TRIZ基础和技术系统方案

TRIZ理论（发明问题解决理论）简介冷战时期，以美国为首西方国家的特工与前苏联的克格勃曾经进行过无数次惊心动魄的间谍战，其中一次就是围绕被称为神奇的“点金术”展开的。

因为美国、德国等西方国家惊异于前苏联在军事、工业等方面的创造能力，他们把创造这种奇迹的神秘武器称为“点金术”，可结果强大的克格勃使欧美国家只能望“术”兴叹。

那么这种神奇的“点金术”到底是什么呢？它为什么有这么大的威力？这个“点金术”就是当前世界上著名的发明问题解决理论，被简称为TRIZ理论，TRIZ就是“发明问题解决理论”的俄语缩写，是由前苏联发明家阿奇舒勒在1946年创立的，因而阿奇舒勒也被尊称为TRIZ理论之父。

TRIZ理论被公认为是使人聪明的理论。

1946年，阿奇舒勒开始了发明问题解决理论的研究工作。

当时阿奇舒勒在前苏联里海海军专利局工作，在处理世界各国著名的发明专利过程中，他总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，是否有可遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？答案是肯定的！阿奇舒勒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、灭亡的过程，是有规律可循的。

人们如果掌握了这些规律，就会能动地进行产品设计并能预测产品未来发展趋势。

以后数十年中，阿奇舒勒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，前苏联的数十家研究机构、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，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问题，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。

TRIZ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，解决矛盾是其进化的推动力。

它们大致可以分为3类：TRIZ的理论基础、分析工具和知识数据库。

TRIZTRIZ，发明问题解决理论（解决模式），一种系统改良的方法；一种自觉性演化的技术系统解决工程问题的方法；一种消除工程冲突而不抵消妥协的工具；分享无数发明家的知识与经验来增加工程人员知识创造力和解决问题技巧的方法。

TRIZ用于解决一到四级发明。

TRIZ的理论体系：理论指导：辩证法、系统论、认识论。

科学支撑：自然科学、系统科学、思维科学。

理论主干：技术系统进化法则。

基本概念：技术系统、矛盾、资源、理想化最终结果。

操作工具：解决工程技术问题和复杂发明问题所需的各种问题分析工具、问题求解工具和解题流程。

核心思想:1.在解决发明问题的实践中，人们遇到的各种矛盾以及相应的解决方案总是重复出现。

2.采用彻底而非折中解决技术矛盾的创新原理和方法，其数量并不多，一般的科技人员均可学习、掌握3.解决本领域技术问题的最有效的原理好方法往往来自其他领域。

1.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。

2.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。

3.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。

系统:相关的的事物和运作组成的整体（功能团）。

(特点：整体大于部分之和)技术系统：由具有相互联系的元件与运作所组成的，以实现某种功能或职能的事物的集合。

超系统-系统-子系统。

技术系统的进化：人们对系统的子系统或元件不断改进以提高整个系统的性能的过程。

任何领域产品的改进、技术的变革都遵循一定的规律，如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计、预测产品的未来发展趋势。

技术系统进化法则：1.提高理想度法则。

提高理想度法则是所有进化法则的基础。

2.完备性法则。

（技术系统要实现某项功能的必要条件是，在整个技术系统中，一定要包含四个相互关联的基本子系统，即动力装置、传输装置、执行装置和控制装置。

基于该法则分析系统，有助于我们在设计系统的时候，确定实现所需技术功能的方法，并达到节约资源的目的。

TRIZ理论在社会中受到很多企业的青睐,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。

（一）40个发明原理.阿奇舒勒对大量的专利进行了研究、分析和总结，提炼出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的这40个发明原理，分别是：1、分割；2、抽取；3、局部质量；4、非对称；5、合并;6、普遍性；7、嵌套；8、配重；9、预先反作用；10、预先作用；11、预先应急措施；12、等势原则；13、逆向思维；14、曲面化;15、动态化;16、不足或超额行动；17、一维变多维；18、机械振动；19、周期性动作；20、有效作用的连续性；21、紧急行动；22、变害为利；23、反馈；24、中介物；25、自服务；6、复制；27、一次性用品；28、机械系统的替代；29、气体与液压结构；30、柔性外壳和薄膜；31、多孔材料；32、改变颜色；33、同质性；34、抛弃与再生；35、物理/化学状态变化；36、相变；37、热膨胀；38、加速氧化；39、惰性环境；40、复合材料等。

