TRIZ理论及其典型运用

TRIZ理论及其典型运用

田诗意 1010100101 （湖北工业大学,10创新班） [摘要]本文从TRIZ理论的发展，核心思想以及其技术系统等方面详细介绍了一种科学

的解决发明问题的方法，通过发明原理与冲突矩阵这些工具能够有效率的解决工程技术上的

难题。 [关键词]TRIZ理论，技术系统，40个发明原理，冲突矩阵1 引言 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” 俄语含义

的单词首字母（Teoriya Resheniya

Izobretatelskikh Zadatch）组成，英文全称是Theory of the Solution of Inventive

Problems，因此在欧美国家缩写为TIPS。

人类进入工业化社会以来产生了无数的发

明创造，设计制造了各种各样的机械设备，

这些发明创造的创新过程是具有通用的规律的，TRIZ理论可以科学的运用这些规律

帮助我们进行创新设计。

2 TRIZ理论的概述 2.1TRIZ理论的发展 TRIZ理论是由前苏联发明家阿利

赫舒列尔(G. S.

Altshuller )1946年

创立的， Altshuller

也被尊称为TRIZ之父。

当时Altshuller在前苏联里海海军的专

利局工作，在处理世界各国著名的发明专利

过程中，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。

以后数十年中，Altshuller穷其毕生的

精力致力于TRIZ理论的研究和完善。在他的领导下，前苏联的研究机构、大学、企业组成了TRIZ的

研究团体，分析

了世界近250万

份高水平的发明

专利，总结出各种技术发展进化

遵循的规律模式，并综合多学科领域的原理

和法则，建立起TRIZ理论体系。

80年代中期前，该理论对其他国家保

密，80年代中期，随一批科学家移居美国等西方国家，逐渐把该理

论介绍给世界产品开发

领域，对该领域已产生了重要的影响。

现在，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，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。

2.2 TRIZ相对于传统创新方法的优势 随着社会的进步和科学技术的迅猛发

展,人类对于产品功能的要求越来越高,创新

时遇到的问题变得非常复杂,创新所涉及的科学;领域越来越多.如果解决方法是某一领

域的经验的话,可以通过少量的尝试达到目

的,但是如果在某一领域找不到问题的解决

方法,则发明者就要到其他领域寻找,这种尝

试就变得非常困难. 传统的传新方法如头脑风暴法,尝试法会因为发明家的心理惯性而受到约束,比如

一个机械工程师想要改变轴的转速,他往往

会从机械的角度去变速而不会去从电气的

角度变速. TRIZ理论具有鲜明的特点和优势。它

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，而不

是逃避矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解，比传统方法更加易于操作、系统化、流程化，不过多的依赖设计者的灵

感。个人知识以及经验进行创新。

2.3 TRIZ核心思想及解决发明问题的方法 TRIZ的核心思想: 无论是一个简单产

品还是复杂的技术系统，其核心技术都一直处于进化之中,其发展都遵循着客观的规律

演变, 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..

解决发明问题流程图

(1) 使用物-场分析等方法将待设计

的物理产品问题表达为通用问

题。 (2) 利用TRIZ中的原理和工具，如

发明原理等，求出该通用问题

的通用解决方法。 (3) 根据通用解决方法的提示，参

考各种已有的知识，设计待定问题的创新解决方法。

3.技术系统及其进化法则

3.1产品的进化分析 TRIZ理论认为任何产品都是有其发

展规律的，他们在本质上都沿着相同的演变路线不断进步和发展。

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、衰亡

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，企业利润急剧下降，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。 3.2.1技术系统 技术系统由多个子系统组成,并通过子

系统之间的相互作用实现一定的功能，简称

为系统。子系统本身也是系统，是由元件和

操作组成。系统更高级系统称为超系统。 单排轴承 多排轴承

微小轴承 磁悬浮轴例如电冰箱这个技术系统，其压缩机、

压缩板、散热板、照明灯等都是冰箱的子系

统；而电冰箱所处的环境，如房间就是冰箱这个系统的超系统。

3.2.2系统的进化法则 提高理想度法则

一个系统在实现功能的同时，必然有两

个方面的作用：有用功能和有害功能。

理想度是指有用作用和有害作用的比值。系统改进的一般方向是最大理想度比

值，在建立和选择技术系统的同时需努力提

升理想度水平.

