TRIZ的九大经典理论体系

/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(idealfinalresult，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与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)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；26、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。(四)39个工程参数与阿奇舒勒矛盾矩阵。在对专利研究中，阿奇舒勒发现，仅有39项工程参数在彼此相对改善和恶化，而这些专利都是在不同的领域上解决这些工程参数的冲突与矛盾。这些矛盾不断地出现，又不断地被解决。由此他总结出了解决冲突和矛盾的40个创新原理。之后，将这些冲突与冲突解决原理组成一个山39个改善参数与39个恶化参数构成的矩阵，矩阵的横轴表示希望得到改善的参数，纵轴表示某技术特性改善引起恶化的参数，横纵轴各参数交叉处的数字表示用来解决系统矛盾时所使用创新原理的编号。这就是，著名的技术矛盾矩阵。阿奇舒勒矛盾矩阵为问题解决者提供了一个可以根据系统中产生矛盾的两个工程参数，从矩阵表中直接查找化解该矛盾的发明原理来解决问题。(五)物理矛盾和四大分离原理。当一个技术系统的工程参数具有相反需求，就出现了物理矛盾。比如说，要求系统的某个参数既要出现又不存在，或既要高又要低，或既要大又要小等等。相对于技术矛盾，物理矛盾是一种更尖锐的矛盾，创新中需要加以解决。物理矛盾所存在的子系统就是系统的关键子系统，系统或关键子系统应该具有为满足某个需求的参数特性，但另一个需求要求系统或关键子系统又不能具有这样的参数特性。分离原理是阿奇舒勒针对物理矛盾的解决而提出的，分离方法共有11种，归纳概括为四大分离原理，分别是空间分离、时间分离、居于条件的分离和系统级别分离等。(六)物一场模型分析。阿奇舒勒认为，每一个技术系统都可由许多功能不同的子系统所组成，因此，每一个系统都有它的子系统，而每个子系统都可以再进一步地细分，直到分子、原子、质子与电子等微观层次。无论大系统、子系统、还是微观层次，都具有功能，所有的功能都可分解为2种物质和1种场(即二元素组成)。在物质-场模型的定义中，物质是指某种物体或过程，可以是整个系统，也可以是系统内的子系统或单个的物体，甚至可以是环境，取决于实际情况。场是指完成某种功能所需的手法或手段，通常是一些能量形式，如：磁场、重力场、电能、热能、化学能、机械能、声能、光能等等。物一场分析是TRIZ理论中的一种分析工具，用于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。(七)发明问题的标准解法。标准解法阿奇舒勒于1985年创立的，共有76个，分成5级，各级中解法的先后顺序也反映了技术系统必然的进化过程和进化方向，标准解法可以将标准问题在一两步中快速进行解决，标准解法是阿奇舒勒后期进行TRIZ理论研究的最重要的课题，同时也是TRIZ高级理论的精华。标准解法也是解决非标准问题的基础，非标准问题主要应用ARIZ来进行解决，而ARIZ的主要思路是将非标准问题通过各种方法进行变化，转化为标准问题，然后应用标准解法来获得解决方案。(八)发明问题解决算法(ARIZ)。ARIZ是发明问题解决过程中应遵循的理论方法和步骤，ARIZ是基于技术系统进化法则的一套完整问题解决的程序，是针对非标准问题而提出的一套解决算法。ARIZ的理论基础由以下3条原则构成：1、ARIZ是通过确定和解决引起问题的技术矛盾；2、问题解决者一旦采用了ARIZ来解决问题，其惯性思维因素必须被加以控制；3、ARIZ也不断地获得广泛的、最新的知识基础的支持。ARIZ最初由阿奇舒勒1977年提出，随后经多次完善才形成比较完善的理论体系，ARIZ－85包括九大步骤：1、分析问题；2、分析问题模型；3、陈述IFR和物理矛盾；4、动用物－场资源；5、应用知识库；6、转化或替代问题；7、分析解决物理矛盾的方法；8、利用解法概念；9、分析问题解决的过程等等。(九)科学效应和现象知识库。科学原理，尤其是科学效应和现象的应用，对发明问题的解决具有超乎想象的、强有力的帮助。应用科学效应和现象应遵循5个步骤，解决发明问题时会经常遇到需要实现的30种功能，这些功能的实现经常要用到100个科学有和现象。应用科学效应和现象应遵循5个步骤：1、根据要解决的问题，确定解决此问题所要实现的功能；2、根据《功能代码表》，确定此功能相对应的代码；3、从《科学效应和现象清单》查找此功能代码下所推荐的科学效应和现象，获得科学效应和现象名称；4、筛选所推荐的每个科学效应和现象，优选适合解决本问题的科学效应和现象；5、查找优选出来的每个科学效应和现象的详细解释，并应用于问题的解决，形成解决方案；1.技术系统八大进化法则阿奇舒勒于1946年开始创立TRIZ理论，其中重要的理论之一是技术系统进化论。阿奇舒勒技术系统进化论的主要观点是：技术系统的进化并非随机的，而是遵循着一定的客观的进化模式，所有的系统都是向“最终理想化”进化的，系统进化的模式可以在过去的专利发明中发现，并可以应用于新系统的开发，从而避免盲目的尝试和浪费时间。阿奇舒勒的技术系统进化论主要有八大进化法则，这些法则可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。一、技术系统的S曲线进化法则阿奇舒勒通过对大量的发明专利的分析，发现产品的进化规律满足一条s形的曲线。产品的进化过程是依靠设计者来推进的，如果没有引入新的技术，它将停留在当前的技术水平上，而新技术的引入将推动产品的进化。S曲线也可以认为是一条产品技术成熟度预测曲线。下图是一条典型的s曲线：s曲线描述了一个技术系统的完整生命周期，图中的横轴代表时间；纵轴代表技术系统的某个重要的性能参数(39个工程参数详见随后的第4章第一节的内容)，比如飞机这个技术系统，飞行速度、可靠性就是其重要性能参数，性能参数随时间的延续呈现S形曲线。一个技术系统的进化一般经历4个阶段，分别是：1)婴儿期；2)成长期；3)成熟期；4)衰退期；每个阶段都会呈现出不同的特点。1.技术系统的诞生和婴儿期当“1.有一个新需求、2.而且满足这个需求是有意义的”这两个条件同时出现时，一个新的技术系统就会诞生。新的技术系统一定会以一个更高水平的发明结果来呈现。处于婴儿期的系统尽管能够提供新的功能，但该阶段的系统明显地处于初级，存在着效率低、可靠性差或一些尚未解决的问题。由于人们对它的未来比较难以把握，而且风险较大，因此只有少数眼光独到者才会进行投资，处于此阶段的系统所能获得的人力、物力上的投入是非常有限的。TRIZ从性能参数、专利级别、专利数量、经济收益4个方面来描述技术系统在各个阶段所表现出来的特点，以帮助人们有效了解和判断一个产品或行业所处的阶段，从而制定有效的产品策略和企业发展战略。处于婴儿期的系统所呈现的特征是：性能的完善非常缓慢，此阶段产生的专利级别很高，但专利数量较少，系统在此阶段的经济收益为负。2.技术系统的成长期(快速发展期)进入发展期的技术系统，系统中原来存在的各种问题逐步得到解决，效率和产品可靠性得到较大程度的提升，其价值开始获得社会的广泛认可，发展潜力也开始显现，从而吸引了大量的人力、财力，大量资金的投入会推进技术系统获得高速发展。处于第2阶段的系统，性能得到急速提升，此阶段产生的专利级别开始下降，但专利数量出现上升。系统在此阶段的经济收益快速上升并凸显出来，这时候投资者会蜂拥而至，促进技术系统的快速完善。