（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.如果将创造性解决问题的方法比作通向胜利的桥梁，那么最终理想解（IFR)就是这座桥梁的桥墩。

最终理想解（IFR)有四个特点：1、保持了原系统的优点;2、消除了原系统的不足；3、没有使系统变得更复杂；4、没有引入新的缺陷等.（三）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”。

1、古典TRIZ的理论基础通过对大量专利的研究比较,Altshuller发现仅有1﹪的解决方案具有原创性,其余都是对已知方案或概念在新领域的应用。

不同技术领域有着相同理论模型的问题,往往解决方案类似,而且解决方案具有可传递性。

这说明,我们遇到的大多数问题都存在已知的解决方案。

在分析专利的基础上,Altshuller总结出了古典TRIZ的四大理论基础：创新问题定义,创新模式,创新等级划分和技术系统演化模式。

2、创新模式（Patterns of Invention）解决相同理论模型问题的创新解决方案会重复使用,在TRIZ中,这些解决方案称为创新模式,把这些创新模式建立数据库,可以缩短类似问题的解决时间,缩短创新周期。

3、TRIZ将产品创新等级分为几个等级？通过对专利中大量解决方案的考察和方案所需知识的分析研究,TRIZ 把创新问题分为五个等级。

①解决方案明显,属于常规设计问题,可以利用个人的专业知识解决,大约32﹪的问题属于这一级。

TRIZ理论认为该等级不属于真正的创新。

②对技术系统的少量改进,所需知识仅涉及到单一工程领域,常常利用折衷设计思想降低技术系统内相关矛盾（contradictions）的危害性,大约45﹪的问题属于此等级。

③对技术系统的根本改进,所需知识涉及不同工程领域,设计过程必须解决矛盾,大约18﹪的问题属于此等级。

④设计新一代系统,利用全新的工作原理来完成技术系统的主要功能,需要不同科学领域的知识,大约4﹪的问题属于此等级。

⑤真正的科学发现,对新系统本质上的先驱式的革新,所需知识涉及到整个人类已知范畴,只有1﹪的问题属于此等级。

TRIZ理论认为等级2－5为真正的创新。

需要说明的是,创新问题等级划分基于对专利的统计分析,判断具体创新问题属于哪一等级依赖于人的主观性和时间,不能靠简单计算决定,而且这个问题本身并不重要。

因此我们说,等级划分的理论意义大于其实践意义。

Altshuller认为TRIZ理论对于等级2、3和4作用更大,效果最好。

2.TRIZ理论基础为了解决实际中出现的矛盾，TRIZ建立了一系列用以解决矛盾为目的的工具和原则，它们大致可以分为3类：TRIZ的理论基础、分析工具和知识数据库。

TRIZ的理论基础TRIZ的理论是建立在技术进化论的系统之上的，阿奇舒勒通过研究给出了技术系统演变的8个模式，它们对于产品的创新具有重要的指导作用。

（1）技术系统演变遵循产生、成长、成熟和衰退的生命周期。

（2）技术系统演变的趋势是提升理想状态。

（3）矛盾的导致是由于系统中子系统开发的不均匀性。

（4）首先是部件匹配，然后失配。

（5）技术系统首先向复杂化演进，然后通过集成向简单化发展。

（6）从宏观系统向微观系统转变，即向小型化和增加使用能量场演进。

（7）技术向增加动态性和可控性发展。

（8）向增加自动化减少人工介入演变。

分析工具分析工具是TRIZ用来解决矛盾的具体方法或模式，阿奇舒勒通过总结和演绎得出了许多实用的分析工具。

这些分析工具使TRIZ理论能够在实际中广泛应用。

矛盾矩阵前面已经讲过，两个通用工程参数导致了系统的技术矛盾，那么将这两个参数相结合就能够找出解决矛盾的办法，于是TRIZ用了数学上比较常见的矩阵的方式来简单地表述出找到解决办法的途径。

