论文部分内容阅读
摘 要： TRIZ作为一种先进的科技创新理论在工程技术、自然科学、管理科学等各个领域正发挥着重要的作用。本文简要介绍了TRIZ理论的起源和基本内容，并对其应用前景进行了展望。
关键词： 科技创新方法；基本概况；应用前景
一、TRIZ理论的起源
TRIZ意为解决发明创造问题的理论，是由前苏联发明家阿奇舒勒首先提出。1946年，阿奇舒勒开始了发明问题解决理论的研究工作。当时阿奇舒勒在前苏联里海海军的专利局工作，在处理世界各国著名的发明专利的过程中，阿奇舒勒总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，是否有可以遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？答案是肯定的。他发现任何领域的产品改进、技术创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老和灭亡的过程，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能主动地进行产品设计并能预测产品未来的发展趋势。1948年，阿奇舒勒给斯大林写了一封信，批评当时的苏联缺乏创新精神，发明创造处于无知和混乱的状态。结果这封信使他锒铛入狱，并被押解到西伯利亚的集中营。而集中营却成为TRIZ理论的第一所研究机构，在那里他整理了TRIZ基础理论，为日后TRIZ理论的发展奠定了基础。斯大林去世一年半后，阿奇舒勒获释。随后，他根据自己的研究成果，于1961年出版了有关TRIZ理论的著作《怎样学会发明创造》。在阿奇舒勒的领导下，由苏联的研究机构、大学和企业组成的TRIZ研究团体构建了最初的TRIZ理论体系。
二、TRIZ理论的基本内容
1、八大进化法则
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。这八大法则是：（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）增强集成度再进行简化的法则（6）子系统协调性计划法则（7）向微观级和增强场应用的进化法则（8）减少人工介入的进化法则。
2、最终理想解
在应用TRIZ理论解决问题之初，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，以明确理想解所在的方向和位置，保证在解决问题的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设计方法中缺乏目标的弊端，提高了创新设计的效率。
3、40个发明原理
40个发明原理用于指导TRIZ使用者找出用于创新的解决方案。每一种解决方案都是一个建议，应用该建议可以使系统产生特定的变化以消除技术冲突。
4、39个工程参数和矛盾矩阵
在对大量专利的研究中，阿奇舒勒发现，仅有39个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由39个改善参数与39个恶化参数构成的矩阵。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的方法。
5、物理冲突的分离原理
物理冲突的解决方法一直是TRIZ理论研究的重要内容，现代TRIZ理论在总结物理冲突各种解决方法的基础上，提出了采用分离原理解决物理冲突的设计思想，其核心思想是实现矛盾双方的分离。分离原理可以分为四种类型，即空间分离原理、时间分离原理、条件分离原理以及整体与部分的分离。
6、物场模型分析和标准解法
物场模型是TRIZ理论中一种重要的问题描述和分析工具，用来建立与现存技术系統问题相联系的功能模型。在解决问题过程中，可以根据物场模型所描述的问题，来查找相对应的一般解法和标准解法。
7、发明问题解决算法（ARIZ）
ARIZ是俄文“发明问题解决算法”的缩写，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的问题解决程序，集成了TRIZ理论中大多数观点和工具。对于某些复杂问题，由于定义冲突或建立物场模型较为困难，因而不能直接应用冲突矩阵或物场分析求解。在这种情况下，可以考虑使用ARIZ来解决问题。ARIZ采用一套逻辑过程逐步将初始问题程序化，其目标是建立相应的物理冲突或技术冲突，并解决这些冲突。该算法主要针对问题情况复杂、冲突及其相关部件不明确的技术系统。它通过对初始问题进行一系列变形、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和转化，而最终解决问题。