3.技术系统的成熟期在获得大量资源的情况下，系统从成长期会快速进入第3个阶段：成熟期，这时技术系统已经趋于完善，所进行的大部分工作只是系统的局部改进和完善。处于成熟期的系统，性能水平达到最佳。这时仍会产生大量专利，但专利级别会更低，此时需警惕垃圾专利的大量产生，以有效使用专利费用。处于此阶段的产品已进人大批量生产，并获得巨额财务收益，此时，需知道系统将很快进入下一个阶段衰退期，需着手布局下一代产品，制定相应的企业发展战略，以保证本代产品淡出市场时，有新的产品来承担起企业发展重担。否则，企业将面临较大风险，业绩会出现大幅回落。4.技术系统的衰退期成熟期后系统面临的是衰退期。此时技术系统已达到极限，不会再有新的突破，该系统因不再有需求的支撑而面临市场的淘汰。处于第4阶段的系统，其性能参数、专利等级、专利数量、经济收益4方面均呈现快速的下降趋势。当一个技术系统的进化完成4个阶段以后，必然会出现一个新的技术系统来替代它，如此不断的替代，就形成了S形曲线族。二、提高理想度法则技术系统的理想度法则包括以下几方面含义。最终理想解(idealfinalresult，IFR)1)一个系统在实现功能的同时，必然有两方面的作用：有用功能和有害功能；2)理想度是指有用作用和有害作用的比值；3)系统改进的一般方向是最大化理想度比值；4)在建立和选择发明解法的同时，需要努力提升理想度水平。任何技术系统，在其生命周期之中，是沿着提高其理想度向最理想系统的方向进化的，提高理想度法则代表着所有技术系统进化法则的最终方向。理想化是推动系统进化的主要动力。比如手机的进化、计算机的进化。最理想的技术系统应该是：并不存在物理实体，也不消耗任何的资源，但却能够实现所有必要的功能，即物理实体趋于零，功能无穷大，简单说，就是“功能俱全，结构消失”。提高理想度可从以下4个方向予以考虑：1)增加系统的功能；2)传输尽可能多的功能到工作元件上；3)将一些系统功能移转到超系统或外部环境中；4)利用内部或外部已存在的可利用资源。三、子系统的不均衡进化法则技术系统：由多个实现各自功能的子系统(元件)组成，每个子系统与子系统间的进化都存在着不均衡。1)每个子系统都是沿着自己的S曲线进化的；2)不同的子系统将依据自己的时间进度进化；3)不同的子系统在不同的时间点到达自己的极限，这将导致子系统间矛盾的出现；4)系统中最先到达其极限的子系统将抑制整个系统的进化，系统的进化水平取决于此子系统(瓶颈)；5)需要考虑系统的持续改进来消除矛盾。掌握了子系统的不均衡进化法则，可以帮助我们与时发现并改进系统中最不理想的子系统，从而提升整个系统的进化阶段。通常设计人员易犯的错误是花费精力专注于系统中已经比较理想的重要子系统，而忽略了“木桶效应”中的短板，结果导致系统的发展缓慢。比如，飞机设计中，曾经出现过单方面专注于飞机发动机，而轻视了空气动力学的制约影响，导致飞机整体性能的提升比较缓慢。四、动态性和可控性进化法则动态性和可控性进化法则是指：1)增加系统的动态性，以更大的柔性和可移动性来获得功能的实现。2)增加系统的动态性要求增加可控性。增加系统的动态性和可控性的路径很多，下面从4个方面进行陈述。1.向移动性增强的方向转化的路径本路径反映了下面的技术进化过程：固定的系统→可移动的系统→随意移动的系统。比如电话的进化：固定电话→子母机→手机。2.增加自由度的路径本路径的技术进化过程：无动态的系统→结构上的系统可变性→微观级别的系统可变性。即：刚性体→单铰链→多铰链→柔性体→气体／液体→场。比如，手机的进化：直板机→翻盖机；门锁的进化：挂锁→链条锁→密码锁→指纹锁。3.增加可控性的路径本路径的技术进化过程：无控制的系统→直接控制→间接控制→反馈控制→自我调节控制的系统。比如城市街灯，为增加其控制，经历了以下进化路径：专人开关→定时控制→感光控制→光度分级调节控制。4.改变稳定度的路径本路径的技术进化阶段：静态固定的系统→有多个固定状态的系统→动态固定系统→多变系统。五、增加集成度再进行简化法则技术系统趋向于首先向集成度增加的方向，紧接着再进行简化。比如先集成系统功能的数量和质量，然后用更简单的系统提供相同或更好的性能来进行替代。1.增加集成度的路径本路径的技术进化阶段：创建功能中心→附加或辅助子系统加入→通过分割、向超系统转化或向复杂系统的转化来加强易于分解的程度。2.简化路径本路径反映了下面的技术进化阶段：1)通过选择实现辅助功能的最简单途径来进行初级简化；2)通过组合实现相同或相近功能的元件来进行部分简化；3)通过应用自然现象或“智能”物替代专用设备来进行整体的简化。3.单一双一多路径本路径的技术进化阶段：单系统→双系统→多系统。双系统包括：1)单功能双系统：同类双系统和轮换双系统，比如双叶片风扇和双头铅笔；2)多功能双系统：同类双系统和相反双系统，比如双色圆珠笔和带橡皮擦的铅笔；3)局部简化双系统：比如具有长、短双焦距的相机；4)完整简化的双系统：新的单系统。多系统包括：1)单功能多系统：同类多系统和轮换多系统；2)多功能多系统：同类多系统和相反多系统；3)局部简化多系统；4)完整简化的多系统：新的单系统。4.子系统分离路径当技术系统进化到极限时，实现某项功能的子系统会从系统中剥离出来，进入超系统，这样在此子系统功能得到加强的同时，也简化了原来的系统。比如，空中加油机就是从飞机中分离出来的子系统。六、子系统协调性进化法则在技术系统进化中，子系统的匹配和不匹配交替出现，以改善性能或补偿不理想的作用。技术系统的进化是沿着各子系统相互之间更协调的方向发展。即系统的各部件在保持协调的前提下，充分发挥各自功能。1.匹配和不匹配元件的路径本路径的技术进化阶段：不匹配元件的系统→匹配元件的系统→失谐元件的系统→动态匹配／失谐系统。2.调节的匹配和不匹配的路径本路径的技术进化阶段：最小匹配／不匹配的系统→强制匹配／不匹配的系统→缓冲匹配／不匹配的系统→自匹配／自不匹配的系统。3.工具与工件匹配的路径本路径的技术进化阶段：点作用→线作用→面作用→体作用。4.匹配制造过程中加工动作节拍的路径本路径反映了下面的技术进化阶段：1)工序中输送和加工动作的不协调；2)工序中输送和加工动作的协调，速度的匹配；3)工序中输送和加工动作的协调，速度的轮流匹配；4)将加工动作与输送动作独立开来。七、向微观级和场的应用进化法则技术系统趋向于从宏观系统向微观系统转化，在转化中使用不同的能量场来获得更佳的性能或控制性。1.向微观级转化的路径本路径反映了下面的技术进化阶段：1)宏观级的系统；2)通常形状的多系统平面圆或薄片，条或杆，球体或球；3)来自高度分离成分的多系统如粉末，颗粒等，次分子系统(泡沫、凝胶体等)→化学相互作用下的分子系统斗原子系统；4)具有场的系统。2.转化到高效场的路径本路径的技术进化阶段：应用机械交互作用→应用热交互作用→应用分子交互作用→应用化学交互作用→应用电子交互作用→用磁交互作用→应用电磁交互作用和辐射。3.增加场效率的路径本路径的技术进化阶段：应用直接的场→应用有反方向的场→应用有相反方向的场的合成→用交替场／振动／共振／驻波等→应用脉冲场→应用带梯度的场→应用不同场的组合作用。4.分割的路径本路径的技术进化阶段：固体或连续物体→有局部内势垒的物体→有完整势垒的物体→有部分间隔分割的物体→有长而窄连接的物体→用场连接零件的物体→零件间用结构连接的物体→零件间用程序连接的物体→零件间没有连接的物体。八、减少人工介入的进化法则系统的发展用来实现那些枯燥的功能，以解放人们去完成更具有智力性的工作。1.减少人工介入的一般路径本路径技术进化阶段：包含人工动作系统→替代人工但仍保留人工动作方法→用机器动作完全代替人工。2.