TRIZ基础和技术系统

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介绍一条马路要穿过校园，于是问题就出现了：怎样迫使所有通过该路段的司机全程都低速行驶呢？人们讨论后得出了两个方案：把这段马路全都画上“斑马”线，或者把该地段的道路改造成波浪形（Z字形）曲折道路。

第一个办法花费很少，但是成效很差，第二个办法代价昂贵，但却相对牢靠。

当然，最好的办法就是把两个方案的优点结合起来，使他们的缺点都消失，你有什么好办法?在我们的生活中经常会遇到所谓的“萝卜白菜各有所爱”的问题。

当土地面积一定的时候，有人爱吃萝卜，有人爱吃白菜，怎么办？常规的解决方案可能是各种一半，或者让其中一些人妥协。

那么到底有没有更好的办法做到最优的解决呢？答案是肯定的，那就是使用TRIZ （发明问题解决理论）。

萝卜有用的部分是地下的部分，而白菜有用的部分是地上的部分。

TRIZ 解决问题的思路是将有用的部分结合起来，去除无用的部分。

如果种植一种具有白菜叶和萝卜根的蔬菜，那么就达到了爱吃萝卜和爱吃白菜的两个需求均得到最大化的目的。

同样，运用TRIZ这种神奇的方法让我们来解决校园街道的问题，就使问题变得很简单了——在普通道路上画上扭曲的斑马线，使它看起来就像波浪路面上的斑马线一样，司机们大脑中的条件反射精确地产生着作用，达到了价格上和效果上的最优结合。

感兴趣么？那么让我们一起来一层层地揭开TRIZ这种神奇理论的面纱吧。

1.创新方法当前，所谓的创新方法大约有300多种。

常用的方法有：头脑风暴法、试错法、缺点列举法、希望点列举发明法、假想构成法、高顿思考法、设问法、综摄法、类比发明法、信息交合法、水平思考法、五S思维法、卡片思维法、叠加法、原型启发法、合理移植法、联想扩充法、象征类比法等，这其中当然也包括我们即将要介绍的TRIZ。

树上有10只鸟，放一枪打中了一只鸟，问树上还剩下几只鸟？如果小孩说：“还剩下9只。

”大人便会说：“小傻瓜，枪一响，没打着的鸟也给吓跑了阿！”于是小孩懂了：树上应该没有鸟了。

但是有个小孩冒出来说：“如果有只鸟是聋子呢？它不还是在树上？”很多事情都不存在唯一的答案，只是人们的思维定式将问题固有化了。

TRIZ发明问题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基本知识1.2 TRIZ中的基本概念1.2.1技术系统学习和运用TRIZ的目的，首要的任务就是解决技术系统中存在的各种难题。

可以说，技术系统是TRIZ 里最重要的基础概念，TRIZ里面所有的原理、法则、模型、矛盾、进化、理想度等内容都是围绕技术系统展开的。

要想知道什么是技术系统，首先要明白什么是系统。

人们对系统有很多不同的解释。

按照《现代汉语词典》的说法，系统是指相关事物按一定的关系组成的整体。

这里所说的相关事物，指构成系统的元件，以及完成系统功能的运作。

因此，我们可以更加明确地把系统定义为元件与运作组成的功能团。

不同的系统实现不同的功能，技术系统实现的是技术属性的功能。

因此，技术系统定义为：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。

如果系统至少有一个人造元件，可以被称作技术系统。

需要指出的是，技术系统中各元件有各自的特征，而它们的组合具有与元件不同的特征。

例如，手机由键盘、机身、电池、芯片、显示屏等组成，具有无线通话的功能，而这些零部件中的任何一个都不具有这个特征。

我们通常可以把一辆汽车，一本书，一个公司等看作是技术系统。

一个技术系统可以具有多个组成部分（如手机的键盘、机身、电池、芯片、显示屏）以实现多种不同的细分功能。

我们把这些更细化的、可以实现各种更加基本的功能的组成部分，称为技术系统的子系统。

子系统是技术系统的组成部分。

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的功能，它由可分为更小的系统。

子系统可以再予以进一步的细分，直到质子、分子、电子与原子的微观层次。

所有的子系统均在更高系统中相互连接，任何子系统的改变都将会影响到更高系统，当解决技术问题时，常常要考虑其与子系统和更高系统之间的相互作用。

当然，我们也把技术系统之外的系统或者系统的组成部分定义为技术系统的超系统。

超系统往往表述的是技术系统所隶属的外部环境。

有时站在超系统的角度看待问题，会让问题变得更容易理解和更容易被解决。