TRIZ理論中最終理想解的應用研究

TRIZ理論體系中有五種克服思維慣性的方法，最終理想解作為其中一種，在解決技術問題的過程中發(fā)揮重要作用，其思維過程是TRIZ理論中一種非常重要的思想。本文旨在闡述最終理想解的定義、層次和應用注意事項等，為應用最終理想解理清思路，抓住重點，使工程師能夠應用該方法快速有效的解決技術問題。

一、最終理想解概述

產(chǎn)品或技術按照市場需求、行業(yè)發(fā)展、超系統(tǒng)變化等，隨著時間的變化無時無刻都處于進化之中，進化的過程就是產(chǎn)品由低級向高級演化的過程。如果將所有產(chǎn)品或技術作為一個整體，從歷史曲線和進化方向來說，任何產(chǎn)品或技術的低成本、高功能、高可靠性、無污染等是研發(fā)者的追求的理想狀態(tài)，產(chǎn)品或技術處于理想狀態(tài)的解決方案可稱之為最終理想解。創(chuàng)新過程從本質(zhì)上說是一種追求理想化的過程。TRIZ理論中引入了“理想化”、“理想度”和“最終理想解”等概念，目的是進一步克服思維慣性，開拓研發(fā)人員的思維，拓展解決問題可用的資源。應用TRIZ理論解決問題之始，要求使用者先拋開各種客觀限制條件，針對問題情境，設立各種理想模型，可以是理想系統(tǒng)、理想過程、理想資源、理想方法、理想機器、理想物質(zhì)。通過定義問題的最終理想解，以明確理想解所在的方向和位置，保證在問題解決過程中沿著此目標前進并獲得最終理想解，從而避免了傳統(tǒng)創(chuàng)新設計和解決問題時缺乏目標的弊端，提升解決問題的效率。TRIZ理論創(chuàng)始人阿奇舒勒對最終理想解做出了這樣的比喻：“可以把最終理想解比做繩子，登山運動員只有抓住它才能沿著陡峭的山坡向上爬，繩子自身不會向上拉他，但是可以為其提供支撐，不讓他滑下去，只要松開，肯定會掉下去?！笨梢哉f最終理想解是TRIZ理論解決問題的“導航儀”，是眾多TRIZ工具的“燈塔”。在TRIZ理論中，最終理想解是指系統(tǒng)在最小程度改變的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度的自服務（自我實現(xiàn)、自我傳遞、自我控制等）。

二、最終理想解的特點和作用

1.最終理想解的特點

根據(jù)阿奇舒勒的描述，最終理想解應當具備以下四個特點，在確定最終理想解之后，可用四個特點檢查其有無不符合之處，并進行系統(tǒng)優(yōu)化，以確認達到或接近最終理想解為止[1]。一是最終理想解保持了原有系統(tǒng)的優(yōu)點。在解決問題的過程中不能因為解決現(xiàn)有問題而使原系統(tǒng)的優(yōu)點得到抹殺，原系統(tǒng)的優(yōu)點通常是指低成本、能夠完成主要功能、低消耗、高度兼容等。二是消除了原系統(tǒng)的不足。在解決問題的過程中能夠有效避免原系統(tǒng)存在的問題、不足和缺點，沒有消除系統(tǒng)不足的不能稱之為最終理想解。三是沒有使系統(tǒng)變得更復雜。面對技術問題時，可能有成千上百的方案可以解決技術問題，如果使得原有的系統(tǒng)更加復雜可能帶來更多的次生問題，如成本的上升、子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)難度的增加、系統(tǒng)可靠性的降低等，那么不能稱之為最終理想解。而TRIZ理論的重要思想是應用最少的資源、最低的成本解決問題。四是沒有引入新的缺陷。解決問題的方法如果引入了新的缺陷，需要再進一步解決新的缺陷，得不償失。因此如果解決方案能夠滿足上述特點，可稱之為最終理想解。