在阿奇舒勒的矛盾矩阵中，将39个通用工程参数横向、纵向顺次排列，横向代表恶化的参数，纵向代表改善的参数，在工程参数纵横交叉的方格内的数字代表建议使用的40个发明原理的序号。

矩阵共组成了1 521个方格，其中有 1 263个方格内有数字。

在没有数字的方格中，“＋”方格处于相同参数的交叉点，系统矛盾由一个因素导致，这是物理矛盾，不在技术矛盾应用范围之内。

“－”方格表示没有找到合适的发明原理来解决问题，当然只是表示研究的局限，并不代表不能够应用发明原理（矩阵图见附录）。

应用矛盾矩阵的步骤应用矛盾矩阵解决工程矛盾时，建议使用以下16个步骤来进行。

当然这也只是建议，具体应用时可以增加或者跳跃。

（1）确定技术系统的名称。

一、TRIZ理论(一)TRIZ理论的基本思想●基本思想;大量发明创造所包含的基本问题与矛盾就是相同的。

优势;避免传统创新过程的试错法带来的盲目性与局限性。

掌握TRIZ理论提高发明的成功率,缩短发明周期。

●TRIZ理论核心;就是系统进化理论,解决技术矛盾与冲突就是系统进化的推动力。

（二）TRIZ理论体系结构1、TRIZ理论的理论基础体系结构中的第一部分:TRIZ理论的理论基础TRIZ理论基础就是技术系统的进化模式。

该模式包含用于工程技术系统进化的基本规律,理解这些模式可以帮助人们形成对问题发展轨迹的总体概念,得到其发展前景的正确判断,从而增强人们解决问题的能力。

●TRIZ理论认为任何领域的技术产品都与生物系统一样,存在着产生、生长、成熟、衰老与灭亡的产品进化规律。

●掌握了这些规律,人们就能能动的进行产品的创新设计、开发并能预测产品的未来趋势。

✧案例:数据化信息储存技术的进化❖穿孔纸带→磁带→磁盘❖光盘→U盘→移动硬盘✧案例:计算技术的进化●伴随着人类历史发展的计算技术一样,先就是算盘的发明、推广与广泛运用,达到珠算技术的成熟。

●伴随着计算机的出现,算盘技术也就走向衰老与灭亡。

2、TRIZ理论分析工具(1)矛盾分析●发明问题的核心就是:解决矛盾冲突。

矛盾分为物理矛盾与技术矛盾。

A.物理矛盾就是指一个系统中同一个参数的矛盾也就就是自相矛盾;✧案例:自行车使用时变大、停放时缩小。

(这就就是同一参数--体积的矛盾)B.技术矛盾:一个技术系统中的不同参数之间的矛盾。

✧案例:汽车速度越高,安全性下降。

●TRIZ理论归纳整理了39个通用工程参数,对工程设计中存在的技术矛盾进行描述。

●通过39个工程参数构造了矛盾冲突矩阵,来引导设计者选用TRIZ理论的40条发明原理。

(2)物质--场分析TRIZ理论认为:任何产品的所有功能都可以分解为两个物质与一个场,可以用物质--场分析法来分析产品的功能。

(3)ARIZ算法●将初始问题程式化;●将矛盾冲突与理想解进行程式化处理;●使技术系统向理想解的方向进化。

TRIZ理论（发明问题解决理论）简介冷战时期，以美国为首西方国家的特工与前苏联的克格勃曾经进行过无数次惊心动魄的间谍战，其中一次就是围绕被称为神奇的“点金术”展开的。

因为美国、德国等西方国家惊异于前苏联在军事、工业等方面的创造能力，他们把创造这种奇迹的神秘武器称为“点金术”，可结果强大的克格勃使欧美国家只能望“术”兴叹。

那么这种神奇的“点金术”到底是什么呢？它为什么有这么大的威力？这个“点金术”就是当前世界上著名的发明问题解决理论，被简称为TRIZ理论，TRIZ 就是“发明问题解决理论”的俄语缩写，是由前苏联发明家阿奇舒勒在1946年创立的，因而阿奇舒勒也被尊称为TRIZ理论之父。

