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TRIZ意译为发明问题的解决理论。TRIZ理论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理,着力于澄清和强调系统中存在的矛盾,其目标是完全解决矛盾,获得最终的理想解。它不是采取折中或者妥协的做法,而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程, 而不再是随机的行为。实践证明,运用TRIZ理论,可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。

TRIZ,(俄文:теории решения изобретательских задач 俄语缩写“ТРИЗ”翻译为“发明家式的解决任务理论”,用拉丁语标音可读为Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch,缩写为TRIZ。英文说法:Theory of Inventive Problem Solving,TIPS),也有人缩写为TIPS。

TRIZ,直译是“发明问题解决理论”,国内也形象的翻译为“萃智”或者“萃思”,取其“萃取智慧”或“萃取思考”之义。

前苏联发明家、教育家G.S.Altshuller(根里奇·阿奇舒勒)和他的研究团队,通过分析大量专利和创新案例总结出来的。

概述

TRIZ是俄文теории решения изобретательских задач 的英文音译篮捉危Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch的缩写,兆纸和章其英文全称是Theory of the Solution of Inventive Problems(发明问题解决理论)

TRIZ是基于知识的、面向人的发明问题解决系统化方法学。

TRIZ是基于知识的方法

(1)TRIZ是发明问题解决启发式方法的知识。这些知识是从全世界范围内的专利中抽象出来的,TRIZ仅采用为数不多的基于产品进化趋势的客观启发式方法;

(2)TRIZ大量采用自然科学及工程中的效应知识;

(3)TRIZ利用出现问题领域的知识。这些知识包括技术本身、相似或相反的技术或过程、环境、发展及进化;

(4)TRIZ是面向人的方法,即TRIZ中的启发式方法是面向设计者的,不是面向机器的。

TRIZ理论本身是基于将系统分解为子系统、区分有用及有害功能的实践,这些分解取决于问题及环境,本身就有随机性。计算机软件仅起支持作用,而不能完全代替设计者,需要为处理这些随机问题的设计者们提供方法与工具。

TRIZ是系统化的方法

(1)在TRIZ中,问题的分析采用了通用及详细的模型,该模型中问题的系统化知识是店朽企重要的;

(2) 解决问题的过程系统化,以方便的应用已有的知识。

TRIZ是发明问题解决理论

(1)为了取得创新解,需要解决设计中的冲突,但解决冲突的某些步骤是不知道的;

(2)未知的解往往可以被虚构的理想解代替;

(3) 通常理想解可通过环境或系统本身的资源获得;

(4)通常理想解可通过已知的系统进化趋势推断。

Triz 顺畅点解释为:

“推创”(推动科技创新的发明)

国际上已经对超过250万项出色的专利进行过研究,并大大充实了TRIZ的理论和方法体系。有的公司根据TRIZ和专利的数据库,创造出计算机辅助创新系统,使发明创新的自动化初现曙光。但是,埋纸TRIZ更多的是一种思想或者方法,人们应该通过大量的习题来掌握它,计算机是无法完全取代人的作用的。

阿利赫舒列尔于1946年开始创立TRIZ理论,其中重要的理论之一是技术系统进化理论。该理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)增加集成度再进行简化的法则;6)子系统协调性进化法则;7)向微观级和增加场应用的法则;8)减少人工介入的进化法则。

根里奇·阿奇舒勒和他的TRIZ研究机构50多年来提出了TRIZ系列的多种工具,如冲突矩阵、76标准解答、ARIZ、AFD、物质--场分析、ISQ、DE、8种演化类型、科学效应等。

矛盾(冲突)普遍存在于各种产品的设计之中。按传统设计中的折衷法,冲突并没有彻底解决,而是在冲突双方取得折衷方案,或称降低冲突的程度。TRIZ理论认为,产品创新的标志是解决或移走设计中的冲突,而产生新的有竞争力的解。设计人员在设计过程中不断的发现并解决冲突是推动产品进化的动力。

技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果,也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个系统或子系统变坏。技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。

