TRIZ基本知识
1.1 TRIZ概述
1.1.1 TRIZ的概念及来源
TRIZ只是一个特殊缩略语，既不是俄文，也不是英文。TRIZ是由原俄文字母的缩写（ТеорияРешенияИзобретательских），按照“ISO/R9-1968E”的规定，把俄文转换成拉丁字母（Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch），取其首字母缩写即TRIZ。TRIZ的英文同义语为“Theory of Inventive Problem Solving”，缩写为“TIPS”。由此，不管是拉丁文的TRIZ，还是英文的TIPS，说的都是同一个意思——“发明问题解决理论”。 “发明问题解决理论”有两个基本含义，表面的意思强调解决实际问题，特别是发明问题；隐含的意思是由解决发明问题而最终实现（技术和管理）创新，因为解决问题就是要实现发明的实用化，这符合创新的基本定义。 此外，TRIZ专家Savransky博士给出了TRIZ的如下定义：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。这是目前专业领域内给出的最系统、最简洁的定义，得到了众多专家学者的肯定。 该定义包括以下几点含义：
1．基于知识
TRIZ是创新问题解决启发式方法的知识。这些知识来自于对全世界范围内的专利的抽象，TRIZ仅采用为数不多的基于产品进化趋势的启发式方法。TRIZ大量采用自然科学及工程中的效应知识。TRIZ利用出现问题领域的知识。这些知识包括技术本身、相似或相反的技术或过程、环境、发展和进化等。
2．面向设计者而不是面向机器
TRIZ理论本身是基于将系统分为子系统、区分有用功能及有害功能的实践，这些分解取决于问题及环境，本身具有随机性。计算机软件仅能起支持作用，而不能完全代替设计者，需要为处理这些随机问题的设计者提供方法与工具。
3．系统化的方法
在TRIZ中，问题的分析采用了通用及详细的模型，该模型中问题的系统化知识非常重要。解决问题的过程系统化和结构化，可以方便应用已有的知识。
4．TRIZ是创新问题解决理论
为获得创新解，必须解决工程技术系统中的矛盾，TRIZ提供了结构化步骤。.未知的解可以被虚构的“理想解”所替代。“理想解”可以通过已知的系统进化趋势推断，并通过环境或系统本身的资源获得。
TRIZ的发明人根里奇•阿奇舒勒（G. S. Altshuller，1926－1998）是前苏联的一位天才发明家和创造创新学家，年仅14岁时，他就发明了从过氧化氢的水溶液中提取氧的技术，并用于海军潜艇的逃生装置。15岁时，阿奇舒勒申请到了第一项专利。1946年从苏联军事专科学院毕业后，由于其出的发明，被苏联海军专利局录用为专职审查员，这为他从事对专利发明的研究，继而转向对创造发明规律的研究创造了极好的条件。
阿奇舒勒在创立TRIZ理论时明确指出：一旦我们对大量的好的专利进行分析，提炼出问题的解决模式，我们就能够学习这些模式，从而创造性地解决问题。正是基于这一思想，在阿奇舒勒的带领下，动用前苏联的1500多名专家，经过50多年对数以百万计的专利文献加以搜集、研究、整理、归纳、提炼和重组，建立起一整套体系化的、实用的解决发明问题的理论方法体系，这就是TRIZ的来源（图1-1）。
图1-1 TRIZ的来源及其主要内容
1.1.2 TRIZ理论体系框架
TRIZ理论包含着许多系统、科学并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理论已经成为一套成熟的解决技术系统问题的经典理论体系，见图1-2。
图1-2 TRIZ理论体系框架
1．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”。技术系统的八大进化法可以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。它可以用来解决发明问题，预测技术系统，产生并加强创造性问
题的解决工具。
2．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设计方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。
3．40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40个发明原理。
4．39个工程参数及阿奇舒勒矛盾矩阵
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，从矩阵表中直接查化解该矛盾的发明原理来解决问题。
5．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的需求，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。
6．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。
7．发明问题的标准解法
标准解法是阿奇舒勒于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发明问题解决算法（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。
8．发明问题解决算法（ARIZ）
ARIZ（Algorithm for Inventive-Problem Solving）是将俄文发明问题解决算法按照“ISO/R9-1968E”的规定转换成拉丁字母并取其首字母缩写而得，英文缩写为AIPS，意译为发明问题解决算法。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：①ARIZ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；③ARIZ也不断地获得广泛的、最新的知识基础的支持。
ARIZ最初由阿奇舒勒于1977年提出，随后经过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。
9．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个科学效应和现象。
此外，研究者将TRIZ理论与哲学、自然科学、系统科学等融为一体，提出了更为科学、完整的TRIZ 理论体系，如图1-3所示。该体系以辩证法、系统论、认识论为理论指导，以自然科学、系统科学和思
维科学为支撑，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、最终理想解为基本概念，以解决技术系统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。这一TRIZ理论体系不仅体现了TRIZ理论在整个人类知识体系中的地位，而且阐明了TRIZ理论与哲学、自然科学、思维科学以及系统科学间的关系。
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