TRIZ基本理论物场模型分析

1. 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。

2. 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。

3. 40个发明原理
指引发明的原理，使创造性思维得到扩张
4. 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
5. 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。

6. 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。

7. 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。

8. 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。

9. 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。

TRIZ理论在机械工程创新中的应用TRIZ理论定义TRIZ的含义是发明问题解决理论，其拼写是由“发明问题的解决理论”(Theory of Inventive Problem Solving),在欧美国家也可缩写为TIPS。

TRIZ 理论是由前苏联发明家阿利赫舒列尔(G. S. Altshuller)在1964年创立的，他也被尊称为TRIZ之父。

Altshuller发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡，是有规律可循的。

人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来趋势。

他总结出各种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理和法则，建立一个由解决技术，实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系，并综合多学科领域的原理和法则，建立起TRIZ理论体系。

核心思想和基本特征现代TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。

首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式。

其次，各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。

再就是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。

TRIZ解决问题的过程发明问题解决理论的核心是技术进化原理。

按这一原理，技术系统一直处于进化之中，解决冲突是其进化的推动力。

进化速度随技术系统一般冲突的解决而降低，使其产生突变的唯一方法是解决阻碍其进化的深层次冲突。

.Altshuller依据世界上著名的发明，研究了消除冲突的方法，他提出了消除冲突的发明原理，建立了消除冲突的基于知识的逻辑方法，这些方法包括发明原理(Inventive Principles)、发明问题解决算法(ARIZ，Algorithm for Inventive Problem Solving)及标准解(1区底 Standard Techniques)。

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。

它不是采取折衷或者妥协的做法，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创新理论简介概述TRIZ是俄文теории решенияизобретательских задач 的英文音译Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch的缩写，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triz相关书籍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理论的主要内容TRIZ理论的主要内容（⼀）冲突解决理论1、技术冲突解决原理TRIZ提出描述技术冲突的39个通⽤⼯程参数：运动物体质量、静⽌物体质量、运动物体长度、静⽌物体长度等。

为了解决技术冲突，TRIZ理论提出了40 项发明原理，如分割、分离、局部质量、不对称等。

通过研究，Altshuller提出了冲突矩阵，该矩阵将描述技术冲突的39个⼯程参数与40条发明原理建⽴了对应关系，解决了设计过程中选择发明原理的难题。

2、物理冲突解决原理Terninko于1998年提出的物理冲突描述⽅法为：(1)为实现关键功能，⼦系统要具有⼀有⽤功能，但为了避免出现⼀有害功能,⼦系统⼜不能具有上述有⽤功能。

(2)关键⼦系统的特性必须是⼀⼤值以能取得有⽤功能，但⼜必须是⼀⼩值以避免出现有害功能。

(3)关键⼦系统必须出现以取得⼀有⽤功能，但⼜不能出现以避免出现有害功能。

TRIZ提出采⽤分离原理解决物理冲突的⽅法，包括空间分离和时间分离、基于条件的分离、整体与部分的分离。

英国Bath⼤学的Mann提出，解决物理冲突的分离原理与解决技术冲突的发明原理之间存在关系，⼀条分离原理可以与多条发明原理存在对应关系。

（⼆）物—场模型分析⽅法物—场分析是⽤符号表达技术系统变换的建模技术。

物—场模型分析⽅法产⽣于1947—1977年，每⼀次的改进都增加了新的可⽤的知识，现在已经有了76 种标准解。

这些标准解是最初解决问题⽅案的精华，因此，物—场分析为我们提供了⼀种⽅便快捷的⽅法，利⽤这种⽅法，可以在汲取基本知识的基础上产⽣不同想法。

TRIZ理论认为，技术系统构成要素S1、作⽤体S2、场 F三者缺⼀就会造成系统不完整。

⽽当系统中某⼀物质的特定机能没有实现时，系统就会产⽣问题。

为了控制这⼀物质产⽣的问题，有必要引⼊另外的物质。

由此产⽣这些物质之间的相互作⽤并伴随能量（场）的产⽣、变换、吸收等，物—场模型也从⼀种形式变换为另⼀种形式。

在物-场模型分析的应用过程中，由于所面临的问题复杂又包含广泛，物-场模型的确立、使用有相当的困难，所以TRIZ理论为物-场模型提供了成模式的解法，称为标准解法，共76个，标准解法通常用来解决概念设计的开发问题。

76个标准解决方法可分为5类：建立或破坏物质场；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一切事物；描述如何在技术系统引入物质或场。