现浆愚棕实中的冲突是千差万别的,如果不加以归纳则无法建立稳定的解决途径。TRIZ理论归纳出39个通用工程参数乎笑只描述冲突(目前最新的理论,已经将工程参数扩充到48个,并且提出了商用参数共31个)。实际应用中,首先要把组成冲突的双方内部性能用该39个工程参数中的至少2个来表示,然后在冲突矩阵中找出解决冲突的发明原理。

TRIZ中的发明原理是由专门研究人员对不同领域的已有创新成果进行分析、总结,得到的具有普遍意义的经验,这些经验对指导各领域的创新都有重要参考价值。常用的发明原理有40条,实践证明这些原理对于指导设计人员的发明创造具有重要的作用。当找到确定的发明原理以后,就可以根据这些发明原理来考虑具体的解决方案。应当注意尽可能将找到的原理都用到问题的解决中去,不要拒绝采用任何推荐的原理。假如所有可能的原理都不满足要求,则应该对冲突重新定义并再次求解。

现实应用

通过下面一个戒姜颂多金鱼法的简单应用,让我们来了解一下TRIZ理论中创造性问题分析方法在现实问题解决中的应用。

埃及神话故事中会飞的魔毯曾经引起我们无数遐想,那么我们不妨一步步分析一下这个会飞的魔毯。

现实生活中虽然有毯子,但毯子都不会飞的,原因是由于地球引力,毯子具有重量,而毯子比空气重。那么在什么条件下毯子可以飞翔? 我们可以施加向上的力,或者让毯子的重量小于空气的重量,或者希望来自地球的重力不存在。如果我们分析一下毯子及其周围的环境,会发现这样一些可以利用的资源,如空气中的中微子流、空气流、地球磁场、地球重力场、阳光等,而毯子本身也包括其纤维材料,形状、质量等。那么利用这些资源可以找到一些让毯子飞起来的办法,比如毯子的纤维与中微子相互作用可使毯子飞翔,在毯子上安装提供反向作用力的发动机,毯子在没有来自地球重力的宇宙空间,毯子由于下面的压力增加而悬在空中(气垫毯),利用磁悬浮原理,或者毯子比空气轻。这些办法有的比较现实,但有的仍然看似不可能,比如毯子即使很轻,但也比空气重,对这一点我们还可以继续分析。比如毯子之所以重是因为其材料比空气重,解决的办法就是采用比空气轻的材料制作毯子,或者毯子象空中的尘埃微粒一样大小,等等。

通过上面一个简单分析过程,我们会发现,神话传说中会飞的毯子逐渐走向现实,从中或许我们可以得到很多有趣甚至十分有用的创意。这个简单的应用展示了金鱼法的创造性问题分析原理:即它首先从幻想式构想中分离出现实部分,对于不现实部分,通过引入其它资源,一些想法由不现实变为现实,然后继续对不现实部分进行分析,直到全部变为现实。因此通过这种反复迭代的办法,常常会给看似不可能的问题带来一种现实的解决方案。

可以看出,TRIZ理论中的这些创造性思维方法一方面能够有效地打破我们的思维定势,扩展我们的创新思维能力,同时又提供了科学的问题分析方法,保证我们按照合理的途径寻求问题的创新性解决办法。

8大技术系统进化法则

促使我们知道技术系统是如何进化的,为技术创新指明方向。

IFR最终理想解

促使我们明确理想解所在的方向和位置,避免由于折中法缺乏目标所带来的弊端。

40个发明原理

指引发明的原理,使创造性思维得到扩张

39个通用参数和阿奇舒勒矛盾矩阵

通过对矛盾的分析,在矛盾表中查找可能的解法,解法是由40个发明原理组成的

物理矛盾和分离原理

促使我们发现物理矛盾的11条分离方法和4大分离原理。

物-场模型分析

一种重要的问题描述和分析工具,用以建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型。可以通过物-场分析法描述的问题一般称为标准问题,可以采用76个标准解法进行求解。

