TRIZ理论的主要内容

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S

1、作⽤体S

2

、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。

利⽤物—场分析⽅法分析系统存在的问题，建⽴系统的物—场模型，并提出问题解决对策的步骤如下：（1）指定物体S1

；（2）指定场；（3）建⽴物—场初期

模型；（4）指定作⽤体S2

；（5）⽣成所希望的物—场模型；（6）提出解决问题的对策。

（三）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，描述得越清楚，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地描述、不断地程式化的过程。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。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，是解决发明问题的完整算法，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。效应知识库包括物理的、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。

综上所述，由于TRIZ将产品创新的核⼼—--产⽣新的⼯作原理过程具体化，并提出了规则、算法与发明创造原理供设计⼈员使⽤，它已经成为⼀种较完善的创新设计理论。

（四）应⽤TRIZ的⼀般过程TRIZ解决问题的⼀般过程被划分为四个步骤，如图所⽰：

（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。

1分割11事先防范21减少有害作⽤的时

间31多孔材料

2抽取12等势22变害为利32颜⾊改变3局部质量13反向作⽤23反馈33均质性

4增加不对称性14曲⾯化24借助中介物34抛弃或再⽣

5组合15动态特性25⾃服务35物理或化学参数改变6多⽤性16未达到或过度的作⽤26复制36相变

7嵌套17空间维数变化27廉价替代品37热膨胀

8重量补偿18机械振动28机械系统替代38强氧化剂

9预先反作⽤19周期性作⽤29⽓压和液压结构39惰性环境

10预先作⽤20有效作⽤的连续性30柔性壳体或薄膜40复合材料

下⾯是对这40个创新原理的具体介绍，⼤部分创新原理包括⼏种具体的

应⽤⽅法。本节将对每个创新原理做简单的介绍，并给出相应的应⽤实例。

原理1. 分割A把⼀个物体分成相互独⽴的部分为不同材料（如玻璃、纸、铁罐等）的再回收设置不同的回收箱λB将物体分成容易组装和拆卸的部分

λ组合家具

C提⾼物体的可分性

活动百叶窗替代整体窗帘λ

原理2. 抽取A从物体中抽出产⽣负⾯影响的部分或属性，或者仅抽出物体中必要的部

分或属性

空⽓压缩机⼯作，将其产⽣噪⾳的部分即压缩机移到室外λ

λ⽤光纤或光波导分离主光源，以增加照明点

原理3. 局部质量A将物体、环境或外部作⽤的均匀结构变为不均匀的

λ将系统的温度、密度、压⼒由恒定值改为按⼀定的斜率增长

B让物体的不同部分各具不同功能

λ瑞⼠军⼑（带多种常⽤⼯具，如螺丝⼑、起瓶器、⼩⼑、剪⼑等）

C让物体的各部分处于完成各⾃功能的最佳状态

λ在餐盒中设置间隔，在不同的间隔内放置不同的⾷物，避免串味

原理4. 增加不对称性A将物体的对称外形变为不对称的

引⼊⼀个⼏何特性来防⽌元件不正确的使⽤（如电插头的接地棒）λ

λ为改善密封性，将O型密封圈的截⾯由圆形改为椭圆形