在同一水平上减少人工介入的路径本路径技术进化阶段：包含人工作用系统→用执行机构替代人工→用能量传输机构替代人工→用能量源替代人工。3.不同水平间减少人工介入的路径本路径技术进化阶段：包含人工作用系统→用执行机构替代人工→在控制水平上替代人工→在决策水平上替代人工。2.TRIZ理论的最终理想解发明创造是有级别的，级别越高，创新设计过程越困难，产品市场竞争力越强。高级别产品的发明不仅需设计人员自身的素质，更需行业以外或全人类的已有研究成果。企业要不断吸收不同行业的知识创新成果，并在自己的产品中应用，以永远保持企业的市场竞争力。发明创造的理想状态是理想解的实现，尽可能使企业的产品接近于其理想解是产品创新的指导思想。确定所设计产品的理想解是设计人员综合素质的体现。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(idealfinalresult，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与方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。如果将TRIZ创造性解决问题的方法比做通向胜利的桥，那么最终理想解就是这座桥的桥墩。一、理想化把所研究的对象理想化是自然科学的基本方法之一。理想化是对客观世界中所存在物体的一种抽象，这种抽象客观世界既不存在，又不能通过实验验证。理想化的物体是真实物体存在的一种极限状态，对某些研究起着重要作用，如物理学中的理想气体、理想液体，几何学中的点与线等。在TRIZ中理想化是一种强有力的工具，在创新过程中起着重要作用。理想化是科学研究中创造性思维的基本方法之一。主要是在大脑中设立理想的模型，通过思想实验的方法来研究客体运动的规律。操作程序为：首先要对经验事实进行抽象，形成一个理想客体，然后通过想象，在观念中模拟其实验过程，把客体的现实运动过程简化和升华为一种理想化状态，使其更接近理想指标的要求。理想化方法最为关键的部分是思想实验，或称理想实验。它是从一定的原理出发，在观念中按照实验的模型展开的实验结论。思想实验是形象思维和逻辑思维共同作用的结果，同时也体现了理想化和现实性的对立统一。诚然，思想实验还不是科学实践活动，它的结论还需要科学实验等实践活动来检验，但这并不能否认思想实验在理论创新中的地位和作用。新的理论往往与常识相距甚远，人们常常为传统观念所束缚，不易走向理论创新，因此，借助于思想实验来进行理论创新以与对新理论加以认同，不失为一种有效的手段。理想化方法的另一关键部分是如何设立理想模型。理想模型建立的根本指导思想是最优化原则，即在经验的基础上设计最优的模型结构，同时充分考虑现实存在的各种变量的容忍程度，把理想化与现实性结合起来。理想的优化模型往往具有超前性，这是创新的标志。但是，超前性只有在现实条件容许的情况下，其模型的构造才具有可行性。理想模型的设计并不一定非要迁就现实条件，有时也需改造现实，改变现实中存在的不合理之处，特别是需要彻底扭转人们传统的落后思维方式和生活方式，为理想模型的建立和实施创造条件。科学历史上，很多科学家正是通过理想化获得划时代的科学发现，著名的有伽利略、牛顿、爱因斯坦、卢瑟福等。伽利略注意到，当一个球从一个斜面上滚下又滚上第2个斜面上时，球在第2个斜面上所达到的高度同在第1个斜面上达到的高度近似相等。他断定这一微小差异是由摩擦而产生的结果，如果摩擦消失，那么第2次的高度完全等于第1次的高度。他又推想，在完全没有摩擦的情况下，不管第2个斜面的倾斜度多么小，它在第2个斜面上总要达到相同的高度。如果第2个斜面的斜度完全消除，那么球从第1个斜面滚下来之后，将以恒速在无限长的平面上永远不停地运动下去。当然，这个实验是一个理想实验，无法真实地操作，因为摩擦力永远也不会被消除，也无法找到和制作一个无限长的平面。伽利略是理想实验的先驱，后来牛顿把伽利略的惯性原理确立为动力学第一定律，即惯性定律。牛顿继承了伽利略的传统，在思索万有引力问题时也设计了一个著名的理想实验：抛物体运动实验。一块石头投出，由于自身重力，被迫离开直线路径，如果单有初始投掷，理应按直线运动，但其却在空中描出了曲线，最终落在地面上。投掷的速度越大，它落地前走得越远。我们可假设当速度增到如此之大，在落地前描出1，2，5，100，1000千米长的弧线，直到最后超出了地球的限度，进入空间永不触与地球。这个实验在当时的物质条件下是无论如何不能实现的。牛顿在真实的抛体运动基础上，发挥思维的力量把抛物体的速度推到地球引力范围之外。爱因斯坦是20世纪卓越的理想实验大师。爱因斯坦的狭义相对论源于追光理想实验。爱因斯坦创建广义相对论的突破口为等效原理，亦源于理想实验。卢瑟福的原子有核模型是科学史上最著名的理想模型之一。1907年，卢瑟福为了验证导师的原子模型，建议研究生观察镭发射出的高速α粒子穿过薄的金属箔片后的偏转情况，结果出人意料。卢瑟福以α粒子实验为事实根据，发挥思维的力量建立起类似太阳系结构的原子有核模型，开创了原子能时代。二、TRIZ中的理想化TRIZ的一个基本观点是“系统是朝着不断增加的理想状态进化的”。技术系统理想状态包括3个内容：1、系统的主要目的是提供一定功能。传统思想认为，为实现系统的某种功能，必须建立相应的装置或设备；而TRIZ认为，为实现系统的某种功能不必引入新的装置和设备，而只需对实现该功能的方法和手段进行调整和优化。2、任何系统都是朝着理想化方向发展的，也就是向着更可靠、简单有效的方向发展。系统的理想状态一般是不存在的，但当系统越接近理想状态，结构就越简单、成本就越低、效率就越高。3、理想化意味着系统或子系统中现有资源的最优利用。技术系统的主要目的是提供一定功能。传统思想认为“为得到这样和那样的功能，就必须建立这样和那样的装置或设备。”TRIZ认为“为得到这样和那样的功能，而不对系统引入新的装置和设备。”TRIZ理论中，在解决问题之初，先抛开各种限制条件，设立各种理想模型，即最优的模型结构，来分析问题，并以取得最终理想解作为终极追求目标。理想化模型：包含所要解决的问题中所涉与的所有因素，可以是理想系统、理想过程、理想资源、理想方法、理想物质、理想机器等。三、最终理想解的确定尽管在产品进化的某个阶段，不同产品进化的方向各异，但如果将所有产品作为一个整体，低成本、高功能、高可靠性、无污染等是产品的理想状态。产品处于理想状态的解称为最终理想解。产品无时无刻不处于进化之中，进化的过程就是产品由低级向高级演化的过程。TRIZ解决问题之初，首先确定IFR，以IFR为终极目标而努力，将解决问题的效率大大提升了。理想解可采用与技术与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通过对问题的深入理解而获得。确认系统中非理想化状态的元件是创新成功的关键。最终理想解有4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。当确定了待设计产品或系统的最终理想解之后，可用这4个特点检查其有无不符合之处，并进行系统优化，以确认达到或接近IFR为止。最终理想解的确定是问题解决的关键，很多问题的IFR被正确理解并描述出来，问题就直接得到了解决。设计者的惯性思维常常让自己陷于问题当中不能自拔，解决问题大多采用折中法，结果就使问题时隐时现让设计者叫苦不迭。而IFR可以帮助设计者跳出传统设计的怪圈，以IFR这一新角度来重新认识定义问题，得到与传统设计完全不同的问题根本解决思路。最终理想解确定的步骤：1)设计的最终目的是什么？2)理想解是什么？3)达到理想解的障碍是什么？4)出现这种障碍的结果是什么？5)不出现这种障碍的条件是什么？