发明者首先要根据物质场模型识别问题的类型，然后选择相应的标准方法解。

第一类标准解：不改变或仅少量改变系统。

（1）假如只有S1，应增加S2及场F，以完善系统3要素，并使其有效。

（2）假如系统不能改变，但可接受永久的或临时的添加物，可以在S1或S2内部添加来实现。

（3）假如系统不能改变，但用永久的或临时的外部添加物来改变S1或S2 是可以接受的，则加之。

（4）假定系统不能改变，但可用环境资源作为内部或外部添加物，是可接受的，则加之。

（5）假定系统不能改变，但可以改变系统以外的环境，则改变之。

（6）微小量的精确控制是困难的，可以通过增加一个附加物，并在之后除去来控制微小量（7）一个系统的场强度不够，增加场强度又会损坏系统，可将强度足够大的一个场施加到另一元件上，把该元件再连接到原系统上。

同理，一种物质不能很好地发挥作用，则可连接到另一物质上发挥作用。

（8）同时需要大的（强的）和小的（弱的）效应时，需小效应的位置可由物质S3 来保护。

（9）在一个系统中有用及有害效应同时存在，S1及S2不必互相接触，引入S3 来消除有害效应。

（10）与（9）类似，但不允许增加新物质。

通过改变S1或S2来消除有害效应。

该类解包括增加“虚无物质”，如：空位、真空或空气、气泡等，或加一种场。

（11）有害效应是一种场引起的，则引入物质S3吸收有害效应。

（12）在一个系统中，有用、有害效应同时存在，但S1及S2必须处于接触状态，则增加场F2使之抵消F1的影响，或者得到一个附加的有用效应。

创新从最通俗的意义上讲就是创造性地发现问题和创造性地解决问题的过程，TRIZ理论的强大作用正在于它为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具。

现代TRIZ理论体系主要包括以下几个方面的内容：1. 创新思维方法与问题分析方法TRIZ理论中提供了如何系统分析问题的科学方法，如多屏幕法等；而对于复杂问题的分析，则包含了科学的问题分析建模方法——物-场分析法，它可以帮助快速确认核心问题，发现根本矛盾所在。

2. 技术系统进化法则针对技术系统进化演变规律，在大量专利分析的基础上TRIZ理论总结提炼出八个基本进化法则。

利用这些进化法则，可以分析确认当前产品的技术状态，并预测未来发展趋势，开发富有竞争力的新产品。

3. 技术矛盾解决原理不同的发明创造往往遵循共同的规律。

TRIZ理论将这些共同的规律归纳成40个创新原理，针对具体的技术矛盾，可以基于这些创新原理、结合工程实际寻求具体的解决方案。

4. 创新问题标准解法针对具体问题的物-场模型的不同特征，分别对应有标准的模型处理方法，包括模型的修整、转换、物质与场的添加等等。

5. 发明问题解决算法ARIZ主要针对问题情境复杂，矛盾及其相关部件不明确的技术系统。

它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析，问题转化，直至问题的解决。

6. 基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库基于物理、化学、几何学等领域的数百万项发明专利的分析结果而构建的知识库可以为技术创新提供丰富的方案来源。

TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系。

（一）TRIZ的技术系统八大进化法则。

阿奇舒勒的技术系统进化论可以与自然科学中的达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，被称为“三大进化论”。

TRIZ的技术系统八大进化法则分别是：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法则；6、子系统协调性进化法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、减少人工进入的进化法则。

TRIZ理论的主要内容（一）冲突解决理论1、技术冲突解决原理TRIZ提出描述技术冲突的39个通用工程参数：运动物体质量、静止物体质量、运动物体长度、静止物体长度等。

为了解决技术冲突，TRIZ理论提出了40 项发明原理，如分割、分离、局部质量、不对称等。

通过研究，Altshuller提出了冲突矩阵，该矩阵将描述技术冲突的39个工程参数与40条发明原理建立了对应关系，解决了设计过程中选择发明原理的难题。

2、物理冲突解决原理Terninko于1998年提出的物理冲突描述方法为：(1)为实现关键功能，子系统要具有一有用功能，但为了避免出现一有害功能,子系统又不能具有上述有用功能。