B增加不对称物体的不对称程度

为增强防⽔保温性，建筑上采⽤多重坡屋顶λ

原理5. 组合A在空间上将相同物体或相关操作加以组合

集成电路板上的多个电⼦芯⽚λ

λ并⾏计算机的多个CPU

B在时间上将相同或相关操作进⾏合并

冷热⽔混⽔器λ

原理6. 多⽤性A使⼀个物体具备多项功能，消除了该功能在其它物体内存在的必要性（进⽽裁减其他物体）

⽛刷的把柄内装⽛膏λ

λ可移动的⼉童安全椅，既可放在汽车内，拿出汽车外也可单独作为⼉童车

企业中的有多种才能的⼈才λ

原理7. 嵌套A把⼀个物体嵌⼊另⼀个物体，然后将这两个物体再嵌⼊第三个物体，依此类推

俄罗斯套娃λ

可伸缩电视天线λ

λ汽车安全带

B让某物体穿过另⼀物体的空腔

伸缩式天线λ

原理8. 重量补偿A将某⼀物体与另⼀能提供升⼒的物体组合，以补偿其重量

λ⽤氢⽓球悬挂⼴告牌

B通过与环境（利⽤空⽓动⼒、流体动⼒或其他⼒等）的相互作⽤实现物体的重量补偿

直升机的螺旋桨（利⽤空⽓动⼒学）λ

λ轮船应⽤阿基⽶德定律产⽣可承重千吨的浮⼒

赛车安装上阻流板⽤来增加车⾝与地⾯的摩擦⼒则使⽤了空⽓动⼒学的特征λ

原理9. 预先反作⽤A事先施加机械应⼒，以抵消⼯作状态下不期望的过⼤应⼒

酸碱缓冲溶液λB如果问题定义中需要某种相互作⽤，那么事先施加反作⽤

λ在灌注混凝⼟之前，对钢筋预加应⼒

原理10. 预先作⽤A预先对物体（全部或⾄少部分）施加必要的改变

不⼲胶粘贴（只需揭出透明纸，即可⽤来粘贴）λ

λ⼿术前将⼿术器具按所⽤顺序排列整齐

B预先安置物体，使其在最⽅便的位置开始发挥作⽤⽽不浪费运送时间在停车场安置的预付费系统λ

λ建筑内通道⾥安置的灭⽕器

原理11. 事先防范A采⽤事先准备好的应急措施，补偿物体相对较低的可靠性

显影剂可依据胶卷底⽚上的磁性条来弥补曝光不⾜λ

降落伞的备⽤伞包λ

λ航天飞机的备⽤输氧装置

原理12. 等势A改变操作条件，以减少物体提升或下降的需要

⼯⼚中与操作台同⾼的传送带λ

巴拿马运河的⽔闸λ

原理13. 反向作⽤A⽤相反的动作代替问题定义中所规定的动作λ将两个套紧的物体分离，将内层物体冷冻（传统的⽅法是将外层物体升温）

B让物体或环境可动部分不动，不动部分可动

λ加⼯中⼼中变⼯具旋转为⼯件旋转

健⾝器材中的跑步机λC将物体上下或内外颠倒

通过把杯⼦倒置从下边喷⼊⽔来进⾏清洗λ

原理14. 曲⾯化A将物体的直线、平⾯部分⽤曲线或球⾯代替，变平⾏六⾯体或⽴⽅体结构为球形结构

λ两表⾯间引⼊圆倒⾓，减少应⼒集中

B使⽤滚筒、球、螺旋结构

千⽄顶中螺旋机构可产⽣很⼤的升举⼒λ

λ圆珠笔和钢笔的球形笔尖，使书写流畅

C改直线运动为旋转运动，应⽤离⼼⼒

洗⾐机中的离⼼甩⼲机λ

原理15. 动态特性A调整物体或环境的性能，使其在⼯作的各阶段达到最优状态

飞机中的⾃动导航系统λB分割物体，使其各部分可以改变相对位置

λ装卸货物的铲车，通过铰链连接两个半圆形铲⽃，可以⾃由开闭，装卸货物时张开，铲车移动时铲⽃闭合

λ折叠椅/笔记本电脑

C如果⼀个物体整体是静⽌的，使之移动或可动

可弯曲的饮⽤麦管λ

在医疗检查中，使⽤挠性肠镜λ

原理16. 未达到或过度的作⽤A如果所期望的效果难以百分之百实现，稍微超过或稍微⼩于期望效果，会使问题⼤⼤简化

印刷时，喷过多的油墨，然后再去掉多余的，使字迹更清晰λ

λ在孔中填充过多的⽯膏，然后打磨平滑

原理17. 空间维数变化A将物体变为⼆维（如，平⾯）运动，以克服⼀维直线运动或定位的困难；或过渡到三维空间运动以消除物体在⼆维平⾯运动或定位的问题

λ螺旋梯可以减少占地⾯积

B单层排列的物体变为多层排列

⽴交桥λ

印刷电路板的双层芯⽚λC将物体倾斜或侧向放置

λ⾃动垃圾卸载车