8、科学效应和现象知识库
物理、化学、数学、几何、生物等领域的科学原理，尤其是科学效应的应用，对发明问题的解决具有强有力的帮助。为了帮助工程师利用科学原理和效应来解决工程技术问题，阿奇舒勒和其他TRIZ理论的研究者共同开发了一个科学效应数据库，将那些在工程技术领域中常用到的功能和特性，与人类已经发现的科学原理和效应所能提供的功能和特性对应起来，方便使用者检索。
三、TRIZ理论的应用和发展前景
经过多年的发展和实践的检验，TRIZ创新原理已经广泛应用于工程技术领域，在新产品的开发中发挥重要作用。Rockwell Automotive公司曾针对某型号汽车的刹车系统应用TRIZ理论进行了创新设计。通过TRIZ理论的应用，刹车系统发生了重要的变化，系统由原来的12个零件缩减为4个，成本减少一半。福特汽车公司在解决推力轴承在大负载下出现偏移的问题时，通过TRIZ理论的应用，产生了28个解决方案，很好地解决了这个问题。现在，TRIZ作为一个先进的创新理论逐渐渗透到自然科学、社会科学、管理科学、教育科学等领域。
虽然，TRIZ理论已经显示出巨大的作用，但是，仍然有待完善的地方。比如，一些研究者认为，冲突及解决技术中的39个标准参数及40条解决原理还不完善，有些设计中的明显冲突用39个参数不能描述。所以，TRIZ理论还将在应用中不断改进和完善。未来，随着计算机技术的不断发展和大数据时代的到来，计算机辅助创新（Computer Aided Innovation）技术必将成为一大研究热点。正如几十年前，计算机辅助设计的出现曾引起了一阵技术革新的浪潮，作者相信，计算机技术与TRIZ理论紧密结合必将开创一阵新的技术革命。■
参考文献
[1]谢东钢，王建国，杨拉道，陈坚兴，张国华.“TRIZ”理论是科技创新的现代化工具 [J].重型机械，2010（S1）：1- 9.
[2]徐起贺，任中普，戚新波.TRIZ创新理论实用指南[M].北京：北京理工大学出版社
[3]檀润华，王庆禹，苑彩云，段国林.发明问题解决理论：TRIZ--TRIZ过程、工具及发展趋势[J].机械设计，2001（7）：7-11.
作者简介：张臣（1996-），郑州大學机械工程专业，2014级本科生。
关键词： 科技创新方法；基本概况；应用前景
一、TRIZ理论的起源
TRIZ意为解决发明创造问题的理论，是由前苏联发明家阿奇舒勒首先提出。1946年，阿奇舒勒开始了发明问题解决理论的研究工作。当时阿奇舒勒在前苏联里海海军的专利局工作，在处理世界各国著名的发明专利的过程中，阿奇舒勒总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，是否有可以遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？答案是肯定的。他发现任何领域的产品改进、技术创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老和灭亡的过程，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能主动地进行产品设计并能预测产品未来的发展趋势。1948年，阿奇舒勒给斯大林写了一封信，批评当时的苏联缺乏创新精神，发明创造处于无知和混乱的状态。结果这封信使他锒铛入狱，并被押解到西伯利亚的集中营。而集中营却成为TRIZ理论的第一所研究机构，在那里他整理了TRIZ基础理论，为日后TRIZ理论的发展奠定了基础。斯大林去世一年半后，阿奇舒勒获释。随后，他根据自己的研究成果，于1961年出版了有关TRIZ理论的著作《怎样学会发明创造》。在阿奇舒勒的领导下，由苏联的研究机构、大学和企业组成的TRIZ研究团体构建了最初的TRIZ理论体系。
二、TRIZ理论的基本内容
1、八大进化法则
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。这八大法则是：（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）增强集成度再进行简化的法则（6）子系统协调性计划法则（7）向微观级和增强场应用的进化法则（8）减少人工介入的进化法则。
2、最终理想解
