TRIZ理论及其应用
TRIZ的含义是发明问题解决理论，其拼写是由“发明问题的解决理论”（Theory of Inventive Problem Solving）俄语含义的单词首字母（Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch）组成，在欧美国家也可缩写为TIPS。 TRIZ理论是由前苏联发明家阿利赫舒列尔(G. S. Altshuller)在1946年创立的， Altshuller也被尊称为TRIZ之父。1946年，Altshuller开始了发明问题解决理论的研究工作。当时Altshuller在前苏联里海海军的专利局工作，在处理世界各国著名的发明 专利过程中，他总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，是否有可遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？答案是肯定的！Altshuller发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来趋势。以后数十年中，Altshuller穷其毕生的精力致力于TRIZ理论的研 究和完善。在他的领导下，前苏联的研究机构、大学、企业组成了TRIZ的研究团体，分析了世界近250万份高水平的发明专利，总结出各种技术发展进化遵循 的规律模式，以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理和法
则，建立一个由解决技术，实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系，并综合多学科领域 的原理和法则，建立起TRIZ理论体系。
80年代中期前，该理论对其他国家保密，80年代中期，随一批科学家移居美国等西方国家，逐渐把该理论介绍给世界产品开发领域，对该领域已产生了重要的影响。
现代TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式。 其次，各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。 再就是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。 TRIZ解决问题的过程。发明问题解决理论的核心是技术进化原理。按这一原理，技术系统一直处于进化之中，解决冲突是其进化的推动力。进化速度随技术系统一般冲突的解决而降低，使其产生突变的唯一方法是解决阻碍其进化的深层次冲突。 G.S. Altshuller依据世界上著名的发明，研究了消除冲突的方法，他提出了消除冲突的发明原理，建立了消除冲突的基于知识的逻辑方法，这些方法包括发明原理（Inventive Principles）、发明问题解决算法（ARIZ，Algorithm for Inventive Problem Solving）及标准解（TRIZ Standard Techniques）
。
TRIZ理论的基本哲理包括以下6条： 1、 所有的工程系统服从相同的发展规则。这一规则可以用来研究创造发明问题的有效解，也可用来评价与预测如何求解一个工程系统（包括新产品与新服务系统）的解决方案。 2、 像社会系统一样，工程系统可以通过解决冲突（Conflicts）而得到发展。3、 任何一个发明或创新的问题都可以表示为需求和不能（或不再能）满足这些需求的原型系统之间的冲突。所以，“求解发明问题”与“寻发明问题的解决方案”就意味着在利用折衷与调和不能被采纳时对冲突的求解。 4、为探索冲突问题的解决方案，有必要利用专业工程师尚不知道或不熟悉的物理或其它科学与工程的知识。技术功能和可能实现该功能的物理学、化学、生物学等效应对应的分类知识库可以成为探索冲突问题解的指针。5、 存在评价每项发明创造的可靠判据。这些判据是：（1） 该项发明创造是否是建立在大量专利信息基础上的？基于偶然发现的少数事例的发明项目不是严肃的研究成果。事实证明，一项重大或重要的发明项目通常是建立在不少于1万到2万项专利（或知产权/版权）研究的基础上。 （2） 发明人或研究者是否考虑过发明问题的级别？大量低水平的发明不如一项或少量高水平的发明。因为，低水平的发明只能在简单的情况下运用。（3） 该项发明是否是从大量高水平的试验中提炼出来的结论或建议？6、 在大多数情况下，理论的寿
命与机器的发展规律是一致的。因而，“试凑”法很难产生两种或两种以上的系统解。
TRIZ理论主要内容：
1. 创新思维方法与问题分析方法。TRIZ理论中提供了如何系统分析问题的科学方法，如多屏幕法等；而对于复杂问题的分析，则包含了科学的问题分析建模方法——物-场分析法，它可以帮助快速确认核心问题，发现根本矛盾所在。
2. 技术系统进化法则。针对技术系统进化演变规律，在大量专利分析的基础上TRIZ理论总结提炼出八个基本进化法则。利用这些进化法则，可以分析确认当前产品的技术状态，并预测未来发展趋势，开发富有竞争力的新产品。
3. 技术矛盾解决原理。不同的发明创造往往遵循共同的规律。TRIZ理论将这些共同的规律归纳成40个创新原理，针对具体的技术矛盾，可以基于这些创新原理、结合工程实际寻求具体的解决方案。