76个标准解法

针对标准问题提出的解法,标准解法是TRIZ高级理论的精华之一。

ARIZ 发明问题解决算法

非标准问题主要应用ARIZ来进行解决。ARIZ的思路是将非标准问题通过各种方法进行变换,转化为标准问题,然后应用76个标准解法来予以解决。

科学原理知识库

物理、化学、几何等领域的科学原理可以有效帮助发明问题的解决,并为技术创新提供丰富的方案来源。

功能属性分析

“功能”角度分析系统,分析系统执行或完成其功能及关注属性的情况。功能属性分析是对问题定义过程中会使用到的必要工具之一,是寻找创新切入点与简化现有系统最实用的工具,一个完整的功能属性分析是进行系统创新最重要的一步。

资源分析

主要从时间、空间、物质、能量、功能、信息等6个方面分析系统中资源。资源是解决发明问题的基础。

1. 使新产品开发过程缩短50% 新产品上市时间;

2. 提升60%~70%的新产品开发效率;

3. 增加80%~100%的专利数量并提高专利的质量。

1.降低尝试次数和错误迭代

2.降低对共同的资源的需要

3.使用演化的趋势打开历史,为新产品想法证明方向

4.利用专利规避,突破竞争对手的防御

你能等100 年得到启发,或者你能用TRIZ原则在15 分钟内解决问题。TRIZ这个强而有力的工具消除在不同性能测量之间的冲突所引起对妥协和交换的需要,为创新带来了可执行的方法论 ——Genrich Altshuller

TRIZ是一套以人为导向的知识系统之系统化创新问题解决方法。它有别于传统的脑力激荡,TRIZ强调发明或创新可依一定的程序与步骤进行,而非仅是随机或天马行空的脑力刺激而已。TRIZ的发展这是在TRIZ从业人员过去二十多年间取得的实际经验基础上得以实现的,TRIZ专家投入了$7,000,000多资金继续进行方法学的研究,并在美国进行适应性调整。TRIZ 是对300万个全世界专利的分析的结果并且技术和社会演变的历史, 从大约发明的1000 个样式和超过500 patterns/lines 技术, 市场和组织演变被提取了。这个广泛的知识库使用户开发实际详尽的套可能的解答想法对困难的问题以迅速方式。

“经典”TRIZ (TRIZ是拉丁语字首字母缩写,按字面意思翻译过来就是 创新问题解决方案理论)。经典TRIZ是1946年至80年代中期在前苏联开发的。 TRIZ由一位俄国学者阿利赫舒列尔(G.S.Altshuller,又译根里奇·阿奇舒勒)及他的同事于1946年最先提出,最初是从二十万份专利中取出符合要求的四万份作为各种发明问题的最有效的解。他们从这些最有效的解中抽象出了TRIZ解决发明问题的基本方法,这些方法又可以普遍的适用于新出现的发明问题,协助人们获得这些发明问题的最有效的解。

20世纪80年代中期,经典TRIZ 停止开发,I-TRIZ开始发展起来,自I-TRIZ起步之初,对其进行的研究和开发就一直不曾中断过,因此,I-TRIZ不仅包含经典TRIZ工具的增强版,还包括扩展知识基础,更有效地应用这一知识并分析问题的新工具,IEG-Ideation为创新问题解决(IPS)提供了几种I-TRIZ程序、预期故障测定(AFD)和Directed Evolution(直接进化)(DE),它们综合了培训、软件工具和项目指导。这种组合形式可保证您获得成功应用I-TRIZ所需的知识和经验,对于您所做的投入,将收到可衡量的回报。

1.创新问题解决(IPS) --消除产品和过程在开发以及使用方面的技术障碍之方法。IPS适用于所有工程学科,可用来解决设计、研发、制造、安全性、可靠性和质量保证等方面的相关问题。

