TRIZ理論在工業(yè)設計專業(yè)人才培養(yǎng)中作用的研究

方 迪，李 博，楊洪澤，戰(zhàn) 麗，王 勇

（1.東北林業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150040；2.哈爾濱工業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150040）

0 引言

TRIZ理論是近些年來國際上認可的創(chuàng)新設計理論和方法，廣泛應用于產品創(chuàng)新領域并取得了較好的效果。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)設計專業(yè)也越來越受到企業(yè)，尤其是產品生產企業(yè)的重視。我國的工業(yè)設計教育雖然取得了長足的進步，但在發(fā)展中也存在著不少的問題。本文對TRIZ理論的內容和特點進行了闡述。結合目前工業(yè)設計專業(yè)人才培養(yǎng)的情況，探索將TRIZ理論應用于工業(yè)設計人才的培養(yǎng)中。

1 TRIZ理論的內容和特點

TRIZ是俄文的英文音譯的縮寫，其英文全稱是Theory of the Solution of Inventive Problems（發(fā)明問題解決理論）。TRIZ理論由俄國學者根里奇阿奇舒勒于1946年最先提出，經(jīng)過對幾百萬份專利，包括對一些科技文獻的分析、歸納、整理，最終發(fā)現(xiàn)了解決發(fā)明創(chuàng)新問題背后所依據(jù)、遵循的一些理論和方法。TRIZ理論體系龐大，包括了諸多內容，而且還在不斷發(fā)展完善中。

從目前來看，TRIZ理論的主要可以歸納為以下六個方面的內容：①創(chuàng)新思維方法與問題分析方法；②技術系統(tǒng)進化法則；③技術矛盾解決原理；④創(chuàng)新問題標準解法；⑤發(fā)明問題解決算法；⑥基于物理、化學、幾何學等工程學原理而構建的效應庫。

TRIZ理論的特點可以歸結為，技術系統(tǒng)進化過程不是隨機的，是有客觀規(guī)律可遵循的，這種規(guī)律在不同領域中反復出現(xiàn)。①無論是一個簡單產品還是復雜的技術系統(tǒng)，其核心技術的發(fā)展都是遵循著客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客觀的進化規(guī)律和模式；②各種技術矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力；③技術系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用盡量少的資源實現(xiàn)盡量多的功能[1]。

TRIZ理論已成為一套解決新產品研發(fā)實際問題的成熟的理論和方法體系。經(jīng)過實踐的檢驗，應用領域也從工程技術領域擴展到管理和社會等方面?，F(xiàn)在該理論在西方工業(yè)國家受到了極大的重視，它的研究與實踐迅速的普及和發(fā)展，已為眾多知名企業(yè)取得了重大的效益。眾多快速發(fā)展中的創(chuàng)新行型企業(yè)，都是依靠應用TRIZ理論取得巨大成功的典范。

2 TRIZ理論適合工業(yè)設計領域的應用

2.1 工業(yè)設計是工業(yè)化的產物

工業(yè)設計真正為人們所認識和發(fā)揮作用是在工業(yè)革命爆發(fā)之后，以工業(yè)化大批量生產為條件發(fā)展起來的。最初的工業(yè)設計是指對以工業(yè)手段生產的產品所進行的規(guī)劃與設計，使之與使用的人之間取得最佳匹配的創(chuàng)造性活動。工業(yè)設計必須是一種創(chuàng)造性活動。工業(yè)設計的性質決定了它是一門覆蓋面很廣的科學，涉足了眾多學科的研究領域。工業(yè)設計是工業(yè)化的產物。

2.2 TRIZ理論也是工業(yè)化的結果

從TRIZ理論的產生和發(fā)展可以看出TRIZ理論是工業(yè)化的產物，根里奇阿奇舒勒首先是一個出色的工程師，他在14歲時，就有了他的第—個發(fā)明——水下呼吸器，此后不久，他發(fā)現(xiàn)發(fā)明是有—定的規(guī)律的，掌握了這種規(guī)律有助于做出更多、更高級別的發(fā)明。于是他和所帶領的團隊開始分析大量的技術專利，TRIZ理論的基礎是專利分析，這些專利都是前蘇聯(lián)在高速工業(yè)需求的高技能型人才培化時代的技術總結，因此可以說TRIZ理論是工業(yè)化的結果。