2.最終理想解的作用

在具體的應用過程中最終理想解能夠發(fā)揮以下作用。一是明確解決問題的方向。最終理想解的提出為解決問題確定了系統(tǒng)應當達到的目標，然后通過TRIZ中的其他工具來實現(xiàn)最終理想解。二是能夠克服思維慣性，幫助使用者跳出已有的技術系統(tǒng)，在更高的系統(tǒng)層級上思考解決問題的方案。三是能夠提高解決問題的效率，最終理想解形成的解決方案可能距離所需結果更近一些。四是在解題伊始就激化矛盾，打破框架、突破邊界、解放思想，尋求更睿智的解。

三、最終理想解與相關概念的區(qū)別

在TRIZ理論中，同時引入了“理想化”、“理想度”、“最終理想解”等概念，工程師在使用過程中容易混淆。理想化是描述系統(tǒng)處于理想中的一種狀態(tài)，可以是理想系統(tǒng)、理想過程、理想資源、理想方法、理想機器、理想物質(zhì)。理想系統(tǒng)就是沒有實體、沒有物質(zhì)，也不消耗能源，但能實現(xiàn)所有需要的功能。理想過程就是只有過程的結果，而無過程本身，突然就獲得了結果。理想資源就是存在無窮無盡的資源，供隨意使用，而且不必付費。理想方法就是不消耗能量及時間，但通過自身調(diào)節(jié)，能夠獲得所需的功能。理想機器就是沒有質(zhì)量、體積，但能完成所需要的工作。理想物質(zhì)就是沒有物質(zhì)，功能得以實現(xiàn)[1]。

而理想度是衡量理想化水平的標尺。一個技術系統(tǒng)在實現(xiàn)功能的同時，必然有兩個方面的作用，即有用功能與有害功能，理想度通常是指有用功能與有害功能和成本之和的比值。理想度=（總功能）/（總成本），V=（∑?F）/（∑?C）。分子為有用功能之和，分母為有害功能之和[2]。在實際使用中，有害功能之和分解為成本之和與危害之和。通常在使用過程中不直接計算理想度水平，而是比較當前系統(tǒng)和未來系統(tǒng)或其他系統(tǒng)。技術系統(tǒng)改進的一般方向提升理想度的比值，努力提升其理想度水平[3]。

最終理想解是一種解決技術系統(tǒng)問題的具體方法或者是技術系統(tǒng)最理想化的運行狀態(tài)。因此，最理想化的技術系統(tǒng)應該是：沒有實體和能源消耗，但能夠完成技術系統(tǒng)的功能，也就是不存在物理實體，也不消耗任何的資源，但是卻能夠?qū)崿F(xiàn)所有必要的功能，即物理實體趨于零，功能無窮大，簡單說，就是“功能俱全，結構消失”[1]。最終理想解是理想化水平最高、理想度無窮大的一種技術狀態(tài)。

因此理想化是技術系統(tǒng)所處的一種狀態(tài)，理想度是衡量理想化的一個標志和比值，最終理想解是在理想化狀態(tài)下解決問題的方案。

四、最終理想解的確定

定義最終理想解通常有六步法和引入X元素兩種方式來確定。

1.應用六步法定義最終理想解

（1）設計的最終目的是什么？

（2）最終理想解是什么？

（3）達到理想解的障礙是什么？

（4）出現(xiàn)這種障礙的結果是什么？

（5）不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么？

（6）創(chuàng)造這些條件存在的可用資源是什么？

2.引入X元素定義最終理想解

假設存在X-元素，它能夠很好地幫助解決問題，也就是X-元素能夠徹底消除矛盾，同時不影響有用功能的實現(xiàn)，也不會產(chǎn)生有害因素或使系統(tǒng)變的更加復雜。X-元素不一定代表系統(tǒng)或超系統(tǒng)的某個實質(zhì)性組成部分，但可以是一些改變、修改，或系統(tǒng)的變異，或是完全未知的東西，如系統(tǒng)元素或環(huán)境的溫度變化或相變。引入X-元素確定最終理想解通常在ARIZ算法中得以應用，本文對此不做討論。

