TRIZ理论与实践

TRIZ来源于“发明问题解决理论”，是把缩写的俄文转换成拉丁字母。TRIZ发展史：60年前苏联军方技术员根里奇.阿奇舒勒和他的同事们,为”发明问题解决理论”(TRIZ)的问世和发展奠定了基础.在阿奇舒勒看来,人们在解决发明问题过程中,所遵循的科学原理和技术进化法则是一种客观存在的.大量发明所面临的欺基本问题是相同的,其所需要解决的矛盾(在TRIZ中称为技术矛盾和物理矛盾的两大矛盾),从本质上说,也是相同的.同样的技术创新原理和相应的解决问题的方案,也会在后来的一次次发明中被反复应用,只是被使用的技术领域不同而已,因此将那些已有的知识进行整理和重组,形成一套系统化的理论,就可以用来指导后来者的发明和创造.基于这一思想,苏联的科学家们一起经过50多年对数以百万计的专利文献和自然科学知识进行研究、整理和归纳，最终建立起一整套系统化的、实用的、解决发明问题的理论和方法体系。TRIZ的起源与发展发明问题级别的划分•发明级别划分方法：阿奇舒勒和他的同事们通过对大量的专利进行分析后发现，各国不同的发明专利内部蕴涵的科学知识、技术水平，都存在很大的区别和差异。以往在没有分析这些发明专利的具体内容时，很难区分出不同发明专利存在的知识含量、技术水平、应用范围、对人类的贡献大小等问题。明显结论是：不同级别的发明专利来自不同水平的发明，二者互相对应。因此把各种不同的发明专利，依据其对科学的贡献程度、技术的应用范围及为社会带来的经济效益等情况划人一定的等级加以区别，就可以更好地应用和推广这些不同级别的专利。发明问题级别•1、最小发明问题；•2、小型发明问题；•3、中型发明问题；•4、大型发明问题；•5、重大发明问题。1、最小发明问题•最小发明问题指在本领域范围内正常的设计，或仅对已有系统作简单改进与仿制所做的工作，属于小改小革。这一类的问题的解决，主要依靠设计人员自身掌握的常识和一般经验就可以完成。如：增加隔热材料，以减少建筑物的热量损失；用大型拖车代替普通卡车，以实现运输成本的降低。•该类发明约占人类发明总数32%。2、小型发明问题•小型发明问题是指在解决一个技术问题时，对现有系统某一个组件进行改进。这一类问题的解决，主要采用专业内已有的理论、知识和经验。解决这类问题的传统方法是折中法。如：在气焊枪上，增加一个防回火装置；把自行车设计成可折叠等。•该类发明约占人类发明总数45%。3、中型发明问题•中型发明问题是指对已有系统的若干个组件进行改进。这一类问题的解决需要运用本专业以外但是一个学科以内的现有方法和知识。在发明过程中，人们必须解决系统中存在的技术矛盾。如：汽车上用自动换挡系统代替机械换挡系统；在冰箱中用单片机控制温度等。•该类发明约占人类发明总数的18%。4、大型发明问题•大型发明问题是指必须采用全新的原理，以完成对现有系统基本功能的创新。这一类问题的解决，需要多学科知识交叉，主要是从科学底层的角度而不是从工程技术的角度出发，充分挖掘和利用科学知识、科学原理，来实现发明。如：世界上第一台内燃机的出现、集成电路的发明、充气轮胎等。•该类发明约占人类发明总数4%。5、重大发明问题•重大发明问题是指利用最新的科学原理，导致一种全新的发明、发现。这一类问题的解决，主要是依据人们对自然规律或科学原理的新发现。如：计算机、蒸汽机、激光、晶体管等的首次发明。•该类发明约占人类发明总数的1%。发明等级划分及所知识领域发明级别创新程度占人类发明总数比知识来源参考解的数量一明确的结果32个人知识1—10二局部的改进45行业内知识10—100三根本的改进18跨行业的知识100—1000四全新的概念4跨学科的知识1000—10000五重大的发现＜1最新产生的知识10000—1000000发明级别划分的意义1•在明确专利“发明级别”以后，就会以发明的水平、获得发明所需要的知识以及发明创造的难易程度等有一个量化的概念。