创造这些条件存在的可用资源是什么？3.TRIZ理论的40个发明原理详解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，原理是获得冲突解所应遵循的一般规律。TRIZ主要研究技术与物理两种冲突。技术冲突：指传统设计中所说的折衷，即由于系统本身某一部分的影响，所需要的状态不能达到。物理冲突：指一个物体有相反的需求。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，然后利用39×39条标准冲突和40条发明创造原理解决冲突。1.分割原则a.将物体分成独立的部分。b.使物体成为可拆卸的。c.增加物体的分割程度。2.拆出原则从物体中拆出"干扰'部分("干扰"特性)或者相反，分出唯一需要的部分或需要的特性；与上述把物体分成几个相同部分的技法相反，这里是要把物体分成几个不同的部分。3.局部性质原则a.从物体或外部介质(外部作用)的一致结构过渡到不一致结构。b.物体的不同部分应当具有不同的功能；c.物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件。4.不对称原则a.物体的对称形式转为不对称形式。b.如果物体不是对称的，则加强它的不对称程度；5.联合原则a.把相同的物体或完成类似操作的物体联合起来；b.把时间上相同或类似的操作联合起来；例：双联显微镜组；由一个人操作，另一个人观察和记录。6.多功能原则一个物体执行多种不同功能，因而不需要其他物体。例：提包的提手可同时作为拉力器(苏联发明证书187964)。7.‘玛特廖什卡'原则（套娃用俄语说是Maтрёшка，汉语音译“玛特廖什卡”）a.一个物体位于另一物体之内，而后者又位于第三个物体之内，等等。b.一个物体通过另一个物体的空腔。8.反重量原则a.将物体与具有上升力的另一物体结合以抵消其重量。b.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。9.预先反作用原则如果按课题条件必须完成某种作用，则应提前完成反作用。例：杯形车刀车削方法是：在车削过程中车刀绕自己的几何轴转动。其特征是为了防止产生振动，应预先向杯形车刀施加负荷力，此力应与切削过程中产生的力大小相近，方向相反"(苏联发明证书~536866)10.预先作用原则a.预先完成要求的作用(整个的或部分的)；b.预先将物体安放妥当，使它们能在现场和最方便地点立即完成所需要的作用。上述课题41的解决方案可作为该原则的例子；11."预先放枕头"原则。以事先准备好的应急手段补偿物体的低可靠性。12.等势原则改变工作条件，使物体上升或下降；例：有一种装置不必使沉重的压模升降；这种装置是在压床上安装了带有输送轨道的附件；13."相反"原则a.不实现课题条件规定的作用而实现相反的作用；b.使物体或外部介质的活动部分成为不动的，而使不动的成为可动的；c.将物体颠倒；14.球形原则a.从直线部分过渡到曲线部分，从平面过渡到球面，从正六面体或平行六面体过渡到球形结构；b.利用棍子、球体、螺旋。c.从直线运动过渡到旋转运动，利用离心力。例：把管子焊入管栅的装置具有滚动球形电极。15.动态原则a.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。b.将物体分成彼此相对移动的几个部分。c.使不动的物体成为动的；例："用带状电焊条进行自动电弧焊的方法，其特征是，为了能大范围地调节焊池的形状和尺寸，把电焊条沿着母线弯曲，使其在焊接过程中成曲线形状"(苏联发明证书258490)。16.局部作用或过量作用原则如果难于取得百分之百所要求的功效，则应当取得略小或略大的功效。此时可能把课题大大简化。该技法已在课题34中介绍过，圆筒喷漆过多，然后再去掉多余的部分。17.向另一维度过渡的原则a.如果物体作线性运动(或分布)有困难，则使物体在二维度(即平面)上移动。相应地，在一个平面上的运动(或分布)可以过渡到三维空间。b.利用多层结构替代单层结构。c.将物体倾斜或侧置；d.利用指定面的反面；e.利用投向相邻面或反面的光流。技法17a可以同技法7和15b联合，形成一个代表技术系统总发展趋势的链：从点到线，然后到面，到体，最后到许多个物体的共存；例："越冬圆木在圆形停泊场水中存放，其特征是，为了增大停泊场的单位容积，和减小受冻木材的体积，将圆木扎成捆，其横截面的宽和高超过圆木的长度，然后立着放"(苏联发明证书~2236318)。18.机械振动原则a.使物体振动。b.如果巳在振动，则提高它的振动频率(达到超声波频率)；c.利用共振频率。d.用压电振动器替代机械振动器。e.利用超声波振动同电磁场配合；例："无锯末断开木材的方法，其特征是，为减少工具进入木材的力，使用脉冲频率与被断开木材的固有振动频率相近的工具"(苏联发明证书~307986)；19.周期作用原则a.从连续作用过渡到周期作用(脉冲)；b.如果作用已经是周期的，则改变周期性。c.利用脉冲的间歇完成其他作用。例：用热循环自动控制薄零件的触点焊接方法是基于测量温差电动势的原理。其特征是，为提高控制的准确度，用高频率脉冲焊接时，在焊接电流脉冲的间隔测量温差电动势(苏联发明证书9336120)。20.连续有益作用原则a.连续工作(物体的所有部分均应一直满负荷工作)。b.消除空转和间歇运转。例：加工两个相交的圆柱形的孔如加工轴承分离环的槽的方法，其特征是，为提高加工效率，使用在工具的正反行程均可切削的钻头(扩孔器)'(苏联发明证书M262582)。21.跃过原则高速跃过某过程或其个别阶段(如有害的或危险的)。例："产胶合板时用烘烤法加工木材，其特征是，为保持木材的本性，在生产胶合板的过程中直接用300～600℃的燃气火焰短时作用于烘烤木材"苏联发明证书338371)。22.变害为利原则a.利用有害因素(特别是介质的有害作用)获得有益的效果。b.通过有害因素与另外几个有害因素的组合来消除有害因素。c.将有害因素加强到不再是有害的程度；例："恢复冻结材料的颗粒状的方法，其特征是，为加速恢复材料的颗粒和降低劳动强度，使冻结的材料经受超低温作用"(苏联发明证书N~409938)；23.反向联系原则a.进行反向联系。b.如果已有反向联系，则改变它。例："自动调节硫化物沸腾层焙烧温度规范的方法是随温度变化改变所加材料的流量，其特征是，为提高控制指定温度值的动态精度，随废气中碥含量的变化而改变材料的供给量"(苏联发明证书302382)。24."中介"原则a.利用可以迁移或有传送作用的中间物体；b.把另一个(易分开的)物体暂时附加给某一物体。例："校准在稠密介质由测量动态张力仪器的方法是在静态条件下装入介质样品与置入样品中的仪器。其特征是，为提高校准精度，应利用一个柔软的中介元件把样品与其中的仪器装入"(苏联发明证书354135)；25.自我服务原则a.物体应当为自我服务，完成辅助和修理工作；b.利用废料(能的和物质的)；例，一般都是利用专门装置供给电焊枪中的电焊条.建议利用电焊电流工作的螺旋管供给电焊条。26.复制原则a.用简单而便宜的复制品代替难以得到的、复杂的、昂贵的、不方便的或易损坏的物体；b.用光学拷贝(图像)代替物体或物体系统。此时要改变比例(放大或缩小复制品)；c.如果利用可见光的复制品，则转为红外线的或紫外线的复制。27.用廉价不持久性代替昂贵持久性原则，用一组廉价物体代替一个昂贵物体，放弃某些品质(如持久性)28.代替力学原理原则a.用光学，声学、‘味学"等设计原理代替力学设计原理。b.用电场.磁场和电磁场同物体相互作用。c.由恒定场转向不定场，由时间固定的场转向时间变化的场，由无结构的场转向有一定结构的场。