TRIZ理論及其解決問題的方法研究

江婭楠　賈仁甫

摘要：隨著TRIZ理論在我國深入推廣和應(yīng)用，其發(fā)展受到了學(xué)術(shù)界和政府的高度重視，為了更全面、詳細(xì)地了解TRIZ理論，文章論述TRIZ理論發(fā)展及其理論體系，并對(duì)其解決問題的方法進(jìn)行研究，為今后TRIZ理論在各領(lǐng)域應(yīng)用提供啟發(fā)和參考。

關(guān)鍵詞：TRIZ理論；解決方法；多屏幕法；STC算子法；RTC算子法；金魚法 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：G304 文章編號(hào)：1009-2374（2017）01-0068-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.034

1 概述

創(chuàng)新是發(fā)展的動(dòng)力，是世界發(fā)展的潮流。創(chuàng)新在國家的發(fā)展中起著非常重要的作用。傳統(tǒng)創(chuàng)新方法易于掌握、易于傳播、易于普及，能產(chǎn)生一些創(chuàng)新設(shè)想，但命中率低，速度慢，難以解決復(fù)雜的技術(shù)問題。創(chuàng)新能力都來自于人的潛能，并可以通過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練來激發(fā)和提升。創(chuàng)新是有規(guī)律可循的，這些規(guī)律潛藏于解決各種工程技術(shù)問題的過程中，通過長(zhǎng)期實(shí)踐中的觀察、總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)這些規(guī)律。在這些理論方法中，TRIZ理論體現(xiàn)出其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，TRIZ的作用在各種實(shí)踐中發(fā)揮得越來越明顯。TRIZ可以幫助我們進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新，深入了解問題并獲得解決方案，簡(jiǎn)化系統(tǒng)以及克服心理慣性。

2 TRIZ的發(fā)展

TRIZ即發(fā)明問題解決理論，它是一套技術(shù)創(chuàng)新理論和方法，是一套解決各類工程技術(shù)問題的工具。它的核心在于提供一種有規(guī)律可循的非?？陀^的創(chuàng)新方法。它系統(tǒng)總結(jié)了人類以往在發(fā)明和創(chuàng)新方面的想法，從中提煉出一系列有效的法則，用以指導(dǎo)人們系統(tǒng)、高效地解決未來的問題。TRIZ創(chuàng)新方法源于前蘇聯(lián)，由一位偉大的工程師兼發(fā)明家阿奇舒勒和他的同事們創(chuàng)立的，他們分析歸納總結(jié)全世界250多萬份高水平專利成果后，在1946年總結(jié)出一套理論。根據(jù)創(chuàng)新程度的不同，將這些專利技術(shù)解決方法分為5個(gè)“創(chuàng)新等級(jí)”。

TRIZ自創(chuàng)立以來，經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：第一個(gè)階段為創(chuàng)立階段。這個(gè)時(shí)期主要?jiǎng)?chuàng)新和完善了TRIZ體系，并在蘇聯(lián)少量應(yīng)用。但因?yàn)樘K聯(lián)封鎖這個(gè)理論，外界很少有人知道。這個(gè)時(shí)期形成的主要理論有40個(gè)發(fā)明原理、發(fā)明問題解決算法（ARIZ）、最終理想解、科學(xué)效應(yīng)庫、物-場(chǎng)模型、標(biāo)準(zhǔn)解和進(jìn)化法則等；第二個(gè)階段為傳播階段。蘇聯(lián)解體后，大量的科學(xué)家移民到了美國、歐洲、亞洲，創(chuàng)辦了一系列的公司，開發(fā)基于TRIZ理論的軟件系統(tǒng)，并為一些公司提供咨詢服務(wù)。這時(shí)，其他國家的工程師們才開始了解這個(gè)理論。少量公司在這個(gè)時(shí)候開始引入TRIZ理論，如1995年開始的寶潔公司和1998年開始的三星公司；第三個(gè)階段為應(yīng)用階段。從2005年開始更多世界知名大公司開始引入TRIZ理論，并開始在內(nèi)部推廣，如通用電氣公司、西門子公司、飛利浦公司、因特爾公司等。中國的企業(yè)，特別是一些國有大型企業(yè)也開始利用TRIZ來培訓(xùn)員工，解決難題。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，TRIZ已進(jìn)入成熟期，TRIZ理論已經(jīng)被全世界接受、應(yīng)用。西方發(fā)歐國家在TRIZ領(lǐng)域的理論、技術(shù)和應(yīng)用研究都處于世界領(lǐng)先水平。我國引入TRIZ理論比較晚，但最近幾年其理論受到了學(xué)術(shù)界的重視和政府的高度關(guān)注，現(xiàn)正被越來越深入地推廣和應(yīng)用。