4. 创新问题标准解法。针对具体问题的物-场模型的不同特征，分别对应有标准的模型处理方法，包括模型的修整、转换、物质与场的添加等等。 5. 发明问题解决算法ARIZ 。主要
针对问题情境复杂，矛盾及其相关部件不明确的技术系统。它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析，问题转化，直至问题的解决。
6. 基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库。基于物理、化学、几何学等领域的数百万项发明专利的分析结果而构建的知识库可以为技术创新提供丰富的方案来源。
目前市场上出现的吸尘器按照吸尘器内风机和电动机的安装方式以及功率 的大小，分为以下几种:1)立式吸尘器。又称直立式戴手推式，从下至上依次安放滤尘袋，风机和电机，吸尘量大。2)卧式吸尘器。从前至后依次安放滤尘袋，风机和电机，吸尘量较大。3)便携式吸尘器。结构安排方式和卧式相同，但尺寸小得多，灵活易于携带。4)微型吸尘器，结构简单，使用灵活，多用干电池作电源。由此看出吸尘器由低级向高级的进化过程，高级别的产生需要更多的知识。随着人们生活节奏的加快，为了给自己一个清洁的居住环境，吸尘器将受到千家万户的亲睐。我们应该看到这样的上升势头，对吸尘器进行创新设计势在必行，以更新更高级的解创造出更多的市场空间。现在就用确立理想解的五个步骤分析该问题并提出理想解:
(1) 设计的最终目的是什么?清除室内灰尘。(2)理想解是什么?自主获取能量的机器人节能型吸尘器(无需人的管理)。(3)达到理想解的障碍是什么?技术不够成熟。(4)出现这种障碍的结果是什么?在现有技术的基础上寻求创新与突破，寻求替代资源，不断地开发研究。(5)未出现这种障碍的条件是什么?可以利用可再生资源如太阳能、电磁场能等获取能量供电机工作。创造这些条件存在的可用资源是什么?太阳能或电磁场能。通过对问题的正确分析，直接得出了一个理想解，提出了家用吸尘器的创新设计概念和构思。但是，并不是所有的问题都可以直接得出理想解。在不少问题的分析过程中，常常会遇到许多矛盾和冲突。这时，可以通过冲突矩阵选择发明原理，以解决冲突，实现创新设计。
冲突解决原理 。G.S.Altshuler将有利于TRIZ解决发明问题的冲突分为两类:物理冲突和技术冲突。物理冲突是指为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性。技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也指有价值作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统之间的冲突。通过对250万件专利的详细研究，TRIZ理论提出用39个通用工程参数描述冲突。实际应用中，要把组成冲突的双方内部性能用该39个工程参数中的2个来表示。目的是把实际工程设计中的冲突转化为一般的戴标准的技术冲突。同时，该理论还提出了40条发明原理，用以指导冲突的解决和产品的创新设
计。
冲突矩阵 。39个工程参数描述了设计问题的问题空间，而40条发明原理则描述了设计问题的解空间。为了得到问题的解，须建立问题空间与解空间之间的映射关系，这个映射关系就是冲突矩阵。首先对特定问题进行一般化处理得到一般问题，然后应用发明原理得出一般问题的一般解，然后将该一般解具体化为该特定问题的解。以下模型提供了设计问题解决的一般思想方法，见图3。
对于大部分消费者来说，功能多样、自动吸尘、自动获取能量、无需管理、造型简约、美观、具有装饰效果的吸尘器比较容易受到消费者的亲睐。功能多样、造型简约、美观、具有
装饰效果比较容易做到，问题是如何做到自动吸尘、自动获取能量、无需管理。因此可以推出概念化如机器人一样获取太阳能或电磁场能周期性自动吸尘器。设计中存在的冲突为:1)吸尘口与功率的冲突。2)吸尘器的尺寸与滤尘袋尺寸、储能空间的冲突。
现利用冲突矩阵解决该问题。首先在39个标准工程参数中选择并确定技术冲突的二对特定参数。(1)质量提高的参数:应力与压力(NO.12);结构的稳定性(NO.13)。(2)带来负面影响的参数:运动物体的面积(No.5);自动化程度(No.38)。
由冲突矩阵推荐的发明原理为:(1)No.10预操作，No.巧动态化，NO.36状态变化，NO.28机械系统的替代。(2)NO.1分割，NO.8质量补偿，NO.35参数变化。经过分析，根据发明原理提出如下解决方法:
解决冲突一:预操作，通过搏动低压预先疏松灰尘。动态化，将吸尘器的吸尘口设计成可调整大小。
解决冲突二:分割，将滤尘袋分离成过滤袋和收集站两部分。过滤袋小、收集站大。参数变化，在其内部装入一个适当大小的锌片，通过外部数据的设定自动获取能量(如太阳能、吸尘过程中能量的收集等)，自动感知所需的操作，操作自动监控。
该吸尘器的最终概念设计方案是吸尘口可大可小的，机器人似自动操作、自动获取能量、自动归位、周期性作业的高级智能型吸尘器。该款吸尘器的出现将给人们忙碌的家庭带来无穷的便利，你只要将它买回家，一切事情由它来办。并且是一种极具趣味性的概念化新型产品，在未来的岁月里将给吸尘器市场掀起一股新鲜力量。
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