d.利用铁磁颗粒组成的场；例："在热塑材料上涂金属层的方法是将热塑材料同加热到超过它的熔点的金属粉末接触，其特征是，为提高涂层与基底的结合强度与密实性，在电磁场中进行此过程"(苏联发明证书445712)；29.利用气动和液：压结构的原则用气体结构和液体结构代替物体的固体的部分，如充气和充液的结构，气枕，静液的和液体反冲的结构；30.利用软壳和薄膜原则a.利用软壳和薄膜代替一般的结构。b.用软壳和薄膜使物体同外部介质隔离。例："充气混凝土制品的成型方法是在模型里浇注原料，然后在模中静置成型。其特征是，为提高膨胀程度，在浇注模型里的原料上罩以不透气薄膜"(苏联发明证书339406)。31.利用多孔材料原则a.把物体作成多孔的或利用附加多孔元件(镶嵌，覆盖，等等)；b.如果物体是多孔的，事先用某种物质填充空孔。例，"电机蒸发冷却系统的特征是，为消除给电机输送冷却剂的麻烦，活动部分和个别结构元件由多孔材料制成，例如渗入了液体冷却剂的多孔粉末钢，在机器工作时冷却剂蒸发，因而保证了短时、有力和均匀的冷却"；32.改变颜色原则a.改变物体或外部介质的颜色；b.改变物体或外部介质的透明度；c.为了观察难以看到的物体或过程，利用染色添加剂；d.如果已采用了这种添加剂，则采用荧光粉；例：美国专利3425412：透明绷带不必取掉便可观察伤情。33.一致原则同指定物体相互作用的物体应当用同一(或性质相近的)材料制成；例："获得固定铸模的方法是用铸造法按芯模标准件形成踌模的工作腔。其特征是，为了补偿在此铸模中成型的制品的收缩，芯模和铸模用与制品相向的材料制造"(苏联发明证书456679)；34.部分剔除和再生原则a.已完成自己的使命或已无用的物体部分应当剔除(溶解.蒸发等)或在工作过程中直接变化；b.消除的部分应当在工作过程中直接再生；例："检查焊接过程的高压区的方法是向高温区加入光导探头。其特征是，为改善在电弧焊和电火花焊接过程中检查高温区的可能性，利用可熔化的探头.它以不低于自己熔化速度的速度被不断地送人检查的高温区"(苏联发明；证书N433397)；35.改变物体聚合态原则这里包括的不仅是简单的过渡，例如从固态过渡到液态，还有向"假态"(假液态)和中间状态的过渡，例如采用弹性固体；例：联邦德国专利1291210：降落跑道的减速地段建成"浴盆"形式，里面充满粘性液体，上面再铺上厚厚一层弹性物质。36.相变原则利用相变时发生的现象，例如体积改变，放热或吸热；例："密封横截面形状各异的管道和管口的塞头，其特征是，为了规格统一和简化结构，塞头制成杯状，里面装有底熔点合金。合金凝固时膨胀，从而保证了结合处的密封性"(苏联发明证书319806)。37.利用热膨胀原则a.利用材料的热膨胀(或热收缩)；b.利用一些热膨胀系数不同的材料。例：苏联发明证书~463423：温室盖用铰链连接的空心管制造，管中装有易膨胀液体。温度变化时，管子重心改变，目此管子自动升起和降落。这是课题30的答案。当然，还可以利用双金属薄板固定在温室盖上。38.利用强氧化剂原则a.用富氧空气代替普通空气；b.用氧气替换富氧空气；c.用电离辐射作用于空气或氧气；d.用臭氧化了的氧气；e.用臭氧替换臭氧化的(或电离的)氧气；例："利用在氧化剂媒介中化学输气反应法制取铁箔。其特征是，为了增强氧化和增大镜箔的均一性，该过程在臭氧媒质中进行"(苏联发明证书261859)。39.采用惰性介质原则a.用惰性介质代替普通介质。b.在真空中进行某过程。该技法与上述技法正好相反。例："预防棉花在仓库中燃烧的方法，其特征是，为提高棉花贮存的可靠性，在向贮存地点运输的过程中用惰性气体处理棉花"(苏联发明证书270170)。40.利用混合材料原则由同种材料转为混合材料；例："在热处理时，为保证规定的冷却速度，采用介质做金属冷却剂，其特征是，冷却剂由气体在液体中的悬浮体构成(苏联发明证书187060)；4.39个工程参数与矛盾矩阵详解在专利研究中，阿奇舒勒发现，仅有39项工程参数在彼此相对改善和恶化，而这些专利都是在不同领域上解决这些工程参数的冲突与矛盾。这些矛盾不断出现，又不断被解决。由此他总结出了解决冲突和矛盾的40个创新原理。他将这些冲突与冲突解决原理组成一个由39个改善参数与39个恶化参数构成的矩阵，矩阵的横轴表示希望得到改善的参数，纵轴表示某技术特性改善引起恶化的参数，横纵轴各参数交叉处的数字表示用来解决系统矛盾时所使用创新原理的编号。这就是著名的技术矛盾矩阵。阿奇舒勒矛盾矩阵为问题解决者提供了一个可以根据系统中产生矛盾的两个工程参数，从矩阵表中直接查找化解该矛盾的发明原理来解决问题。一、39个工程参数TRIZ方法论的主要思想是，对一个具体问题，无法直接找到对应解，先将此问题转换并表达为一个TRIZ问题，再利用TRIZ体系中的理论和工具方法获得TRIZ的通用解，最后将TRIZ通用解转化为具体问题的解，并在实际问题中加以实现，最终获得问题的解决。如何将一个具体问题转化并表达为一个TRIZ问题呢？TRIZ理论的重要方法就是使用通用工程参数将各种矛盾冲突进行标准化归类，用通用工程参数来进行问题的表述，通用工程参数是连接具体问题与TRIZ理论的桥梁。TRIZ通过对大量专利的详细研究，总结提炼出工程领域内常用的表述系统性能的39个通用工程参数。在问题的定义、分析过程中，选择39个工程参数中相适宜的参数来表述系统的性能，这就将一个具体的问题用TRIZ的通用语言表述了出来。39个通用参数一般是物理、几何和技术性能的参数。尽管现在有很多对这些参数的补充研究，并将个数提高到了50多个，但在这里我们仍只介绍核心的这39个参数。39个工程参数中常用到运动物体(Movingobjects)与静止物体(Stationaryobjects)2个术语，运动物体是指自身或借助于外力可在一定的空间内运动的物体；静止物体是指自身或借助于外力都不能使其在空间内运动的物体。以下给出39个通用参数的含义：(1)运动物体的重量是指在重力场中运动物体所受到的重力。如运动物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。(2)静止物体的重量是指在重力场中静止物体所受到的重力。如静止物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。(3)运动物体的长度是指运动物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都认为是其长度。(4)静止物体的长度是指静止物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都认为是其长度。(5)运动物体的面积是指运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。(6)静止物体的面积是指静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。(7)运动物体的体积是指运动物体所占有的空间体积。(8)静止物体的体积是指静止物体所占有的空间体积。(9)速度是指物体的运动速度、过程或活动与时间之比。(10)力是指两个系统之间的相互作用。对于牛顿力学，力等于质量与加速度之积。在TRIZ中，力是试图改变物体状态的任何作用。(11)应力或压力是指单位面积上的力。(12)形状是指物体外部轮廓或系统的外貌。(13)结构的稳定性指系统的完整性与系统组成部分间的关系。磨损、化学分解与拆卸都降低稳定性。(14)强度是指物体抵抗外力作用使之变化的能力。(15)运动物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。