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 TRIZ 
 
  TRIZ    
TRIZ
2014-12-24 15:52  

 一、TRIZ是什么

   TRIZ,简单来说就是一种创造发明的方法体系,一种创新过程中问题的解决理论。它来源于俄语,转换成拉丁文即“Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch”的缩写,英文全称是“Theory of the Solution of Inventive Problems(发明问题解决理论)”,中文则译为“萃智”。

   俄国学者里奇·阿奇舒勒(G. S. Altshuller)被誉为TRIZ之父。在前苏联海军专利局供职期间,他对上百万份发明专利文献进行研究后发现,任何领域的产品改进、技术创新都是有规律可循的,人们一旦掌握了这些规律,便可以能动地进行产品设计并能预测产品的未来趋势。

  1946年,他与他的同事在经过长达50多年的努力后,终于成功地提炼出了一套体系化的理论,即TRIZ理论体系。TRIZ在当时的前苏联属于国家机密,可以轻易解决那些“看似不可能解决的问题”并形成专利。这使得前苏联在20世纪70年代中期专利申请量和批准量跃居世界第二,在冷战时期保持了对美国的军事力量平衡。

  前苏联解体后,大批TRIZ研究者逐渐移居美国等西方国家,TRIZ理论系统也由此在欧美、日韩等国流传开来,并日益受到广泛重视。据统计,应用TRIZ理论与方法,可增加80%~100%的专利数量并提高专利质量;可提高60%~70%的新产品开发效率;可缩短产品上市时间50%TRIZ理论普及化至今,已经为通用电气、克莱斯勒、洛克威尔、摩托罗拉、福特汽车、三星电子等众多知名企业赢得了巨大的经济效益和社会效益。

    二、TRIZ的核心概念释疑

 

 

   1.技术系统

  所有运行某个功能的事物可称为技术系统。任何技术系统均包括一个或多个子系统,每个子系统执行自身功能,它又可分为更小的子系统。TRIZ中最简单的技术系统由两个元素以及两个元素间传递的能量组成。

 

 

   2.技术系统进化理论

   所有技术向最先进的功能进化时,都需要遵循一定的规律与模式。阿奇舒勒通过对专利文献的研究,提出了一条“S”型曲线,它描述了一个技术系统完整的生命周期。

 

 

   3 技术系统进化法则  

  技术系统进化法则提供了八大基本的技术进化模式,每一种进化模式包含有子模式或子路线。这些模式或路线可以描述技术系统在进化空间的生命曲线,由此就能分析、确认当前产品所处的技术状态,并且能预测未来的发展趋势,以开发出富有竞争力的新产品。技术系统进化法则是TRIZ方法论的基础,八大基本进化法则为:(1S曲线进化法则;(2)提高理想度法则;(3)子系统不均衡进化法则;(4)动态性与可控性进化法则;(5)增加集成度再进行简化法则;(6)子系统协调性法则;(7)向微观级和场的应用进化法则;(8)减少人工介入的进化法则。

   4.物理矛盾

  TRIZ理论中,当系统要求同一个参数向两个相反方向变化时,就构成了物理矛盾。例如,一方面我们的手机要求设计得越小越好,以便于携带;另一方面,又要求屏幕设计得越大越好,以便于观看。对体积同时具有大、小两方面相反的要求,就是设计上的物理矛盾。

   5.矛盾分离原理

   分离原理主要是为解决物理矛盾而提出的。TRIZ将矛盾的分离方法划分为四大类:(1)空间分离:从空间上进行系统(或子系统)的分离,以使在两个不同的空间实现两个相反的需求。(2)时间分离:从时间上进行系统(或子系统)的分离,以在不同的时间段实现两个相反的需求。(3)条件分离:物质为实现一个目的具有一种特殊性,而为实现另一个目的具有相反的特性,利用条件进行分离,使物体矛盾的特性同时共存或交替出现。(4)向另一个系统转换的层级分离原理:将矛盾双方在不同的层次上进行分离。

   6.技术矛盾

   由系统中两个因素导致,这两个参数相互促进、相互制约。当技术系统某个特性或参数得到改善时,常常会引起另一个的特性或参数劣化,该矛盾称为“技术矛盾”。  

  739个工程通用参数

   “工程参数”是表述产品特性的共同语言,是产品设计指标中的一种体现。在系统改进中,将需要提升或加强的特性所对应的工程参数称为“改善的参数”,将需要降低的特性所对应的工程参数称为“恶化的参数”。TRIZ给出了解决方案过程中39个工程通用参数,并将其分为物理和几何的、负向的、正向的3种类型。

  840个发明原理

  TRIZ给出了40个发明创造原理,提示最有可能解决问题的方法,成为解决技术矛盾的关键。

   9.技术矛盾解决矩阵

  矛盾矩阵显现39个通用工程参数与40个发明原理建立起的对应关系。如图所示,39 项技术特性分别作为xy 轴,构成了技术矛盾解决矩阵。图表中的x 轴表示“恶化的技术特性”,y 轴表示“希望改善的技术特性”。xy 轴上各技术特性交点处的数字表示用来解决系统矛盾对立所使用的发明创造原理的编号, 每个交点处最多有4 个原理。这些原理既可单独使用, 也可组合使用。

 

技术矛盾解决矩阵

 