3 TRIZ理論思維方法

TRIZ理論創(chuàng)新思維方法有多屏幕法、STC算子法、RTC算子法、金魚法、小矮人法等。

多屏幕法從兩個(gè)維度進(jìn)行發(fā)散思維：（1）從構(gòu)成層面發(fā)散，考慮了當(dāng)前系統(tǒng)、超系統(tǒng)及其子系統(tǒng)；（2）從時(shí)間層面發(fā)散，將其分為過去、現(xiàn)在和將來三種狀態(tài)。即按時(shí)間與構(gòu)成兩種不同的維度對(duì)現(xiàn)有問題的技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行全面思考與分析，從而找到解決的思路。

STC算子法即尺寸Size-時(shí)間Time-成本Cost分析法，它從三個(gè)不同維度對(duì)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行從零到無窮大的發(fā)散思維。RTC算子法即將STC中的尺寸換成資源（Resource）。

金魚法求解問題，首先將問題分解成現(xiàn)實(shí)部分和不現(xiàn)實(shí)部分，利用系統(tǒng)資源，找出可以將幻想變成現(xiàn)實(shí)的條件。它是一個(gè)反復(fù)迭代分解的過程。它的反復(fù)迭代區(qū)分現(xiàn)實(shí)和幻想兩部分，并集中求解幻想部分的問題，其中幻想部分方案求解可以結(jié)合多屏幕法獲得可利用資源。金魚法還有一個(gè)思路是針對(duì)問題產(chǎn)生的思路，將這些思路區(qū)分為現(xiàn)實(shí)方案和不現(xiàn)實(shí)方案，而后集中對(duì)不現(xiàn)實(shí)方案進(jìn)行求解，從而獲得解決方案。

小矮人法是將系統(tǒng)功能、部件用不同的小矮人來替代，通過對(duì)小矮人群的重組、位置改變等實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的解決方案。

TRIZ中技術(shù)系統(tǒng)的理想化水平與有用功能之和成正比，與有害功能之和成反比。理想度可以對(duì)創(chuàng)新思維方案、技術(shù)系統(tǒng)解決方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后選擇理想度高的方案進(jìn)行實(shí)施。要提高創(chuàng)新思維方案和技術(shù)系統(tǒng)解決方案的理想度可以增加有用功能或減少有害功能，也可對(duì)方案各個(gè)層面進(jìn)行各層次分析，進(jìn)而獲得理想解。

4 TRIZ解決問題的方法

TRIZ理論具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，可廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，它可以擴(kuò)展人的創(chuàng)新性思維，從而尋求解決問題的辦法，為不同行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新問題提供啟發(fā)和參考建議。用TRIZ解決問題，首先要把問題轉(zhuǎn)換為問題的模型，然后從TRIZ解決問題的工具中找到解決問題的模型。TRIZ理論在解決技術(shù)問題時(shí)主要用技術(shù)進(jìn)化工具、矛盾矩陣工具、物-場(chǎng)分析工具和科學(xué)效應(yīng)庫工具。

4.1 技術(shù)進(jìn)化工具

技術(shù)進(jìn)化工具是TRIZ理論核心內(nèi)容之一，它表明技術(shù)處于進(jìn)化過程中并且有規(guī)律可循，可預(yù)測(cè)。技術(shù)進(jìn)化規(guī)律包括S曲線和八大進(jìn)化法則。其中八大進(jìn)化法則包括完備性法則、能量傳遞法則、協(xié)調(diào)性法則、提高理想度法則、動(dòng)態(tài)性進(jìn)化法則、子系統(tǒng)不均衡進(jìn)化法則、向微觀級(jí)進(jìn)化法則、向超系統(tǒng)躍遷法則。S曲線：技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化過程分為嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期、衰退期，提高理想度法則貫穿技術(shù)系統(tǒng)的全生命周期。對(duì)于待解決技術(shù)系統(tǒng)，根據(jù)S形進(jìn)化曲線原理分析技術(shù)系統(tǒng)所處階段，而后依次用八大進(jìn)化法則，最后獲得建議方案，并結(jié)合實(shí)際技術(shù)系統(tǒng)，建立解決方案。技術(shù)進(jìn)化工具應(yīng)用過程體現(xiàn)了技術(shù)系統(tǒng)由量變到質(zhì)變，技術(shù)進(jìn)化工具有時(shí)只需根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用一個(gè)或者幾個(gè)即可建立解決方案。

4.2 矛盾矩陣工具

TRIZ研究的沖突是技術(shù)沖突和物理沖突。技術(shù)沖突是指一個(gè)系統(tǒng)在某方面得到改善的同時(shí)，另一方面被削弱。運(yùn)用矛盾矩陣中的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)找到對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理可以解決技術(shù)沖突。物理沖突是因?yàn)樽非髮?duì)立的結(jié)果而引發(fā)的。對(duì)此，物理矛盾一般是通過分離的方法，獲得兩個(gè)相反的解決方案。分離的方法很多，有空間分離、時(shí)間分離、系統(tǒng)級(jí)別分離、條件分離、范圍分離等。

TRIZ有助于我們思考方案，尋找和創(chuàng)建能夠滿足既定需要的系統(tǒng)。在這過程中，我們遇到的一切物理矛盾都可以從40個(gè)發(fā)明原理中找到答案。發(fā)明原理構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)單的清單，從中可以得到基于不同情形和時(shí)間的解決方案，幫助我們創(chuàng)建所需要的系統(tǒng)。