TRIZ理论被公认为是使人聪明的理论。

1946年，阿奇舒勒开始了发明问题解决理论的研究工作。

当时阿奇舒勒在前苏联里海海军专利局工作，在处理世界各国著名的发明专利过程中，他总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，是否有可遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？答案是肯定的！阿奇舒勒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、灭亡的过程，是有规律可循的。

人们如果掌握了这些规律，就会能动地进行产品设计并能预测产品未来发展趋势。

以后数十年中，阿奇舒勒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，前苏联的数十家研究机构、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，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问题，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。

TRIZ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，解决矛盾是其进化的推动力。

它们大致可以分为3类：TRIZ的理论基础、分析工具和知识数据库。

一、TRIZ理论（一）TRIZ理论的基本思想基本思想；大量发明创造所包含的基本问题和矛盾是相同的。

优势；避免传统创新过程的试错法带来的盲目性和局限性。

掌握TRIZ理论提高发明的成功率，缩短发明周期。

TRIZ理论核心；是系统进化理论，解决技术矛盾和冲突是系统进化的推动力。

（二）TRIZ理论体系结构1、TRIZ理论的理论基础体系结构中的第一部分：TRIZ理论的理论基础TRIZ理论基础是技术系统的进化模式。

该模式包含用于工程技术系统进化的基本规律，理解这些模式可以帮助人们形成对问题发展轨迹的总体概念，得到其发展前景的正确判断，从而增强人们解决问题的能力。

TRIZ理论认为任何领域的技术产品都与生物系统一样，存在着产生、生长、成熟、衰老和灭亡的产品进化规律。

掌握了这些规律，人们就能能动的进行产品的创新设计、开发并能预测产品的未来趋势。

案例：数据化信息储存技术的进化穿孔纸带→磁带→磁盘光盘→U盘→移动硬盘案例：计算技术的进化伴随着人类历史发展的计算技术一样，先是算盘的发明、推广和广泛运用，达到珠算技术的成熟。

伴随着计算机的出现，算盘技术也就走向衰老和灭亡。

2、TRIZ理论分析工具(1)矛盾分析发明问题的核心是：解决矛盾冲突。

矛盾分为物理矛盾和技术矛盾。

A.物理矛盾是指一个系统中同一个参数的矛盾也就是自相矛盾；案例：自行车使用时变大、停放时缩小。

（这就是同一参数--体积的矛盾）B.技术矛盾：一个技术系统中的不同参数之间的矛盾。

案例：汽车速度越高，安全性下降。

TRIZ理论归纳整理了39个通用工程参数，对工程设计中存在的技术矛盾进行描述。

通过39个工程参数构造了矛盾冲突矩阵，来引导设计者选用TRIZ理论的40条发明原理。

(2)物质--场分析TRIZ理论认为：任何产品的所有功能都可以分解为两个物质和一个场，可以用物质--场分析法来分析产品的功能。

(3)ARIZ算法将初始问题程式化；将矛盾冲突与理想解进行程式化处理；使技术系统向理想解的方向进化。

TRIZ术语TRIZ（萃智）的理论基础和基本思想是：产品或技术系统的进化有规律可循生产实践中遇到的工程矛盾往复出现彻底解决工程矛盾的创新原理容易掌握其他领域的科学原理可解决本领域技术问题TRIZ的核心是消除矛盾及技术系统进化的原理并建立了基于知识消除矛盾的逻辑化方法，用系统化的解题流程来解决特殊问题或矛盾。

下图为TRIZ的理论体系。

TRIZ（萃智）的基本概念STC算子：尺寸（S）-时间(T)-成本（C）算子，一种克服思维惯性的方法，它将物体的尺寸、完成功能的时间和成本因素进行一系列变化的思维试验。

