TRIZ科技创新方法综述

文/徐栋

TRIZ科技创新方法综述

文/徐栋

1946年由苏联专家阿奇舒勒（Altshuller）创立的创新问题解决理论（Theory of Inventive Problem Solving——TRIZ），是一种全新的创新性问题解决方法指导性理论，解决了人们创造性解决问题过程中存在的思维障碍，同时，使实现创新有客观规律可循，能像解决一般技术问题一样有方法、有步骤地进行。

核心理念与理论基础

TRIZ的核心理念。TRIZ认为创新并不是灵感的闪现和随机的探索，而是存在解决问题的一般规律，这些规律和原则可以告诉人们按照什么样的方法和过程去进行创新，并对结果具有预测性和可控制性。这就是TRIZ理论最核心的理念。

TRIZ的理论基础。矛盾、演化、资源和理想度是TRIZ理论的基础。TRIZ理论认为，解决创新问题的关键是要解决矛盾。在TRIZ中，将矛盾分为技术矛盾和物理矛盾。技术矛盾是指一个系统中两个子系统之间的矛盾，一般涉及两个工程参数A和B，当A得到改善时，B则变得恶化。物理矛盾是指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。阿奇舒勒在专利研究中发现了对产品开发创新具有重要指导作用的技术系统的8条演化模式：

①技术系统有自己的生命周期，一般经历4个阶段：婴儿期、成长期、成熟期、衰退期；

②技术系统是沿着提高其理想度向最理想系统的方向进化；

③技术系统中子系统之间的进化不均衡，导致子系统间矛盾出现的原因；

④技术系统演化过程中动态性和可控性逐渐增加；

⑤技术系统趋向于首先向集成度增加的方向，紧接着再进行简化；

⑥在技术系统的进化中，子系统的匹配和不匹配交替出现；

⑦技术系统由宏观向微观转化，使用不同的能量场来获得更多的性能或控制性；

⑧技术系统向减少人工介入方向演变。

在这8个模式中，技术系统向提高理想度方向进化是最重要的一条进化模式，它为创造性问题解决指明了努力的方向。理想度是指技术系统所有有用效果（包括系统发挥作用的所有有价值的效果）和有害效果（成本、能量消耗、风险等）的比值，技术系统的任何改进必须致力于提高理想度。TRIZ提供了两种方法来提高理想度：充分利用系统内的可用资源，包括未占用空间、空闲时间、能量、信息甚至废料等;应用物理、化学、地理等现象节省资源或简化资源。

TRIZ的主要方法和工具

当我们遇到一个创新问题时，应该先对此问题进行分析，把它转换为一个标准TRIZ问题，然后利用TRIZ提供的解决问题方法和工具得出该TRIZ问题的解，再与具体问题相对照，考虑实际条件的限制，转化为具体创新问题的解，并在实际设计中加以实现。这就是运用TRIZ解决创新问题的方法。

①矛盾矩阵和创新原理。为了消除技术矛盾，必须找到形成技术矛盾的工程参数。阿奇舒勒总结出39个通用工程参数来描述技术矛盾和40条创新原理以消除技术矛盾，从而创建了矛盾矩阵。矛盾矩阵为40×40矩阵，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。表示这对技术矛盾能由这些创新原理来消除。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，按条件分离等4类解决方法。

②物质场分析模型和76个标准解。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，执行一个功能。分别为两种物质S1、S2和物质间相互作用的场F。因此，功能可以这样描述：物质S1通过场F作用于物质S2。物质S1、S2可以是任何对象，场F是能量的总称，如机械能、电磁能等。为了快速构造物质场模式并解决基于技术系统演化模式的标准问题，TRIZ提供了76个标准解。共分为5类：构建和破坏物质场；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的一切事物；描述如何引入物质或场。

③创新问题解决算法ARIZ。对于某些复杂问题，由于无法分析出明显的矛盾，不能直接依靠矛盾矩阵和物质场分析解决，必须对其分步进行分析，不断对问题进行细化，直到找出问题解决方案。ARIZ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。

④科学和技术知识效应库。效应，就是不同科学领域里的一些自然定律，包括物理、化学、地理和几何学等。通过对专利的研究发现，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。自然界的效应数量远远地要多于一个工程人员所能掌握的数量。因此，为了帮助工程人员克服知识的局限性问题，更好地应用效应解决创新问题，TRIZ创建了知识效应库。

（作者单位：河南省科学技术信息研究院）