(16)静止物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。(17)温度是指物体或系统所处的热状态，包括其他热参数，如影响改变温度变化速度的热容量。(18)光照度是指单位面积上的光通量，系统的光照特性，如亮度、光线质量。(19)运动物体的能量是指能量是物体做功的一种度量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能与核能等。(20)静止物体的能量是指能量是物体做功的一种度量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能与核能等。(21)功率是指单位时间内所做的功，即利用能量的速度。(22)能量损失是指为了减少能量损失，需要不同的技术来改善能量的利用。(23)物质损失是指部分或全部、永久或临时的材料、部件或子系统等物质的损失。(24)信息损失是指部分或全部、永久或临时的数据损失。(25)时间损失是指一项活动所延续的时间间隔。改进时间的损失指减少一项活动所花费的时间。(26)物质或事物的数量是指材料、部件与子系统等的数量，它们可以被部分或全部、临时或永久地改变。(27)可靠性是指系统在规定的方法与状态下完成规定功能的能力。(28)测试精度是指系统特征的实测值与实际值之间的误差。减少误差将提高测试精度。(29)制造精度是指系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差。(30)物体外部有害因素作用的敏感性是指物体对受外部或环境中的有害因素作用的敏感程度。(31)物体产生的有害因素是指有害因素将降低物体或系统的效率，或完成功能的质量。这些有害因素是由物体或系统操作的一部分而产生的。(32)可制造性是指物体或系统制造过程中简单、方便的程度。(33)可操作性是指要完成的操作应需要较少的操作者、较少的步骤以与使用尽可能简单的工具。一个操作的产出要尽可能多。(34)可维修性是指对于系统可能出现失误所进行的维修要时间短、方便和简单。(35)适应性与多用性是指物体或系统响应外部变化的能力，或应用于不同条件下的能力。(36)装置的复杂性是指系统中元件数目与多样性，如果用户也是系统中的元素将增加系统的复杂性。掌握系统的难易程度是其复杂性的一种度量。(37)监控与测试的困难程度是指如果一个系统复杂、成本高、需要较长的时间建造与使用，或部件与部件之间关系复杂，都使得系统的监控与测试困难。测试精度高，增加了测试的成本也是测试困难的一种标志。(38)自动化程度是指系统或物体在无人操作的情况下完成任务的能力。自动化程度的最低级别是完全人工操作。最高级别是机器能自动感知所需的操作、自动编程和对操作自动监控。中等级别的需要人工编程、人工观察正在进行的操作、改变正在进行的操作与重新编程。(39)生产率是指单位时间内所完成的功能或操作数。为了应用方便，上述39个通用工程参数可分为如下3类：物理与几何参数：(1)～(12)，(17)～(18)，(21)条。技术负向参数：(15)～(16)，(19)～(20)，(22)～(26)，(30)～(31)条。技术正向参数：(13)～(14)，(27)～(29)，(32)～(39)条。负向参数(Negativeparameters)指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变差。如子系统为完成特定的功能所消耗的能量(第19，20条)越大，则设计越不合理。正向参数(Positiveparameters)指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变好。如子系统可制造性(第32条)指标越高，子系统制造成本就越低。二、40个发明原理三、阿奇舒勒矛盾矩阵的组成阿奇舒勒将工程参数的矛盾与发明原理建立了对应关系，整理成一个39×39的矩阵，以便使用者查找。这个矩阵称为阿奇舒勒矛盾矩阵。阿奇舒勒矛盾矩阵是浓缩了对大量专利研究所取得的成果，矩阵的构成非常紧密而且自成体系。阿奇舒勒矛盾矩阵使问题解决者可根据系统中产生矛盾的2个工程参数，从矩阵表中直接查找化解该矛盾的发明原理，并使用这些原理来解决问题。下表是矛盾矩阵外形矛盾矩阵的第1，2列和第2，1行分别为39个通用工程参数的序号和名称。第2列是欲改善的参数，第1行是恶化的参数。39×39的工程参数从行、列2个维度构成矩阵的方格共1521个，其中1263个方格中，每个方格中有几个数字，这几个数字就是TRIZ所推荐的解决对应工程矛盾的发明原理的号码。45度对角线的方格，是同一名称工程参数所对应的方格(黑色带“+”的方格)，表示产生的矛盾是物理矛盾，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。四、查找阿奇舒勒矛盾矩阵根据问题分析所确定的工程参数，包括欲“改善的参数”和欲“恶化的参数”，查找阿奇舒勒矛盾矩阵。假设欲改善的工程参数是加大“运动物体的重量”，随之恶化的工程参数是“速度”的损失，见上表。首先沿“改善的参数”箭头方向，从矩阵的第2列向下查找欲“改善的参数”所在的位置，得到“1运动物体的重量”；然后沿“恶化的参数”箭头方向，从矩阵的第1行向右查找被“恶化的参数”所在的位置，得到“9速度”；最后，以改善的工程参数所在的行和恶化的工程参数所在的列，对应到矩阵表中的方格中，方格中有系列数字，这些数字就是建议解决此对工程矛盾的发明原理的序号，这4个号码分别是：2，8.15，38。这些号码就是40个发明原理的序号，对应到表3可得到发明原理：2抽取。8配重。15动态化。38加速氧化。五、应用阿奇舒勒矛盾矩阵的步骤应用阿奇舒勒矛盾矩阵解决工程矛盾时，建议遵循以下16个步骤来进行：1、确定技术系统的名称。2、确定技术系统的主要功能。3、对技术系统进行详细分解。划分系统级别，列出超系统、系统、子系统各级别零部件，各种辅助功能。4、对技术系统，关键子系统，零部件之间的相互依赖关系和作用进行描述。5、定位问题所在的系统和子系统，对问题进行准确的描述。避免对整个产品或系统笼统的描述，以具体到零部件级为佳，建议使用“主语+谓语+宾语”的工程描述方式，定语修饰词尽可能少。6、确定技术系统应改善的特性。7、确定并筛选待设计系统被恶化的特性。提升欲改善特性的同时，必然会带来其他一个或多个特性的恶化，对应筛选并确定这些恶化的特性。恶化的参数属于尚未发生的，所有确定起来需“大胆设想，小心求证”。8、将以上2步所确定的参数，对应表1所列的39个通用工程参数进行重新描述。工程参数的定义描述是一项难度颇大的工作，不仅需要对39个工程参数的充分理解，更需要丰富的专业技术知识。9、对工程参数的矛盾进行描述。欲改善的工程参数、与随之被恶化的工程参数之间存在的就是矛盾。如果所确定的矛盾的工程参数是同一参数，则属于物理矛盾。10、对矛盾进行反向描述。假如降低一个被恶化的参数的程度，欲改善的参数将被削弱，或另一个恶化的参数被改善。11、查找阿奇舒勒矛盾矩阵表，得到阿奇舒勒矛盾矩阵所推荐的发明原理序号。12、按照序号查找发明原理汇总表，得到发明原理的名称。13、按照发明原理的名称，对应查找40个发明原理的详解。14、将所推荐的发明原理逐个应用到具体的问题上，探讨每个原理在具体问题上如何应用和实现。15、如所查找到的发明原理都不适用于具体问题，需重新定义工程参数和矛盾，再应用和查找矛盾矩阵。16、筛选出最理想的解决方案，进入产品的方案设计阶段。5.物理矛盾与分离原理一、物理矛盾TRIZ理论中，当系统要求一个参数向相反方向变化时，就构成了物理矛盾，例如，系统要求温度既要升高，也要降低；质量既要增大，也要减小；缝隙既要窄，也要宽等。这种矛盾的说法看起来也许会觉得荒唐，但事实上在多数工作中都存在这样的矛盾。例：现在手机制造要求整体体积设计得越小越好，便于携带，同时又要求显示屏和键盘设计得越大越好，便于观看和操作，所以对手机的体积设计要求具有大、小两个方面的趋势，这就是手机设计的物理矛盾。物理矛盾一般来说有2种表现：一是系统中有害性能降低的同时，导致该子系统中有用性能的降低。二是系统中有用性能增强的同时，导致该子系统中有害性能的增强。二、解决物理矛盾的分离原理对于物理矛盾的解决，TRIZ提供了4个分离原理：空间分离，时间分离，条件分离，整体与部分分离。分离原理简单说来可以归纳为4大分离原理和11种分离方法