2.预期故障测定(AFD) -- 分析、预测和消除系统、产品和过程中存在故障的方法。

3.直接进化(DE) --DE的基础是揭示技术系统发展趋势的广泛模式。

1.创造性教育 - 学习如何解决任何领域(技术、营销、管理、安全等)内的创新问题

2.创新问题解决(IPS)> - 系统解决创新问题

3.预期故障测定(AFD) - 积极分析和消除现有或潜在系统故障

4.直接进化(DE) - 用I-TRIZ开发未来几代系统,并控制系统进化

利用阿利赫舒列尔和他的TRIZ,如冲突矩阵、76标准解答、ARIZ、AFD、物质--场分析、ISQ、 DE、8种演化类型、科学效应、40个创新原理,39个工程技术特性,物理学、化学、几何学等工程学原理知识库等,常用的有基于宏观的矛盾矩阵法(冲突矩阵法)和基于微观的物场变换法。事实上TRIZ针对输入输出的关系(效应)、冲突和技术进化都有比较完善的理论。这些工具为创新理论软件化提供了基础,从而为TRIZ的实际应用提供了条件。

TRIZ中的产品进化理论将产品进化过程分为4个阶段:婴儿期、成长期、成熟期、退出期。处于前两个阶段的产品,企业应加大投入,尽快使其进入成熟期,以便企业获得最大效益;处于成熟期的产品,企业应对其替代技术进行研究,使产品取得新的替代技术,以应对未来的市场竞争;处于退出期的产品,企业利急剧下降,应尽快淘汰。这些可以为企业产品规划提供具体的、科学的支持。

产品进化理论还研究产品进化模式、进化定律与进化路线。应用模式、定律与路线,设计者可较快地确定创新设计的原始构思,使设计取得突破。

原理是获得冲突解所应遵循的一般规律。TRIZ主要研究技术冲突和物理冲突。技术冲突是指传统设计中所说的折衷,即由于系统本身某一部分的影响,所需要的状态不能达到。物理冲突指一个物体有相反的求。TRIZ引导设计者挑选能解决特定冲突的原理,其前提是要按标准工程参数确定冲突。有39条标准冲突和40条原理可供应用。

物质—场分析标准解 Altshuller对发明问题解决理论的贡献之一是提出了功能的物质—场(Substance-field)描述方法与模型。其原理为,所有的功能都可分解为两种物质及一种场,即一种功能由两种物质及一种场的三元件组成。产品是功能的一种实现,因此,可用物质—场分析产品的功能,这种分析方法是TRIZ的工具之一。

依据该模型,Altshuller等提出了76种标准解,并分为如下5类:

(1)不改变或仅少量改变已有系统:13种标准解;

(2)改变已有系统:23种标准解;

(3)系统传递:6种标准解;

(4)检查与测量:17种标准解;

(5)简化与改善策略:17种标准解。

由已有系统的特定问题,将标准解变为特定解即为新概念。

效应指应用本领域特别是其它领域的有关定律解决设计中的问题。如采用数学、化学、生物、电子等领域中的原理解决机械设计中的创新问题。

ARIZ

发明问题解决算法TRIZ认为,一个问题解决的困难程度取决于对该问题的描述或程式化方法,描述的越清楚,问题的解就越容易找到。TRIZ中,发明问题求解的过程是对问题不断描述、不断程式化的过程。经过这一过程,初始问题最根本的冲突被清楚的暴露出来,能否求解已很清楚,如果已有的知识能用于该问题则有解,如果已有的知识不能解决该问题则无解,需等待自然科学或技术的进一步发展。该过程是靠ARIZ算法实现的。

ARIZ(Algorithm for Inventive-Problem Solving )称为发明问题解决算法,是TRIZ的一种主要工具,是发明问题解决的完整算法,该算法采用一套逻辑过程逐步将初始问题程式化。该算法特别强调冲突与理想解的程式化,一方面技术系统向着理想解的方向进化,另一方面如果一个技术问题存在冲突需要克服,该问题就变成了一个创新问题。

ARIZ中,冲突的消除有强大的效应知识库的支持。效应知识库包含物理的、化学的、几何的等效应。作为一种规则,经过分析与效应的应用后问题仍无解,则认为初始问题定义有误,需对问题进行更一般化的定义。

