法可寻的。希望能给到大家一点小小的 发,也欢迎对创新方法感兴趣的同学一起讨论研究。
物场分析方法:利用物质和场来描述系统问题的方法叫做物场发现方法。有时候,也称为物场理论。 功能:是物体作用于其他物体、并改变其参数的行为。功能描述了系统或组件是用来做什么的。 子系统(组件技术系统的组成部分。 作用对象:功能的承受者。
产品:技术系统施加功能的对象,称为产品。
效应:效应是在特定条件下,在技术系统中实施自然规律的技术结果,是场(能量与物质之间的互动结果。效应也可以看作是一种功能,它使用物质、场或二者的组合,将输入作用转换成所需的输出作用。
生物效应:在生物领域使用的效应。 单系统:单一的系统。 双系统:两个系统。 多系统:多个系统。
物场:由两种物质和一种场组成的系统。
外部条件:系统以外的环境、情况等限制因素。 几何效应:在几何学中使用的效应。
标准问题:TRIZ中的标准问题,是这样的一类问题:存在某种明显的问题,并且知道某种已知的(标准的求解方法。

非标准问题:除了标准问题之外的问题,都称为非标准问题。 工程问题:在工程领域出现的技术问题。
技术系统进化法则:技术系统与生物系统一样也有一个进化发展的过程,并且这个进化发展过程是具有一定的规律性的,这些技术系统进化发展的规律就是技术系统进化法则。
理想化的最终结果:系统在最小程度改变的情况下能够实现最大程度的自服务。 理想系统:就是没有实体,没有物质,也不消耗能量,但能实现所有需要的功能。 理想过程:就是只有过程的结果,而无过程本身,突然就获得了结果。 理想资源:就是存在无穷无尽的资源,供随意使用,而且不必付费。
理想方法:就是不消耗能量及时间,但通过自身调节,,能够获得所需的功能。 理想机器:就是没有质量、体积、但能完成所需的工作。 理想物质:就是没有物质,功能得以实现。
资源:就是一切可被人类开发和利用的物质、能量和信息的总称。
思维定势:在过去获得的经验和知识的基础上形成的感性认识,逐渐沉淀成为一种特定的认知模式。 矛盾:在事物中存在的既对立又统一的现象。
小人法:当系统内的某些组件不能完成其必要的功能,并表现出相互矛盾的作用时,用一组小人来代表这些不能完成特定功能的部件。通过能动的小人,实现预期的功能。然后,根据小人模型对结构进行重新设计。
九屏幕法:由技术系统、子系统、超系统以及这三个系统的过去和未来组成九个屏幕。
STC算子:尺寸(S-时间(T-成本(C算子. 它是将尺寸,时间和成本因素进行一系列变化的思维试验。 金鱼法:金鱼法是从幻想式解决构想中区分现实和幻想的部分。然后再从解决构想的幻想部分分出现实与幻想两部分。这样的划分不断地反复进行,直到确定问题的解决构想能够实现时为止。
创新原理:解决工程问题的一些常用的方法。 管理矛盾(行政矛盾现实和理想之间的矛盾。
技术矛盾:是两个参数之间的矛盾,改善系统的某一个参数,导致另一个参数的恶化。 物理矛盾:是针对一个参数产生不同的要求,而产生的矛盾。
物场的破坏:现有的物场模型存在有害作用,为了消除这种有害作用,而必须采取的动作。
技术系统:由物质组件组成,为满足人们(社会的需求而实现某种功能的系统,该系统必须有一个功能是其子系统共同完成的。
超系统:包含技术系统和与它有关的其它系统的系统。
S曲线:技术系统和生物系统一样,会经历产生、发展、成熟和灭亡的一系列过程,这个过程是一个逐渐增长,最后下降的变化过程。整个变化过程看起来。
矛盾矩阵:39个工程参数组成第一行和第一列的一个表格。
预测:是人们根据事物之间的相互联系,事物发展的历史及显示资料,利用已经掌握的科学知识和手段,对客观事物的未来发展状况或趋势进行事前分析和推断的科学与艺术。
技术预测:是对有关技术发展趋势、技术发明、应用成果及经济前景、社会影响等方面的预测。技术预测还可以根据技术发展阶段分为基础研究预测、应用研究预测、开发研究预测、生产需求预测等。
科学效应:科学原理、定律、法则等。
发明的级别:不同的发明可能会对系统、社会、人类等产生不同的影响,按照影响的程度可以把发明分为不同的等级,即发明的级别。
物理效应:在物理学中出现的科学原理、定律、法则等。 化学效应:在物理学中出现的科学原理、定律、法则等。 因果链:根本原因与结果之间存在的一系列因果关系。
元素:相对来说是整体的不可分开的部分;一些对象一起组成系统。元素被看作是在这个系统属性范围内保留的不可分割部分。
理想度:有用功能/(有害功能+成本消耗

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/f72d334c492fb4daa58da0116c175f0e7cd119b7.html

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