2.3 工業(yè)設計專業(yè)更適合運用TRIZ理論

從以上論述可以看出TRIZ理論和工業(yè)設計都是工業(yè)化的產物，兩者存在著非常密切的關系。工業(yè)設計發(fā)展到今天已經(jīng)和最初有很大的變化，但創(chuàng)新仍然是工業(yè)設計的主題，TRIZ理論作為創(chuàng)新設計有效的方法為工業(yè)設計提供有效地工具。由于TRIZ理論源于大量的科學技術的統(tǒng)計，因此和其他創(chuàng)新方法相比邏輯性更強，更適合工科方向的工業(yè)設計運用。

3 將TRIZ理論應用于工業(yè)設計教學中的研究

工業(yè)設計教育目前在我國主要分為兩類，主要是藝術院校和工科院校下設的工業(yè)設計專業(yè)。在培養(yǎng)的方式上，藝術院校下設的工業(yè)設計專業(yè)往往強調 “藝術設計”；工科院校則較多地采用在培養(yǎng)方案中既有工科類課程也有藝術類課程的培養(yǎng)方法。本文重點研究工科院校下設的工業(yè)設計專業(yè)人才培養(yǎng)的問題。

3.1 目前工業(yè)設計專業(yè)人才培養(yǎng)的基本情況和問題

工業(yè)設計專業(yè)培養(yǎng)具備工業(yè)設計的基礎理論、專業(yè)知識與應用能力，旨在使學生成為面向企業(yè)、專業(yè)設計部門、科研事業(yè)單位從事工業(yè)產品創(chuàng)新設計與開發(fā)、實施與管理及其相關工作的應用型專門設計人才。主干課程主要有設計素描與速寫、造型設計基礎、造型材料與工藝、模型制作、機械設計基礎、人機工程學、工業(yè)設計方法學、設計心理學、計算機輔助工業(yè)設計、產品設計等。主要實踐性教學環(huán)節(jié)有材料工藝實習、電工電子實習、生產實習、專業(yè)實習、產品設計課程設計、畢業(yè)設計等。目前存在的主要問題是：①工科類課程和藝術類課程的設置雖然比較全面，但相互之間聯(lián)系和有機融合不夠，這里面包括課程大綱的制定、課程間的關聯(lián)等；②工科院校下設的工業(yè)設計專業(yè)招收的學生都是理工科招生，往往邏輯思維較強，形象思維相對較弱對于藝術類課程的深入理解往往有一定的難度，對于兩類課程的有機融合也有適應過程；③由此導致課程開設的效果不明顯，應用型本科人才應具有的核心能力難以達到較高要求。

3.2 將TRIZ理論應用于工業(yè)設計教學中的研究

（1）在人才培養(yǎng)方案中引入TRIZ理論教育。首先是在工業(yè)設計的教學中要開設工業(yè)設計方法學這門課程，作為工業(yè)設計的專業(yè)必修課具有較為重要的作用，在課程中講授了很多設計方法，比如，暢談會議、特性列舉法、類比法、組合法和逆向思維法。對于學生較為系統(tǒng)的掌握工業(yè)設計的基本方法很重要。TRIZ理論作為創(chuàng)新理論的一種可以引入此門課程。通過實踐發(fā)現(xiàn)對于工科的工業(yè)設計學生而言TRIZ理論相對于其他創(chuàng)新理論更適合。例如TRIZ理論中應用矛盾矩陣解決問題的步驟為：首先對涉及的問題進行描述，稱之為問題描述。第二步對上述問題描述進行簡化，提出理想的模型，稱之為理想化模型的建立。第三步在上述分析過程中定義技術矛盾。定義技術矛盾的準確率直接影響創(chuàng)新原理可用與否的效率。一是明確要解決的問題是什么？二是現(xiàn)在的什么解決方案？三是現(xiàn)有解決方案有什么問題？四是定義技術矛盾的兩個參數(shù)，一個是改善的參數(shù)，另一個是惡化的參數(shù)。第四步，利用矛盾矩陣表查找創(chuàng)新原理。第五步，結合具體情況選定最終的創(chuàng)新原理，并提出解決方案。第六步，對上述問題的解決方案進行檢驗，列出正面和負面的效應。具體見圖1。這種創(chuàng)新思維更適合于工科工業(yè)設計的學生。其次，在工業(yè)設計專業(yè)高年級的教學中針對系統(tǒng)設計、開發(fā)設計和相關課程設計及快題設計等均可運用。在課程設計和快題設計中，較好的創(chuàng)意和較高的表現(xiàn)效果都很重要，TRIZ理論作為工業(yè)化的產物，理論性較強，思路清晰，可操作性強，便于工科的工業(yè)設計專業(yè)學生應用于產品設計中。