   10.管理矛盾

   在一个系统中,各个子系统已经处于良好的运行状态,但是子系统之间产生不利的相互作用、相互影响,使整个系统产生问题。如一个车间突然接到在油中淬火一批大尺寸零件的订单,但车间没有单独的地方对零件进行淬火,只能在公用的地方进行。这样就形成了车间管理上的矛盾。

   1139个管理通用参数

   台湾TRIZ学者叶继豪先生整合研发管理、生产管理、专项任务管理、供应链管理、服务业管理、行销管理与人力资源管理的理论经验,将39个工程通用参数转换成具有创新管理内涵之39个管理通用参数,用于解决管理创新问题。

 

   12.理想解

   理想解是一切技术系统的终极目标,发明与创新就是为了创造高度理想化的系统。理想化发明创造是有等级之分的。等级越高,产品市场竞争力越强,但是设计越困难。发明创造的最理想状态是理想解的实现,尽可能让企业的产品趋近于理想状态。

13.物质-场分析法

   阿奇舒勒认为,所有可以完成单一功能的最小技术系统,可以分解为两种物质和一种场,两种物质分别是目标与工具。TRIZ中具有最小机能、可控技术系统的图形表现就称为物质-场模型。物质-场分析法是TRIZ解析工具之一,可以将一些相当复杂的问题构建成和现有技术系统相关的物质-场模型,从76个标准解中找到最为接近的解决方案,简单有序地获得最终理想解。

   1476个标准解法

  用于解决基于技术系统进化模式的标准问题。按照目标,这些标准解被分为五类,分类中解的顺序反映出技术系统的进化方向。要使用这些工具必须先确定出问题的类别(基于物质-场模式),然后选定一系列标准解。这些标准解会建议采用哪一种系统变换来消除存在的问题。

15.发明问题解决算法ARIZ

  ARIZAlgorithm for Inventive Problem Solving)称为发明问题解决算法,是解决发明问题的完整算法。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。因此,ARIZ提供了特定的算法步骤,能够帮助人们将复杂、模糊不清的问题情境转化为明确的发明问题。

  经过这一过程,初始问题最根本的冲突被清楚地暴露出来,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。

   16.效应知识库

  效应是各领域的定律,它涵盖了多学科领域的原理,可以使物体或系统实现某种功能的“能量”和“作用力”。基于专利研究分析而提炼出的TRIZ效应知识库,按照从技术到实现的原则,收集了1400多种效应。发明者只需确定要实现的功能,然后去选择能够实现该功能的效应,就能有效地克服发明者行业和领域知识不足的缺陷。

   17CAI计算机辅助创新技术

  CAI计算机辅助创新技术,是将发明问题解决理论、现代设计方法学、语义处理技术与计算机软件技术融为一体的一门高新技术,可以用公式表示:

  CAI=创新理论+创新技术+IT信息技术

   创新理论:主要是TRIZ

   创新技术:问题分析、语义处理、知识库、专利查询、方案评价……

   IT信息技术:图形交互技术

   CAI能帮助设计者克服思维定势,从全新的观念出发,在设计初期,就能够朝着理想解的方向,优选出实现功能的最佳方案,指导人们分析问题、发现问题、解决问题,最终实现技术创新。

   三、TRIZ实际运用流程与解题思路

      运用TRIZ解决问题的过程为:

      1.通常需要将实际问题转换成一个TRIZ问题。

      2.利用相应的TRIZ理论和工具进行求解,获得TRIZ问题的通用解。

      3.根据实际条件限制,将TRIZ问题的解转化为具体问题的解。

 

 

      TRIZ理论体系提供了诸多解决问题的工具。因此,使用者要根据情境的不同,选择相应的解决流程手段。

      情境一:制定产品的开发战略

      1.明确需要解决的问题——预测技术系统的发展趋势

      2.执行预测分析的步骤

      1)分析当前技术系统所处的阶段;

      2)根据进化法则判断当前系统的进化方向;

      3)运用八大系统进化法则指导系统的改进;

      4)明细“最终理想化系统”,制定方案以使技术系统趋近于理想;

      5)方案满意,执行;方案不满意,返回(1),重新分析直至满意的结果。

      情境二:具体的产品设计方案

      1.问题分析阶段

      1)对当前问题进行清晰、全面的描述;

      2)构想最终的理想解IFR

      3)建立物质-场模型;

      4)定义当前技术系统中,冲突的元素有哪些。

      2.矛盾解决

      1)建立一个能反映整个系统内关键问题的矛盾模型;

      2)如果是技术矛盾,就运用矛盾矩阵等求解;如果是物理矛盾,就运用矛盾分离原理或者是标准解法进行求解;

      3)利用TRIZ提供的工具对问题进行分析、解决,将TRIZ解决方案转化为实际问题的解决方案。

      3.方案筛选与评价阶段

      1)获得满意的方案,执行;

      2)方案不满意,返回最初的问题分析阶段,再执行整个分析步骤。

      整个流程图如下:

 

   四、小结

   实践证明,TRIZ完备的理论体系不仅是解决发明创造问题强有力的工具,而且还是实现企业产品快速研发、更新换代的最有效方法。从数百万份专利研究中诞生的这一创新理论成果,成功地揭示了人类创新活动的一般规律和原理。也正因为如此,身怀独到“创新利器”的TRIZ,成为各国政府、众多企业及高校的至宝。

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