五、最終理想解的應用及注意事項

在實驗室里，實驗者在研究熱酸對多種金屬的腐蝕作用，他們將大約20個各種金屬的實驗塊擺放在容器底部，然后潑上酸液，關上容器的門并開始加熱。實驗持續(xù)約2周后，打開容器，取出實驗塊在顯微鏡下觀察表面的腐蝕程度[1]。由于試驗時間較長，強酸對容器的腐蝕較大，容器損壞率非常高，需要經(jīng)常更換，為了使容器不易被腐蝕就必須采取惰性較強的材料，如鉑金、黃金等貴金屬，但這造成試驗成本的上升。應用最終理想解解決該問題步驟如下：

（1）設計的最終目的是什么？

在準確測試合金抗腐蝕能力的同時，不用經(jīng)常更換盛放酸液的容器。

（2）最終理想解是什么？

合金能夠自己測試抗酸腐蝕性能。

（3）達到最終理想解的障礙是什么？

合金對容器腐蝕，同時不能自己測試抗酸腐蝕性能。

（4）出現(xiàn)這種障礙的結果是什么？

需要經(jīng)常更換測試容器，或者選擇貴金屬作為測試容器。

（5）不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么？

有一種廉價的耐腐蝕物體代替現(xiàn)有容器起到盛放酸液的功能。

（6）創(chuàng)造這些條件時可用的已有資源是什么？

合金本身就是可用資源，可以把合金做成容器，測試酸液對容器的腐蝕。

最終解決方法是將合金做成盛放強酸的容器，在實現(xiàn)測試抗腐蝕能力的同時，減少了成本。

圖1 應用最終理想解的思維過程圖

在應用最終理想解的過程中需要注意幾個問題。一是對最終理想解的描述。阿奇舒勒在多本著作中提出，最終理想解的描述必須加入“自己”、“自身”等詞語，也就是說需要達到的目的、目標、功能等在不需要外力、不借助超系統(tǒng)資源的情況下完成，是一種最大程度的自服務（自我實現(xiàn)、自我傳遞、自我控制等）。此種描述方法有利于工程師打破思維慣性，準確定義最終理想解，使解決問題沿著正確的方向進行。二是最終理想解并非是“最終的”，根據(jù)實際問題和資源的限制，最終理想解有最理想、理想、次理想等多個層次，當面對不同的問題時，根據(jù)實際需要進行選擇。如在本例中，對于合金抗腐蝕能力的測試問題，最理想的狀態(tài)是沒有測量的過程，就能夠知道抗腐蝕能力；理想狀態(tài)是在不采用貴金屬、不經(jīng)常更換容器的前提下準確測量出合金的抗腐蝕能力；次理想是不經(jīng)常更換容器的條件下準確測試出合金抗腐蝕能力。在不同的理想狀態(tài)下所采取的策略有所不同。三是在應用最終理想解的過程中是一個雙向思維的過程（如圖1），從問題到最終理想解，從最終理想解到問題，對于最理想的最終理想解可能達不到，但是這是目標，通過達到次理想的最終理想解、理想的最終理想解的方式最終達到最理想的最終理想解。

責編/劉紅偉

參考文獻：

[1]曹福全. 創(chuàng)新思維與方法概論[M]. 哈爾濱：黑龍江高等教育出版社.2009.

[2]韓博.TRIZ理論中技術系統(tǒng)完備性法則應用研究[J]. 技術與市場.2014（4）.34-35

[3]韓博.TRIZ理論中若干概念的辨析[J].科技創(chuàng)新與品牌.2014（9）.90-92

基金項目：國家創(chuàng)新方法工作專項（2013IM021600）

作者簡介：韓博，男，寧夏同心人，碩士，助理研究員，國際TRIZ協(xié)會三級，主要研究方向：科技政策與管理、技術經(jīng)濟和創(chuàng)新方法。