(2)关键子系统的特性必须是一大值以能取得有用功能，但又必须是一小值以避免出现有害功能。

(3)关键子系统必须出现以取得一有用功能，但又不能出现以避免出现有害功能。

TRIZ提出采用分离原理解决物理冲突的方法，包括空间分离和时间分离、基于条件的分离、整体与部分的分离。

英国Bath大学的Mann 提出，解决物理冲突的分离原理与解决技术冲突的发明原理之间存在关系，一条分离原理可以与多条发明原理存在对应关系。

（二）物—场模型分析方法物—场分析是用符号表达技术系统变换的建模技术。

物—场模型分析方法产生于1947—1977年，每一次的改进都增加了新的可用的知识，现在已经有了76 种标准解。

这些标准解是最初解决问题方案的精华，因此，物—场分析为我们提供了一种方便快捷的方法，利用这种方法，可以在汲取基本知识的基础上产生不同想法。

TRIZ理论认为，技术系统构成要素S1、作用体S2、场F三者缺一就会造成系统不完整。

而当系统中某一物质的特定机能没有实现时，系统就会产生问题。

为了控制这一物质产生的问题，有必要引入另外的物质。

由此产生这些物质之间的相互作用并伴随能量（场）的产生、变换、吸收等，物—场模型也从一种形式变换为另一种形式。

因此各种技术系统及其变换都可用物质和场的相互作用形式表述。

物场分析法是指通过分析技术系统内部构成要素间相互关系、相互作用而导致技术创造的一种方法。

TRIZ之父Airshulle于1979年提出了物质-场分析法原理，用符号语言清楚地描述系统(子系统)的功能，它能正确地描述系统的构成要素，以及构成要素之间相互联系。

它以为：1)所有的功能都可分解为三个基本元素(两个物质一个场)；2)只有三个基本元素以合适的方式组合，才能完成一个动作，实现一种功能。

所谓物质是指某种物品或实体，可以表达从简单的物体到复杂的技术系统。

所谓场是作用物体之间的相互作用、控制所必须的能量类型。

所谓相互联系是指物质和场之间的相互作用，即系统实现的功能，如图1所示。

图1 基本物质－场模型给符号物场分析法是原苏联学者P．C·阿利特舒尔首创的一种创造技法。

“物场”是这种技法的基本概念。

“物场”虽然是“物质”与“场”两个词的新组合，但并不是狭义的“物质场所”的意思。

物场一词，在物场分析法中具有特定的涵义。

所谓物场，是指物质与物质之间相互作用与互相影响的一种联系。

比如，电铃的响声给了人一种信号，其中“电铃”，“人”属于“物质”的概念，那么“场”又是指什么呢?只要分析一下电铃的响声为什么会传到人的耳里，就会知道“空气的振动”是其中的原因，如果是在真空中，人是听不到电铃的声音的。

即是说，在“电”与“人”之间存在着一个“声场”。

事实上，世界上的物体本身是不能实现某种作用的，只有同某种“场”发生联系后才会产生对另一物体的作用或承受相应的反作用。

就科学领域来说，温度场、机械场、声场、引力场、磁场、电场，等等，是物场的具体存在形式。

构成一个物场需要三要素：两个物质和一个场，其一般结构形式如图所示。

在物-场分析法中，理想的功能是场通过物质S2作用于物质S1并改变物质S1。

比如在汽车传动系统中，机械能（场）通过发动机（物质S2）作用于车轮（S1）而使车轮（S1）向前行驶。

机械能、发动机和车轮就构成了汽车行驶这一功能的三个要素。

TRIZ的九大经典理论体系TRIZ理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法。

经过半个多世纪的发展，TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系。

TRIZ解决问题过程中，将问题的通解具体化是一个难点，这需要有深厚的领域背景知识.TRIZ理论认为，一个成功的设计可由如下公式描述：S=Pc×Pkn×（1+M）×(1+T）其中：S—-成功的设计；Pc—-个人解决问题的能力；Pkn—-领域知识的水平与经验；M——TRIZ方法论与哲学思想的运用；T——TRIZ工具的运用。

在公式中，Pc和Pkn 都与领域知识有关。

因此，尽管TRIZ理论的创始人阿奇舒勒否认了经验知识在TRIZ 理论中的重要性，但从上述公式可以看出经验知识依然对TRIZ理论的应用构成了重要的支持。

所以,在TRIZ 理论中融入经验思维模式，应是TRIZ理论在应用中的一个发展方向。

（一）TRIZ的技术系统八大进化法则.阿奇舒勒的技术系统进化论可与达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，称为三大进化论.TRIZ的技术系统八大进化法则分别是: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法则；6、子系统协调性进化法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、减少人工进入的进化法则。

技术系统的这八大进化法则可应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和选择企业战略制定的时机等。

它可用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。

（二）最终理想解（IFR)。

TRIZ理论在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解（ideal final result，IFR)，以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。