•1、发明级别越高，完成该发明时所需的知识和资源就越多，这些知识和资源所涉及的领域就越宽，查找所用知识和资源的时间就越多，因此要投入更大的研发力量；•2、随着社会的发展、人类的进步、科技水平的提高，已有的“发明级别”也会随时间的变化而不断降低。因此原来级别较高的发明，逐渐变成人们熟悉和容易掌握的东西。而新的社会需求又不断促使人们去做更多的发明，生成更多的专利；•3、对于某种核心技术，人们按一定的方法论对该核心技术的所有专利按照年份、发明级别和数量做出分析以后可以描绘出该核心技术的：“S-曲线”。S-曲线对于产研发和技术的预测有着重要的指导意义；发明级别划分的意义2•4、一、二、三级发明占了人类发明总量95%，这些发明仅仅是利用了人类已有的、跨专业的知识体系。由此也可以得出一个推论，即人们所面临的95%的问题，都是可以利用已有的某学科内的知识体系来解决；•5、四、五级发明只占人类发明总量5%，却利用了整个社会的、跨学科领域的新知识。因此跨学科领域的知识获取是非常有意义的工作。当人们遇到技术难题时，不仅要在本专业内寻找答案，也应当向专业外拓展，寻找其他行业和学科领域已有的、更为理想的解决方案，以求获得事半功倍的效果发明级别与TRIZ的适用范围•阿奇舒勒认为一级发明过于简单，不具有参考价值，大量低水平的一级发明抵不上一项（或少量）高水平的发明；五级发明对于一般科研人员来说又过于困难，可遇不可求，也不具有参考价值。他从专利中将属于二级、三级和四级的专利挑出来，进行分析研究，并最终发现、总结出了蕴藏这些专利背后的规律。•从来源上看，TRIZ是在分析二级、三级、四级发明专利的基础上归纳、总结出来的。因此利用TRIZ可以解决一级到四级的发明问题，但对于五级发明问题来说，是无法利用TRIZ来解决的，这是TRIZ自身的一个局限性TRIZ不能解决的问题•1、TRIZ通常不解决技术领域以外的问题；•2、TRIZ不解决技术领域中的五级发明问题；•3、TRIZ不同于专业科技籍，不讲与创新思维问题无关的技术规律（各种专业科技书籍只讲技术规律，不涉及心理活动）；•4、TRIZ不同于头脑风暴，不讲与技术规律无关的思维问题（头脑风暴法等传统创新技法只讲心理活动，不涉及技术规律）。TRIZ的主要内容•TRIZ的理论体系庞大，主要指理论体系和工具体系。•从方法学的角度来分析TRIZ的基本理论体系构成。•以辩证法、系统论、认识论为理论指导；•以自然科学、系统科学、思维科学为科学支撑；•以技术系统进化法则作为理论主干；•以技术系统/技术过程、矛盾、资源、理想化最终结果为基本概念；•以解决工程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为操作工具。TRIZ基本理论框架专利分析辩证法+系统论+认识论技术系统进化法则矛盾分析资源分析创新思维培养技术系统/技术过程矛盾资源理想化最终结果系统分析物质-场分析系统科学思维科学发明问题解决算法物理矛盾分离方法物质-场问题标准解系统知识使能问题知识效应库技术矛盾创新原理自然科学TRIZ的核心思想•阿奇舒勒发现：技术系统进化过程不是随机的，而是有客观规律可以遵循，这种规律在不同领域反复出现。•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、用来彻底而不是折中解决技术矛盾的创新原理与方法，其数量并不多，一般科技人员都可以学习、掌握；•3、解决本领域技术问题的最有效的原理与方法，往往来自其他领域的科学知识。TRIZ的具体应用•任何一项理论要想得到广泛应用，首先取决于人们对其认知和普及程度。•TRIZ诞生地苏联对于创造力教育一直高度重视，从20世纪70年代起，不仅成立了发明家的组织，还建立了世界上第一批发明学校。在这所学校里，人们可以学习和实践解决发明问题的技术，并使它们能够付诸实际。在苏联一些重要科研机构和工程单位中，一度要求“每7个工程技术人员中有一个TRIZ工程师”。•苏联的80座城市里大约有100所这样的学校，在培养大量的创新人才。每年都有几千名科学工作者、工程师和学生们，在这些学校里研究和学习TRIZ。