在应用TRIZ理论解决问题之初，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，以明确理想解所在的方向和位置，保证在解决问题的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设计方法中缺乏目标的弊端，提高了创新设计的效率。
3、40个发明原理
40个发明原理用于指导TRIZ使用者找出用于创新的解决方案。每一种解决方案都是一个建议，应用该建议可以使系统产生特定的变化以消除技术冲突。
4、39个工程参数和矛盾矩阵
在对大量专利的研究中，阿奇舒勒发现，仅有39个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由39个改善参数与39个恶化参数构成的矩阵。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的方法。
5、物理冲突的分离原理
物理冲突的解决方法一直是TRIZ理论研究的重要内容，现代TRIZ理论在总结物理冲突各种解决方法的基础上，提出了采用分离原理解决物理冲突的设计思想，其核心思想是实现矛盾双方的分离。分离原理可以分为四种类型，即空间分离原理、时间分离原理、条件分离原理以及整体与部分的分离。
6、物场模型分析和标准解法
物场模型是TRIZ理论中一种重要的问题描述和分析工具，用来建立与现存技术系統问题相联系的功能模型。在解决问题过程中，可以根据物场模型所描述的问题，来查找相对应的一般解法和标准解法。
7、发明问题解决算法（ARIZ）
ARIZ是俄文“发明问题解决算法”的缩写，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的问题解决程序，集成了TRIZ理论中大多数观点和工具。对于某些复杂问题，由于定义冲突或建立物场模型较为困难，因而不能直接应用冲突矩阵或物场分析求解。在这种情况下，可以考虑使用ARIZ来解决问题。ARIZ采用一套逻辑过程逐步将初始问题程序化，其目标是建立相应的物理冲突或技术冲突，并解决这些冲突。该算法主要针对问题情况复杂、冲突及其相关部件不明确的技术系统。它通过对初始问题进行一系列变形、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和转化，而最终解决问题。
8、科学效应和现象知识库
物理、化学、数学、几何、生物等领域的科学原理，尤其是科学效应的应用，对发明问题的解决具有强有力的帮助。为了帮助工程师利用科学原理和效应来解决工程技术问题，阿奇舒勒和其他TRIZ理论的研究者共同开发了一个科学效应数据库，将那些在工程技术领域中常用到的功能和特性，与人类已经发现的科学原理和效应所能提供的功能和特性对应起来，方便使用者检索。
三、TRIZ理论的应用和发展前景
经过多年的发展和实践的检验，TRIZ创新原理已经广泛应用于工程技术领域，在新产品的开发中发挥重要作用。Rockwell Automotive公司曾针对某型号汽车的刹车系统应用TRIZ理论进行了创新设计。通过TRIZ理论的应用，刹车系统发生了重要的变化，系统由原来的12个零件缩减为4个，成本减少一半。福特汽车公司在解决推力轴承在大负载下出现偏移的问题时，通过TRIZ理论的应用，产生了28个解决方案，很好地解决了这个问题。现在，TRIZ作为一个先进的创新理论逐渐渗透到自然科学、社会科学、管理科学、教育科学等领域。
虽然，TRIZ理论已经显示出巨大的作用，但是，仍然有待完善的地方。比如，一些研究者认为，冲突及解决技术中的39个标准参数及40条解决原理还不完善，有些设计中的明显冲突用39个参数不能描述。所以，TRIZ理论还将在应用中不断改进和完善。未来，随着计算机技术的不断发展和大数据时代的到来，计算机辅助创新（Computer Aided Innovation）技术必将成为一大研究热点。正如几十年前，计算机辅助设计的出现曾引起了一阵技术革新的浪潮，作者相信，计算机技术与TRIZ理论紧密结合必将开创一阵新的技术革命。■
参考文献
[1]谢东钢，王建国，杨拉道，陈坚兴，张国华.“TRIZ”理论是科技创新的现代化工具 [J].重型机械，2010（S1）：1- 9.
[2]徐起贺，任中普，戚新波.TRIZ创新理论实用指南[M].北京：北京理工大学出版社
[3]檀润华，王庆禹，苑彩云，段国林.发明问题解决理论：TRIZ--TRIZ过程、工具及发展趋势[J].机械设计，2001（7）：7-11.
作者简介：张臣（1996-），郑州大學机械工程专业，2014级本科生。