。

物理矛盾的11种分离方法：1)相反需求的空间分离。从空间上进行系统或子系统的分离，以在不同的空间实现相反的需求。比如，矿井中，喷洒弥散的小水滴是一种去除空气中的粉尘很有效的常用方式，但是，小水滴会产生水雾，影响可见度。为解决这个问题，建议使用大水滴锥形环绕小水滴的喷洒方式。2)相反需求的时间分离。从时间上进行系统或子系统的的分离，以在不同的时间段实现相反的需求。比如，根据焊接的缝隙宽窄的变化，调整焊接电极的波形带宽，这样电极的波形带宽随时间是变化的，以获得最佳的焊接效果。3)系统转换1a。将同类或异类系统与超系统结合。比如，多地震地区用电缆将各建筑物连接起来，通过各建筑物的自由摆动对地震进行监测和分析预报。4)系统转换lb。从一个系统转变到相反的系统，或将系统和相反的系统进行组合。比如，为止血，在伤口上贴上含有不相容血型血的纱布垫。5)系统转换lc。整个系统具有特性“F”，同时，其零件具有相反的特性“一F”。比如，自行车的链轮传动结构中的链条，其链条中的每颗链节是刚性的，多颗链节连接组成的整个链条却具有柔性。6)系统转换2。将系统转变到继续工作在微观级的系统。比如，液体撒布装置中包含一个隔膜，在电场感应下允许液体穿过这个隔膜(电渗透作用)。7)相变1。改变一个系统的部分相态，或改变其环境。比如，氧气以液体形式进行储存、运输、保管，以便节省空间，使用时压力释放下转化为气态。8)相变2。改变动态的系统部分相态(依据工作条件来改变相态)。比如，热交换器包含镍钛合金箔片，在温度升高时，交换镍钛合金箔片位置，以增加冷却区域。9)相变3。联合利用相变时的现象。比如，为增加模型内部的压力，事先在模型中填充一种物质，这种物质一旦接触到液态金属就会气化。10)相变4。以双相态的物质代替单相态的物质。比如，抛光液由含有铁磁研磨颗粒的液态石墨组成。11)物理一化学转换。物质的创造——消灭，是作为合成一分解、离子化一再结合的一个结果。比如，热导管的工作液体在管中受热区蒸发并产生化学分解。然后，化学成分在受冷区重新结合恢复到工作液体。6.物-场分析与76个标准解法一、物-场分析解决技术矛盾需要通过矛盾矩阵来找到相符合的发明原理，再根据原理进行发明创造。然而能迅速确定技术矛盾类型，才能在矩阵中找到相对应的发明原理，这需工作人员的经验和判断力，但在许多未知领域却无法确定技术矛盾类型，我们需要另一种工具引领我们找到技术矛盾的类型，于是TRIZ理论又引入了物-场模型。物-场模型是TRIZ理论中重要的问题描述和分析工具，用以建立与已经存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型。在解决问题过程中，可根据物－场模型分析，来查找相对应问题的标准解法和一般解法。物场是指物质与物质之间相互作用与相互影响的一种联系。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。构成物场需要三要素：两个物质和一个场，其一般形式为：

物-场分析是TRIZ对与现有技术系统相关问题建立模型的工具。技术系统中最小的单元由两个元素以与两个元素间传递的能量组成，以执行一个功能。阿奇舒勒把功能定义为两个物质(元素)与作用于它们中的场(能量)之间的交互作用，也即是物质S2通过能量F作用于物质S1，产生的输出(功能)。功能是指系统的输出与系统的输入之间的正常的、期望存在的关系。我们可以定义一个函数：y＝F(x1，x2，x3，…，xn)，其中y表示输出，x1，x2，x3，…，xn表示输入，函数F表示功能。我们也可以用比较通俗的语言来描述功能，功能就是指用方法解决问题的过程。TRIZ理论中，功能有3条定律：(1)所有的功能都可以最终分解为3个基本元素(S1，S2，F)；(2)一个存在的功能必定由3个基本元素构成；(3)将3个相互作用的基本元素有机组合将形成一个功能。在功能的3个基本元素中S1，S2是具体的，即是“物”(一般用S1表示原料，用S2表示工具)；F是抽象的，即是“场”。这就构成了物－场模型。S1，S2可以是材料、工具、零件、人、环境等；F可以是机械场(Me)、热场(Th)、化学场(Ch)、电场(E)、磁场(M)、重力场(G)等。例：自蒸汽机车发明后，人们越来越追求速度的提升。机车要有高速度，必须行驶在钢轨上，但机车轮子和钢轨之间却有摩擦力，虽然研究者们不断进行材料和技术革新，但一直存在的摩擦力却阻碍了机车速度进一步提升。机车和钢轨构成了一个系统，速度和能量的损失是发明中的问题，我们需一个功能来解决问题，机车和钢轨是2个物，我们需一个场来构成物－场模型。于是发明家引入磁场，令机车和钢轨间产生排斥力，使机车和钢轨分离，导致摩擦力减到最小值—趋近于零。这样机车浮于钢轨之上，可最大限度地使用能量提高速度。在上例中，机车是S1，钢轨是S2，磁场是F，这就是一个典型的物－场模型。根据对众多发明实例的研究，TRIZ理论将把物－场模型分为4类：物-场模型分类第一种模型是我们追求的目标，重点需要关注剩下的3种非正常模型，针对这3种模型，TRIZ理论提出了物－场模型的一般解法和76个标准解法。二、76个标准解法在物-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-场模型提供了现成模式的解法，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与场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)在一个系统中有用与有害效应同时存在，S1与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与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。(13)在一个系统中，由于一个要素存在磁性而产生有害效应。将该要素加热到居里点以上，磁性将不存在，或引入相反的磁场消除原磁场。居里点(Curiepoint)又作居里温度(Curietemperature，Tc)或磁性转变点。指磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度，是铁磁性或亚铁磁性物质转变成顺磁性物质的临界点。低于居里点温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里点时，该物质成为顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为10-6。居里点由物质的化学成分和晶体结构决定。第二类标准解：改变系统(14)串联的物-场模型：将S2与F1施加到S3；再将S3与F2施加到S1。两串联模型独立可控。(15)并联的物-场模型：一个可控性很差的系统已存在部分不能改变，则可并联第二个场。