圖1 技術矛盾解決原理及解決問題的步驟

（2）TRIZ理論在工業(yè)設計教學中具體應用的幾個方面。一方面是技術系統(tǒng)預測可用于工業(yè)設計教學中的概念設計：TRIZ進化理論是TRIZ理論的重要組成部分，也是TRIZ理論中重要的問題解決工具。其主要內容包括技術成熟度預測、提高理想度法則、組成系統(tǒng)的完整性法則等。其中技術成熟度的預測可以根據(jù)技術成熟曲線對產品和技術進行預測。技術成熟度預測指系統(tǒng)的主要參數(shù)或性能的變化是依賴發(fā)展時期呈S 曲線形式進化。技術系統(tǒng)的進化要經(jīng)歷嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期四個階段,這些階段組成了產品的技術生命周期。某一產品在該類產品進化過程中所處的階段就是該產品的技術成熟度,確定產品在S 曲線上的位置是TRIZ理論中技術進化理論研究的重要內容。工業(yè)設計中產品設計中的概念設計實際上也是基于對現(xiàn)有技術和產品的認識上對未來技術和產品的預測開發(fā)。因此TRIZ理論的技術系統(tǒng)預測可以用于工業(yè)設計中的概念設計。另一方面是創(chuàng)新思維方法與問題分析方法使產品創(chuàng)新設計思路更加開闊考慮問題更加嚴謹全面：TRIZ理論的另一個重要內容是創(chuàng)新思維方法與問題分析方法。說到創(chuàng)新思維的方法人們馬上想到頭腦風暴法、優(yōu)缺點法等，這些方法的特點是發(fā)散性強，這既是優(yōu)點也是缺點。TRIZ理論的創(chuàng)新思維則不同，它是在遵循客觀規(guī)律的基礎上，引導思考者沿著一定的維度來進行發(fā)散思考。例如，從系統(tǒng)層面上發(fā)散，TRIZ理論有 “超系統(tǒng)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)”三個層面；從時間上發(fā)散，有三個系統(tǒng)層面的 “過去、現(xiàn)在、將來”的三種時態(tài)；在宏觀到微觀之間往復發(fā)散，我們可以在尺寸、成本、資源等多個維度上，從零到無窮大來進行發(fā)散思考；還可以有抽取意向天開想法中有效成分的 “金魚法”，有化整為零的“小人法”等[2]?；赥RIZ理論的發(fā)散思維，有效地避免了在發(fā)散思考的過程中結果過于散亂無序、難以收斂到有效解集的缺點，提高創(chuàng)新思維的效率。工業(yè)設計的核心思想是創(chuàng)新，TRIZ理論中的創(chuàng)新思維方法與問題分析方法為工業(yè)設計的產品創(chuàng)新提供一種方法。同時技術矛盾和物理解決原理為工業(yè)設計專業(yè)開展產品創(chuàng)新提供方法。根里奇阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)工程領域中的很多參數(shù)往往都可以由39個工程參數(shù)表述，不同的發(fā)明創(chuàng)造往往遵循共同的規(guī)律可以將這些共同的規(guī)律歸納成40個創(chuàng)新原理，針對具體的技術矛盾，可以歸結技術參數(shù)基于創(chuàng)新原理、結合工程實際尋求具體的解決方案。技術矛盾解決原理為工業(yè)設計專業(yè)開展產品創(chuàng)新提供方法，特別適合工科方向的工業(yè)設計專業(yè)使用。最后是效應庫為現(xiàn)有產品的開發(fā)提供新的檢索平臺：傳統(tǒng)的科學效應多為按照其所屬領域進行研究，側重于效應的內容、和屬性等方面的說明。由于使用者對自身領域之外的知識通常具有相當?shù)木窒扌?，造成了效應搜索的困難。TRIZ理論中按照從技術目標到實現(xiàn)方法的方式組織效應庫便于使用者對效應的應用。迄今為止，研究人員已經(jīng)總結了近萬個效應，由于計算機技術的應用，TRIZ理論的效應庫得到了廣泛的應用。

4 結論

本文在闡述TRIZ理論和工業(yè)設計關系的基礎上，針對工業(yè)設計專業(yè)的特點，通過對TRIZ理論在工業(yè)設計人才培養(yǎng)中的作用進行研究，培養(yǎng)富有特色的且符合社會實際需求的工業(yè)設計專業(yè)人才（本文為黑龍江省新世紀高等教育教學改革工程項目資助）。

[1]王亮申，等.TRIZ創(chuàng)新理論與應用原理[M].北京:科學出版社，2010.

[2]趙敏，史曉凌，段海波.TRIZ入門及實踐[M].北京:科學出版社，2009.