应用ARIZ取得成功的关键在于没有理解问题的本质前,要不断地对问题进行细化,一直到确定了物理冲突。该过程及物理冲突的求解已有软件支持。

常规问题与发明问题 产品设计是要解决问题。如果产品的初始状态与理想状态之间存在距离,则称之为问题,设计过程是解决问题的过程,是使产品由初始状态通过单步或多步变换实现或接近理想状态的过程。如果实现变换的所有步骤都已知,则称为“常规问题”(Routine problem),如果至少有一步未知,则称为“发明问题”(Inventive problem)。解决常规问题的设计是常规设计,解决发明问题的设计是创新设计。

(1)分析

分析是TRIZ的工具之一,是解决问题的一个重要阶段。功能分析的目的是从完成功能的角度而不是从技术的角度分析系统、子系统、部件。理想解是采用与技术及实现无关的语言对需要创新的原因进行描述,创新的重要进展往往在该阶段对问题深入的理解所取得。确认哪些使系统不能处于理想化的元件是使创新成功的关键。设计过程中从一起点向理想解过渡的过程称为理想化过程。可用资源分析是要确定可用物品、能源、信息、功能等。这些可用资源与系统中的某些元件组合将改善系统的性能。冲突区域的确定是要理解出现冲突的原因。区域既可指时间,又可指空间。假如在分析阶段问题的解已经找到,可以移到实现阶段。假如问题的解还没有找到,而该问题的解需要最大限度的创新,则基于知识的三种工具:原理、预测、效应等都可采用。

(2)原理

原理是获得冲突解的方法。有技术与物理两种冲突解决原理。TRIZ引导设计者挑选能解决特定冲突的原理,其前提是要按标准参数确定冲突。有40条原理。

(3)预测

预测又称为技术预报。TRIZ确定了8种技术系统进化的模式。当模式确定后,系统、子系统及部件的设计应向高一级的方向发展。

(4)效应

效应指应用本领域,特别是其他领域的有关定律解决设计中的问题。如采用数学、化学、生物等领域中的原理,解决设计中的创新问题。

(5)评价

该阶段将所求出的解与理想解进行比较,确信所作的改进不仅满足了技术需求而且推进了技术创新。TRIZ中的特性传递( feature transfer)法可用于将多个解进行组合以改进系统的品质。

其结果主要集中在4个TRIZ模式上。

1、III(Ideation International Inc)模式   该公司主要核心研究力量是来自于前苏联Kishnev的TRIZ学校的专家# 他们认为, TRIZ的许多方法分支太多,也过于复杂,因此必须提供一些方法和过程作为分析这些问题方法的统一入口。

根据有害和有用影响的区分,手工绘出问题中各部分因果关系网络图,利用软件工具对图中每一个节点能够自动列出问题的看法或者解决方法意见。每一个看法为使用者推荐了合适的传统TRIZ工具。III模式还开发了“创新环境调查问卷”以及预期失效判定和演变指导。III模式的主要不足是得出的看法通常是节点的3~4倍,对于复杂问题有时会显得非常冗长。

2、IMC(Inventive Machine Corp)模式

IMC公司是由前苏联人工智能和TRIZ专家Tsourilov博士移民到美国后创建的。为了解决具有技术和物理矛盾的“困难”工程问题,IMC努力将解决矛盾的创新原则、分隔原则、效果库等知识库工具集成为软件TechOptimizer。由于引入了相应的现代软件开发和人工智能技术,该软件具有容易使用与界面友好的特点。该软件分为2个集合,包括5个模块。集合1:原则模块、预测模块、效果模块;集合2:TechOptimizer模块、特征转换模块。原则模块负责从知识库给出类似的例子消除矛盾,效果模块允许从专利数据库获取类似的物理、化学和地理成果,而预测模块则是参照其演化趋势数据库中的22个演化趋势和200多个分模式对问题得出未来的解决方法。集合2个模块则负责对问题进行分析,使问题清晰化。

