第十四节 TRIZ理论简介

1第三章

TRIZ理论与创新方法第十四节

TRIZ理论简介

创新是一件不容易的事，但也不是不着边际的事。它有许多成功经验和典型案例、基本规律和通用方法、理论体系和实践路径，值得我们学习和运用。下面介绍一种比较成熟的创新理论——TRIZ理论。 TRIZ是关于发明问题的解决理论，其俄文为теориирешенияизобрет-ательскихзадач，英文为TheoryoftheSolutionofInventiveProblems。

TRIZ是按ISO/R9-1968E规定，转换成拉丁文TeoriyaResheniyaIzobreatatelskikhZadatch的首字母缩写，是由前苏联的学者根里奇·阿奇舒勒（G.S.Altshuller，1926-1998）1946年开始创立的创新理论。2 1946年以来，以阿奇舒勒为首的专家，经过对250多万份专利文献的研究发现，一切技术问题在解决过程中都有一定的模式可循，通过对大量专利的分析、比较、归纳和模式抽取，建立了一套系统的、实用的发明问题解决方案，如图14-1所示，这就形成了TRIZ理论。TRIZ专家Savransky博士给出了TRIZ的定义：TRIZ是基于知识的、面向设计者的创新问题解决系统化方法学。TRIZ理论研究人类进行发明创新、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则，曾经被前苏联视为国家财富，创新的“点金术”，现已成为世界风行的一种创新设计方法。图14-1.TRIZ理论体系3 TRIZ理论体系包含理论基础、问题分析工具、基于知识的问题解决工具和结论四个部分。其中，TRIZ理论体系的理论基础是技术系统进化模式，任何领域的产品与生物一样，都存在着从无到有、从低级到高级、从简单到复杂的发展过程，存在着产生、生长、成熟、衰老和灭亡的进化规律，人们可以根据这些规律预测技术发展和变化，进行产品设计和开发，推动技术改进和创新，TRIZ把技术系统的进化分为三个阶段：新发明、技术进步和技术成熟，把产品进化分为四个阶段：婴儿期、成长期、成熟期和衰退期，把技术系统进化模式归纳为八个模式：技术系统的生命周期，增加理想化水平，系统不均衡发展导致矛盾出现，增加动态性和可控性，技术集成可以增加系统功能，系统元件的匹配与不匹配，系统有宏观向微观进化，提高自动化程度和智能化程度。4

在TRIZ理论中，问题分析的工具主要有三种：矛盾冲突分析、“物质—场”分析、系统功能分析。在此，我们主要学习矛盾冲突分析。 TRIZ理论认为，矛盾冲突存在于各种产品的设计中。传统的设计一般都是采用折衷法，在冲突双方选取折衷的方案，降低冲突的程度，但冲突并没有彻底解决。因此，产品创新的标志是解决或消除设计中的冲突，产生新的有竞争力的解。不断发现并解决冲突是推动产品进化的动力。设计人员要创新设计，就是将主要工作聚焦到“矛盾”这个焦点上，要深刻把握自然界、人类社会和工程技术领域的各种矛盾，如图14-2所示，力求改进设计过程中遇到的各种矛盾，推动创新不断前行。图14-2.矛盾的类型5

技术矛盾是指改善一个子系统的有用功能，导致另一个子系统产生一种有害功能。

物理矛盾是指为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有某种特性，但该特性出现的同时会产生与此相反的不利或有害的后果。也就是一个技术系统的工程参数具有相反的需求，就产生了物理矛盾。如对汽车而言，为了便于加速和减少油耗，人们希望汽车的底盘重量较小，但为了高速行驶时汽车的稳定和安全，人们又希望汽车的底盘较重，这种要求底盘同时具有大重量和小重量的情况，对汽车底盘设计来说就是物理矛盾。

物理矛盾一般有两种表现：一是系统中有害性能降低的同时导致有用性能降低；二系统中有用性能增强的同时导致有害性能增强。常见的物理矛盾见表14-1。6

矛盾冲突分析，首先把事物看成是多层次、多方面的矛盾统一体，考察影响事物发展的诸多矛盾。其次，从诸多矛盾中找出主要矛盾和矛盾的主要方面，主要矛盾和矛盾的主要方面决定事物的本质。再次，分析矛盾冲突发生变化的内部条件和外部条件，注意矛盾发展量变到质变的临界点，也就是主要矛盾发展转化的时机和条件。TRIZ理论的矛盾冲突分析突出三个层面：

（1）认识层面——矛盾具有普遍性。

（2）冲突层面——技术矛盾相互冲突。

（3）工具层面——矛盾矩阵表。

阿奇舒勒通过对大量发明专利的分析发现只有39个参数可以形成技术矛盾，这就是TRIZ理论的通用参数，如表14-2所示。把这些参数放置于一张表的“行”和“列”中，“行”代表需要改进的参数，“列”代表同时引起恶化的参数，“行”和“列”的每个交叉点就是这一对参数的冲突（矛盾），这就构成了39×39的“矛盾矩阵表”，如表14-3所示。

当我们遇到实际问题时，要对技术系统进行认真分析，将概念转换到39个通用参数之中，准确找到实际存在的参数之间的“矛盾”，再根据“矛盾矩阵表”找到相应的求解建议方案——发明原理。78表14-3.TRIZ的矛盾矩阵表9

阿奇舒勒通过对大量发明专利的分析、研究和总结，发现了蕴含在这些发明创新现象背后的客观规律和共性原理，通过高度概括和总结，提炼出TRIZ理论中最重要、最具普遍用途的40条发明创新原理，如表14-4所示。10

运用TRIZ问题分析工具和问题解决工具，在矛盾解决过程中，可以按照下列流程来探讨问题解决方案，如图14-3，矛盾冲突分析是问题分析与解决流程的重要组成部分。图14-3.问题解决流程11

其中，物理矛盾的四种分离原理分别是：空间分离、时间分离、条件分离、整体与部分分离。 1.空间分离。将矛盾双方分离在不同的空间，来降低解决问题的难度，从而找到解决问题的方法。如在快车道上方建一座人行天桥，可以将人流与车流分开，实现空间分离。冰箱的保鲜层和冷冻层，将保鲜和冷冻需求分离。 2.时间分离。将矛盾双方分离在不同的时间，来降低解决问题的难度。如飞机的机翼设计成可以调节的活动机翼，来适应飞机在飞行过程中不同时间段的不同气流、速度要求。 3.条件分离。将矛盾双方在不同的条件下分离，来降低解决问题的难度。如由喷嘴流出形成的不同形状的高速水流束，也称作水射流，其流速取决于喷嘴出口截面前后的压力降。将水流条件分离，给予不同的射流速度和压力，即可获得“软”或“硬”的射流，“软”射流可以用于洗澡时按摩，高压、高速“硬”射流可以用于清洗、剥层、切割等加工作业或武器使用，这取决于射流的速度条件或射流中有无其他物质。 4.整体与部分分离。将矛盾双方在不同的层次分离，来降低解决问题的难度。如采用柔性生产线，以满足大众化和个性化市场的不同需求。自行车链条、铁链锁等在微观上是刚性的，可以满足特定的硬度和强度的要求，在宏观上是柔性的，可以实现形状容易改变的要求。12【思政联结】

1.习近平指引理论创新

2.习近平总书记对理