在锁体抛光机的设计中如下图所示。首

先对抛光原理进行技术分析，通过执行系统实现锁体抛光，从对平面锁体抛光到对圆弧

锁体抛光，进一步提高系统的有用功能。抛

光过程中，产生粉尘是有害功能，通过吸尘

装置降低了抛光机的有害功能进一步提高

了理想度。在设计过程中形成了抛光执行机构的专利，圆弧锁体抛光专利、吸尘装置专

利。

子系统的不均衡进化法则

在设计系统时应充分考虑各子系统的

进化情况，系统整体性能取决于各子系统技术的发展，系统专利布局由系统专利和各子

系统专利组成。在实施专利布局时应充分考

虑子系统S曲线中各阶段的专利特点，最终

形成围绕系统和子系统的专利布局，对系统

实施全面保护 如自行车使用后轮带动前轮前进,前后

轮大小相同以保持自行车平稳和稳定.

完备性法则 要实现某项功能,一个完整的技术系统

必须包括以下四个部件：动力装置、传输装

置、执行装置和控制装置。例如汽车的完整

系统。

能量传递法则

技术系统要实现其功能，必须保证能量能够从能量源流向技术系统的所有元件。如

果元件不接受能量，它就不能发挥作用,那么

整个系统就不能执行其有用功能.

例如收音机不能在金属屏蔽的环境中

正常接收信号

向超系统进化的原则

技术进化方向是沿着单系统-双系统,-

多系统的方向发展..例如多功能瑞士军刀

向微观级进化的原则: 如从真空管到晶体管到集成电路

协调性原则: 系统的各个部件在保持协调的前提下,

充分发挥各自的功用.例如网球拍的重量和

力量的协调.

4.TRIZ的发明原理

4.1解决冲突的办法 发明问题的核心是解决冲突,为克服冲突的设计不是创新设计.

冲突可以分为物理冲突和技术冲突.对

于物理冲突可以采用分离原理寻求解决方

案.对于技术冲突,则依据技术冲突矩阵找到

相应的发明原理,找出解决冲突的办法.冲突解决流程图如下.

4.2 40条发明原理 下面对几个典型的发明原理作简要阐

述 a.分割原则（分离法）

（1）将物体分成独立的部分。

（2）使物体成为可拆卸的。

（3）增加物体的分割程度。

实例：组合家具，分类垃圾箱，百叶

窗，分体式冰箱等。

如：分体式电子琴可以拆卸为相互独

立的部分，既可单独使用又可联合使

用，既便于携带又节省空间。

b抽取原则（提取法）

（1）从物体中抽出产生负面影响（即

“干扰”）的部分或属性。 （2）从物体中抽出必要的部分或属性。

实例：避雷针，舞台上的反光镜。 如：避雷针利用金属导电原理，将可能

对建筑物造成损害的雷电引入大地，以消除

雷电对建筑物的损害

c、多功能原则（一物多用法）

使一个物件、物体具有多项功能以取代其余

部件。

实例：可以坐的拐杖，可当做U盘使用的MP3、多功能螺丝刀等。

如：数码摄像机兼有摄像、照相、录音、硬

盘存储功能。

d .反重量原则（巧提重物法）

（1）将物体与具有上升力的另一物体结合

以抵消其重量。 （2）将物体与介质（最好是气动力和液动

力）相互作用以抵消其重量。

实例：热气球、使广告条幅在空中飘荡的氢

气球、快艇等。 如：热气球利用燃烧形成的热空气升空。

e、预先作用原则（预先作法） （1）预先完成要求的作用（整个的或部分的）

（2）预先将物体安放妥当，使它们能在现

场和最方便的地点立即完成所起的作用。 实例：透明胶带架、在停车场安置的缴费系

统等。

如：灭火器在易于发生火灾的地点安放好，

用来快速消除火灾发生时的不利影响。

f、预先应急措施原则（预先防范法）

以事先准备好的应急手段补偿物体的低可

靠性。 实例：安全气囊、降落伞的备用包、安全出

口、电梯的应急按钮等。

如：事先给汽车安放安全气囊，在发生交通

事故时，将驾驶员的伤害降到最低。

g、动态原则（动态法）

（1）物体（或外部介质）的特性的变化应

当在每一工作阶段都是最佳的。

（2）将物体分成彼此相对移动的几个部分。

（3）使不动的物体成为动的。 实例：用于矫正牙齿的记忆合金，分成一段

一段的利于转弯的火车车厢，可以弯曲的吸

管等。