(16)对可控性差的场，用易控场来代替，或增加易控场。由重力场变为机械场或由机械场变为电磁场。其核心是由物理接触变到场的作用。(17)将S2由宏观变为微观。(18)改变S2成为允许气体或液体通过的多孔的或具有毛细孔的材料。(19)使系统更具柔性或适应性，通常方式是由刚性变为一个铰接，或成为连续柔性系统。(20)驻波被用于液体或粒子定位。(21)将单一物质或不可控物质变成确定空间结构的非单一物质，这种变化可以是永久的或临时的。(22)使F与S1或S2的自然频率匹配或不匹配。(23)与F1或F2的固有频率匹配。(24)两个不相容或独立的动作可相继完成。(25)在一个系统中增加铁磁材料和(或)磁场。(26)将(16)与(25)结合，利用铁磁材料与磁。(27)利用磁流体，这是(26)的一个特例。(28)利用含有磁粒子或液体的毛细结构。(29)利用附加场，如涂层，使非磁场体永久或临时具有磁性。(30)假如一个物体不能具有磁性，将铁磁物质引入到环境之中。(31)利用自然现象，如物体按场排列，或在居里点以上使物体失去磁性。(32)利用动态，可变成自调整的磁场。(33)加铁磁粒子改变材料结构，施加磁场移动粒子，使非结构化系统变为结构化系统，或反之。(34)与F场的自然频率相匹配。对于宏观系统，采用机械振动增加铁磁粒子的运动。在分子与原子水平上，材料的复合成分可通过改变磁场频率的方法用电子谐振频谱确定。(35)用电流产生磁场并代替磁粒子。(36)电流变流体具有被电磁场控制的黏度，利用此性质与其他方法一起使用，如电流变流体轴承等。第三类标准解：传递系统(37)系统传递1：产生双系统或多系统(38)改进双系统或多系统中的连接。(39)系统传递2：在系统之间增加新的功能。(40)双系统与多系统的简化。(41)系统传递3：利用整体与部分之间的相反特性。(42)系统传递4：传递到微观水平来控制。第四类标准解：检测系统。(43)替代系统中的检测与测量，使之不再需要。(44)若(43)不可能，则测量一复制品或肖像。(45)如(43)与(44)不可能，则利用两个检测量代替一个连续测量。(46)假如一个不完整物-场系统不能被检测，则增加单一或两个物-场系统，且一个场作为输出。假如已存在的场是非有效的，在不影响原系统的条件下，改变或加强该场，使它具有容易检测的参数。(47)测量引入的附加物。(48)假如在系统中不能增加附加物，则在环境中增加而对系统产生一个场，检测此场对系统的影响。(49)假如附加场不能被引入到环境中去，则分解或改变环境中已存在的物质，并测量产生的效应。(50)利用自然现象。例如：利用系统中出现的已知科学效应，通过观察效应的变化，决定系统的状态。(51)假如系统不能直接或通过场测量，则测量系统或要素激发的固有频率来确定系统变化。(52)假如实现(51)不可能，则测量与已知特性相联系的物体的固有频率。(53)增加或利用铁磁物质或磁场以便测量。(54)增加磁场粒子或改变一种物质成为铁磁粒子以便测量，测量所导致的磁场变化即可。(55)假如(54)不可能建立一个复合系统，则添加铁磁粒子到系统中去。(56)假如系统中不允许增加铁磁物质，则将其加到环境中。(57)测量与磁性有关现象，如居里点、磁滞等。(58)若单系统精度不够，可用双系统或多系统。(59)代替直接测量，可测量时间或空间的一阶或二阶导数。第五类标准解：简化改进系统从第一类解到第四类解的求解过程中，可能使系统变得更复杂，因为往往要引入新的物质或场；第五类解是简化系统的方法，以保证系统理想化。当从第一到第三类有了解以后，或解决第四类检测测量问题后，再回到第五类去解，这是正确的方法。(60)间接方法：①使用无成本资源，如：空气、真空、气泡、泡沫、缝隙等；②利用场代替物质；③用外部附加物代替内部附加物；④利用少量但非常活化的附加物；⑤将附加物集中到特定位置；⑥暂时引入附加物；⑦如原系统中不允许附加物，可在其复制品中增加附加物，包括仿真器的使用；⑧引入化合物，当它们起反应时产生所需的化合物，而直接引入这些化合物是有害的；⑨通过对环境或物体本身的分解获得所需附加物。(61)将要素分为更小的单元。

(62)附加物用完后自动消除。(63)假如环境不允许大量使用某种材料，则使用对环境无影响的东西。(64)使用一种场来产生另一种场。(65)利用环境中已存在的场。(66)使用属于场资源的物质。(67)状态传递1：替代状态。(68)状态传递2：双态。(69)状态传递3：利用转换中的伴随现象。(70)状态传递4：传递到双态。(71)利用元件或物质间的作用使其更有效。(72)自控制传递。假如一物体必须具有不同的状态，应使其自身从一个状态传递到另一状态。(73)当输入场较弱时，加强输出场，通常在接近状态转换点处实现。(74)通过分解获得物质粒子。(75)通过结合获得物质。(76)假如高等结构物质需分解但又不能分解，可用次高一级的物质状态替代；反之，如低等结构物质不能应用，则用高一级的物质代替。三、应用标准解法的步骤以上的5级、18个子级、76个标准解法，给问题提供了丰富的问题解决方法，在物一场模型分析的基础上，可以快速有效地使用标准解法来解决那些在过去看来似乎不能解决的难题。标准解法共76个，数量庞大，同时给使用者带来的是另一方面的难题，如何快速找到合适的标准解法？尤其是初学者，更显得是一头雾水，不知从何处下手。而且，不恰当的选择，将导致问题解决者走上弯路而且百思不得其解，浪费了时间和精力，从而降低应用76个标准解解决问题的效率。所以，厘清76个标准解法间的逻辑关系，掌握问题解决过程中标准解法的选择程序，是有效应用76个标准解法的必要前提。应用标准解法来解决问题，可遵照下列四个步骤来进行：1、确定所面临的问题类型。首先要确定所面临的问题是属于哪类问题，是要求对系统进行改进，还是要求对某件物体有测量或探测的需求。问题的确定过程是一个复杂的过程，建议按照下列顺序进行：1)问题工作状况描述，最好有图片或示意图配合问题状况的陈述；2)将产品或系统的工作过程进行分析，尤其是物流过程需要表述清楚；3)零件模型分析包括系统、子系统、超系统3个层面的零件，以确定可用资源。4)功能结构模型分析是将各个元素间的相互作用表述清楚，用物一场模型的作用符合进行标记；5)确定问题所在的区域和零件，划分出相关的元素，作为下步工作的核心。2、如果面临的问题是要求对系统进行改进。则：1)建立现有系统或情况的物一场模型；2)如果是不完整物一场模型，应用第一类标准解法中的1——8的8个标准解法；3)如果是有害效应的完整模型，应用第一类标准解法中的9——13的5个标准解法；4)如果效应不足的完整模型，应用第二类标准解法中的23个标准解法和标准解法第三类中的6个标准解法。3、如果问题是对某件东西有测量或探测的需求，应用第四类标准解法中的17个标准解法。4、当获得了对应的标准解法和解决方案，检查模型(实际是系统)是否可以应用标准解法第5级中的17个标准解法来进行简化。标准解法第5级也可以被考虑为，是否有强大的约束限制着新物质的引入和交互作用。在应用标准解法的过程中，必须紧紧围绕系统所存在问题的最终理想解，并考虑系统的实际限制条件，灵活进行应用，并追求最优化的解决方案。很多情况下，综合应用多个标准解法，对问题的解决彻底程度具有积极意义，尤其是第5级的17个标准解法。7.TRIZ理论的五级发明说发明创造首先想到那些著名的发明成果，如爱迪生发明的电报机、电灯等，这些发明开创了一个新时代。其它大量各种形式的专利，包括发明专利、实用新型专利和外观设计专利等。其实现实生活中的发明与创造远非这些，它们形式各样，无处不在，其质量、层次也各不相同，小到一个椅子的简单改进，大到一个学科理论的创