3、SIT/USIT模式

SIT(Systematic Inventive Thinking)模式原由移民到以色列的TRIZ专家Filkosky在1980年左右创立,目的是简化TRIZ以便使其被更多人接受。1995年福特公司Sickafus博士将SIT模式进行结构化形成USIT(Unified Strctured Inventive Thinking)模式,该模式能帮助公司工程师短时间内(3天培训期)接受和掌握TRIZ,为实际问题在概念产生阶段快速地产生多种解决方法),USIT将TRIZ设计过程分为3 个阶段:问题定义、问题分析和概念产生,它将解决方法概念的产生简化为只有4种技术(属性维度化、对象复数化、功能分布法和功能变换法),而不需要采用知识库或计算机软件。但USIT解决问题的好坏依赖于问题解决人员知识的广度和深度。

4、RLI(Renaissanoe Leedership Instiute)模式

该模式是由RLI公司的分支机构Leonadnda Vinci研究院的一些专家开发的。RLI模式对TRIZ的贡献主要体现在:(1)针对TRIZ的复杂性,开发了8个解决问题的算法;(2)针对物质场分析工具存在的缺陷,提出运用三元代替物质场的三元分析法(Triad Analysis),并将其结合到所开发的8个发明算法中。

TRIZ理论在国内推广应用

萃智(北京)工业技术研究院是国内首家完成TRIZ的本土化研究的专业机构。在全国多个央企、军工企业、高等院校以及省市级政府开展TRIZ创新理论与方法的培训和咨询工作,积累了大量的实践经验,培养了大批高层次科技创新人才。并运用TRIZ的方法和工具申请多项国家发明级别专利。对TRIZ在国内的推广起到了重要的推手作用。

中国青年高级人才培训中心是隶属于共青团中央的高级人才培训机构,是中国青年高层次创新型人才培养工程的实施单位,也是共青团中央指定从事青年职业资格证书培训工作的试点单位。中心拥有一批高水平的马克思主义理论工作者和各学科的科技工作者,在多学科的公共参与和努力下,中心经过引进、消化、吸收和再创新创立了具有中国特色的创新理论和方法体系(CM-TRIZ),经过数年的推广和在实践中的应用,证明该理论和方法体系是具有体系完整、内容丰富、易学好懂、实用性强等特点的创新知识资源。根据习近平总书记在五月四日的讲话精神,现阶段中心的基本业务是在广大青年中宣传和推广创新理论和方法,教育和培养高层次创新型人才,全面提高我国的自主创新能力,推动创新驱动发展,建设中国特色的创新型国家。

黑龙江省在TRIZ理论方法的普及、研究和应用上走在国内各省的前列,2007年黑龙江省和俄罗斯TRIZ研究机构合作,开始了对省内企业的TRIZ普及和培训工作,取得了显著效果。2007年7月,黑龙江省开始了技术创新方法(TRIZ理论)的试点工作;2007年8月,黑龙江省和四川省被国家科技部正式批准为国家首批技术创新方法试点省;2008年4月,国家科技部等四部委向全国联合下发了《关于加强创新方法工作的若干意见》的通知,有力地推动了TRIZ理论在我国自主创新中的普及和应用。

TRIZ理论在国外的发展

TRIZ理论诞生于前苏联,其得天独厚的条件为TRIZ理论的发展和应用孕育了肥沃的土壤。前苏联在上个世纪就大力号召培养国民创新能力和素质,并将其列入宪法中,在上世纪60年代,各种形式的发明创造学校和组织蓬勃兴起,据不完全统计,有100多所院校开设有TRIZ理论的课程。随着苏联的解体,人才向西方国家流动,世界各国才得以慢慢解开TRIZ理论的面纱,并将其应用到本国的发展中。

美国的一些世界级公司,如波音公司,利用TRIZ理论,解决了波音飞机空中加油的关键技术问题,从而战胜了法国空中客车公司,为波音赢得了几亿美元的订单。德国几乎所有名列世界500强的大企业都采用了该理论,如西门子、奔驰、宝马等著名公司都有专门的机构及人员负责该理论的培训和应用。日本的索尼公司每年都要推出数种新产品,其动力来源于创新战略和创新理论方法的研究应用。韩国的三星电子公司也专门成立了协会,在产品技术研发部门实施技术创新理论培训,目前三星公司已成为在中国申请专利最多的国外企业。

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