学生们的学习成绩是以完成达到各级发明水平的毕业论文作为考核标准的。•阿奇舒勒1970年在阿塞拜疆的巴库市设立的青年发明学校，该学校在1971年改成阿塞拜疆发明创新社会学院，是世界上第一个TRIZ学习中心。之后很多城市设立了发明创新学校、科技创新社会学院，到20世纪80年代超过500所。再发展到中、小学阶段也采用TRIZ来对学生进行创新教育。•TRIZ现已在欧美和亚洲发达国家和地区的企业，得到广泛应用，TRIZ在美国很多企业—特别是大企业，如波音、通用、克莱斯勒、摩托罗拉、福特等公司在新产品开发中得到了全面的应用，取得了可观的经济效益，TRIZ普遍应用的结果，不仅提高了发明的成功率，缩短了发明的周期，还使发明问题具有可预见性。•目前，TRIZ已逐渐由原来擅长的工程技术领域，向自然科学、社会科学、管理科学、生物科学等多种领域逐渐渗透，尝试解决这些领域遇到的问题。•TRIZ被认为是可以帮助人们挖掘和开发自己的创造潜能、最全面系统地论述发明和实现技术创新的新理论，被欧美等国的专家认为是“超级发明术”。一些创造学专家甚至认为：阿奇舒勒所创建的TRIZ是发明了“发明与创新”的方法，是20世纪最伟大的发明。TRIZ的未来发展探讨•TRIZ面世并不意着发明创新理论的终结与完成，相反，它可以指导人们发现新原理和总结新知识，使TRIZ本身可以随科学技术的发展和社会的进步而不断完善。TRIZ今后的研究和应用方向主要有两个：第一个是TRIZ本身的不断完善；第二个是进一步拓展TRIZ的应用领域。•1、TRIZ是前人知识的总结和升华，受到一定的时代限制。如何适应新的时代要求，把它的内容和体系进一步完善，使其逐步从“成长期”过渡到“成熟期”。•2、进一步探讨和拓展TRIZ的理论内涵，尤其是把信息技术、生命技术、社会科学等方面的原理和方法融入TRIZ中。•3、将TRIZ与其他一些新兴理论（如本体论），有机地结合在一起，从而让TRIZ指导发明创新的能力变得更加强大。•4、全面拓展TRIZ的应用范围，从工程领域拓展到其他领域，使人们能够利用TRIZ去解决更广泛领域内的各种矛盾和发明问题。•5、要把利用TRIZ解决实际问题的实践和方法进一步软件化和工具化，尽快开发出适合更广阔领域、满足各种不同专业用途的系列化软件。•6、在中国推广以TRIZ为核心的创新方法，还要涉及TRIZ本土化的问题。•7、TRIZ主要解决设计中如何做的问题，但对设计中做什么的问题未能给予出合适的方法。创新思维方法•创新思维的运用目的：让我们具有“新的眼光”，就是克服思维定势，打破技术传统旧有的阻碍模式。一些看似很困难的问题，如果我们投入以“新的眼光”。站到更高的位置，采用不同的角度来看待，就会得出新奇的答案。•通常习惯于“发散思维、逆向思维、联想思维”等创新思维的大脑，往往成为创新的源头。但人们在提到发散思维的时候，往往会认为那应该是不着边际、天马行空般的意识漫游和胡思乱想。在TRIZ的范畴里，发散思维并不完全等同于胡思乱想，那样思考的效率是很低的。TRIZ的发散思维与一般的发散思维有着明显的区别—基于TRIZ的发散思维，在遵循客观规律的基础上引导思考者沿着一定的维度来进行发散思考。•例如：从系统层面上发散，TRIZ有”超系统、系统、子系统“三个层面；从时间上发散，有三个系统层面的：“过去、现在、将来”的三种时态；在宏观到微观之间往复发散，可以在“尺寸、成本、资源”等多个维度上，从零到无穷大来进行发散思考；可以有抽取异想天开想法中有效成分的“金鱼法”，有化整为零的“小人法”等。五大创新思维方法•1、多屏幕法；•2、尺寸—时间—成本分析（STC算子）；•3、资源—时间—成本分析（RTC算子）；•4、金鱼法；•5、小人法。多屏幕法1•普通九屏幕法：根据系统论的观点，系统由多个子系统组成，并通过子系统间的相互作用实现一定的功能，简称为系统。系统之外的高层次系统称为超系统，系统之内的低层次系统称为子系统。要研究的、问题正在当前发生的系统，通常也称作“当前系统”。当前系