S曲线：一个S形状的曲线，表达时间与主要功能参数的关系。

标准解：按照物场模型描述的问题的典型解决方案模型。

裁剪法：一种分析方法，通过裁剪系统的某个组件，然后把该功能重新分配到其他剩余的组件及超系统组件上，来改善技术系统。

参数：表明任何现象、设备或其工作过程中某一种重要性质的量。

如，汽轮机中蒸气的压力、温度等，是该汽轮机蒸汽的参数；电阻、电感和电容，就是电路的参数。

操作空间：矛盾需求必须得到满足的物理空间。

操作时间：矛盾需求必须得到满足的时间段。

产品：执行功能的目标组件。

场：两个物质之间的相互作用。

如：磁场、电场、热场等。

超系统：包含技术系统和与它有关的其它系统的更大的系统。

创新：即在已有的基础上，提出独特的、新颖的且富于成效的见解与思维创新原理：解决工程问题的一些常用的方法。

多屏幕法：一种克服思维惯性的方法，由技术系统、子系统、超系统以及这三个系统的过去和未来组成九个屏幕，也称为“九屏幕法”。

发明级别：不同的发明可能会对系统、社会、人类等产生不同的影响，按照影响的程度可以把发明分为不同的等级，即发明的级别。

发明问题解决理论：是发明问题解决理论的俄语首字母转换为拉丁字母的缩写。

发明问题解决算法：问题解决工具，把复杂的问题模型转换成标准问题模型，用TRIZ工具能够高效解决。

ARIZ是“发明问题解决算法”的俄语首字母的缩写。

TRIZ简介TRIZ（发明问题解决理论）是以前苏联发明家阿奇舒勒（G. S. Altshuller）为⾸的研究团队，通过对⼈类已有技术创新成果（⼏⼗万⾼⽔平的发明专利）进⾏分析和提炼，总结出来的指导⼈们进⾏发明创造、技术创新的⽅法学体系（图1）。

图1 经典TRIZ的理论体系这⼀⽅法学体系是以辩证法、系统论和认识论为哲学指导，以⾃然科学、系统科学和思维科学的分析和研究成果为根基和⽀柱，以技术系统进化法则为理论基础，以技术系统（如产品）和技术过程（如⼯艺流程）、（技术系统进化过程中产⽣的）⽭盾、（解决⽭盾所⽤的）资源、（技术系统的进化⽅向——）理想化最终结果为四⼤基本概念，包括了解决⼯程⽭盾问题和复杂发明问题所需的各种分析⽅法、解题⼯具和解题流程。

TRIZ的理论前提和基本认识是：⑴产品或技术系统的进化有规律可循；⑵⽣产实践中遇到的⼯程⽭盾往复出现；⑶彻底解决⼯程⽭盾的创新原理容易掌握；⑷其它领域的科学原理可解决本领域的技术问题。

在各种创新⽅法和设计⽅法中， TRIZ的内容最丰富，最强调创新精神，最注重从⼤量发明成果中总结提炼创新构思经验，并提供商品化计算机辅助创新软件⼯具。

它是⼀个“重量级”⽅法体系。

在众多⽅法中可以与它并列相⽐较的，只有德语学派的系统化设计⽅法。

后者⽴论最严谨，也提供了相当丰富的实⽤⼯具，但创新精神逊于TRIZ。

TRIZ既包含按照技术系统发展规律解决发明问题的⽅法体系，⼜包含提⾼⼈的创新思维能⼒的⽅法体系。

TRIZ不是专业科技书籍，不讲与（创新）思维问题⽆关的技术规律；TRIZ不同于头脑风暴，不讲与技术规律⽆关的思维问题。

为了更好理解TRIZ的本质，对创新设计的各派⽅法中的典型⽅法进⾏⼀些对⽐：（1）头脑风暴法：以暂时远离科学技术知识与经验为基本⽅法，接近于病态思维（brainstorming原指⼀种思维失控的⼤脑疾病）。

它掌握并运⽤了促进思维发散的⼀部分⼼理学规律。

（2）德语设计⽅法学：重视技术规律及创新设计程序，提倡⼀种反映技术活动规律的程序性⽅法——课题表述抽象化，解题从抽象到具体。