4.3 物場(chǎng)分析

阿奇舒勒創(chuàng)建了一套精準(zhǔn)的體系歸納系統(tǒng)中存在的問題，并提出相應(yīng)的解決方案稱為物場(chǎng)分析。物場(chǎng)分析原理認(rèn)為，功能都由兩種物質(zhì)和一種場(chǎng)這三元素組成。它用三角形模式來解讀每個(gè)問題的功能，在此模型中下面兩個(gè)元素代表兩種物質(zhì)，用S表示；上面一個(gè)元素表示場(chǎng)，用F表示。場(chǎng)表示物質(zhì)之間相互作用。復(fù)雜的系統(tǒng)經(jīng)過分解，可運(yùn)用多個(gè)組合三角形模型表示。

一種物質(zhì)作用于另一種物質(zhì)便可以提供某種功能。功能可能有利，也可能有害；可能是完美的，也可能有不足之處。物場(chǎng)模型聚焦于功能分析，把功能做正確，在解決問題時(shí)提升系統(tǒng)理想度。通過三角形功能建模，能以圖示的方式表明功能形成過程中存在的問題。

4.4 科學(xué)效應(yīng)庫工具

效應(yīng)指應(yīng)用本領(lǐng)域，特別是其他領(lǐng)域的有關(guān)定律，解決設(shè)計(jì)中的問題。效應(yīng)是特定條件下，在技術(shù)系統(tǒng)中實(shí)施自然規(guī)律的結(jié)果，是場(chǎng)與物質(zhì)之間的互動(dòng)結(jié)果。效應(yīng)也能看作是一種功能，它是物質(zhì)、場(chǎng)或兩種的組合，將輸入作用轉(zhuǎn)變?yōu)樗璧妮敵鲎饔?。通過選擇不同的效應(yīng)、物質(zhì)參數(shù)，可以控制效應(yīng)的轉(zhuǎn)換效果。

科學(xué)效應(yīng)庫是將物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)和幾何效應(yīng)等集合起來組成一個(gè)知識(shí)庫。利用科學(xué)效應(yīng)庫有利于突破設(shè)計(jì)人員只是對(duì)其專業(yè)知識(shí)熟悉的局限性，發(fā)散思維從其他領(lǐng)域找問題的解?？茖W(xué)效應(yīng)庫解決問題的流程為：第一，分析待解決的問題，確定解決此問題能實(shí)現(xiàn)的功能；第二，根據(jù)功能確定與此功能相對(duì)應(yīng)的代碼；第三，確定與功能代碼相應(yīng)的科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象；第四，查找優(yōu)選出來的每個(gè)科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象的詳細(xì)解釋，并應(yīng)用于此問題的求解，形成解決方案。

4.5 ARIZ算法

ARIZ是一個(gè)分步解決問題的過程，每個(gè)步驟都有相適應(yīng)的工具。ARIZ由五個(gè)步驟構(gòu)成，分別是：定義問題；揭示系統(tǒng)矛盾；分析系統(tǒng)矛盾并形成“最小問題”；獵取資源；發(fā)展概念性解決方案。從流程上看ARIZ的工作內(nèi)容主要表現(xiàn)在了解問題和尋找資源方面，只是到了最后一步才轉(zhuǎn)到問題的解決方案上來。但在實(shí)踐中，使用者隨時(shí)都可以發(fā)現(xiàn)解決問題的想法，尤其在了解問題階段，這些想法可以用來解決問題。

ARIZ適用于解決比較復(fù)雜的問題，它能夠幫助我們一步一步找到解決方案。這種方法涵蓋問題的面很廣，步驟多，比較有效，但是過程較長(zhǎng)，不是一種快速解決問題的方法。ARIZ的作用主要體現(xiàn)在了解問題的性質(zhì)，并找到最好的資源，解決遇到的問題。ARIZ是TRIZ解決問題的主導(dǎo)程序，是一種非常強(qiáng)大和精準(zhǔn)的方法，能指引人們有序地工作，找到最佳的解決問題的方法。

5 結(jié)語

本文介紹了TRIZ理論發(fā)展及其理論體系，并對(duì)其解決問題的方法進(jìn)行研究，為后續(xù)TRIZ理論在各領(lǐng)域的應(yīng)用提供了參考。遇到問題時(shí)，可以用TRIZ理論去尋找具體的解決方案，TRIZ能使我們?cè)谟龅綇?fù)雜問題時(shí)保持清晰的思路。隨著遇到的問題越來越多，TRIZ理論方法也在不斷完善與發(fā)展，它需要不斷與新技術(shù)、新理論進(jìn)行結(jié)合才能夠適應(yīng)現(xiàn)代的需求。隨著研究的深入，TRIZ還可應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)管理等非技術(shù)領(lǐng)域。

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作者簡(jiǎn)介：江婭楠（1994-），女，江蘇揚(yáng)州人，揚(yáng)州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院建筑與土木工程碩士，研究方向：工程管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）