TRIZ创新思维训练方法
日期:2010-9-9 23:01:53| 作者:佚名 | 来源 : | 阅读: 12247次
      冷战时期,美国为首的西方国家的特工与前苏联的克格勃曾经进行过无数次惊心动魄的间谍战,其中一次就是围绕被称为神奇的“点金术”展开的。因为美国、德国等西方国家惊异于前苏联在军事、工业等方面的创新能力,他们把创新这种奇迹的神秘武器称为“点金术”,可结果强大的克格勃使欧美国家只能望“术”兴叹。那么这种神奇的“点金术”到底是什么呢?它为什么有这么大的威力?这个“点金术”就是当今世界上著名的发明问题解决理论,被简称为TRIZ理论,它是由前苏联发明家G. S. Altshuller在1946年创立的,TRIZ就是“发明问题解决理论”的俄语缩写,后来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:当人们进行发明创新、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新或解决技术难题呢?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、灭亡的过程,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发展趋势。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,前苏联的数十家研究机构、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问题,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。
创新问题解决的思考过程中主要存在三个思维障碍:思维惯性(Psychological Inertia)、有限的知识领域、试错法(Trial and Error Method)。思维惯性使我们习惯沿用旧有的思考模式和思路尝试解决问题,因此,我们在解决创新问题时,必须设法有效摆脱思维惯性;另外一个障碍是知识面的局限——大多数我们所面临的问题甚至其中的九成已经在我们所不知的领域中解决了,但由于我们有限的知识领域,使我们无法方便自如地利用其他科学技术领域的解决方法和知识等资源,所以有必要建立以解决创新问题为目的的创新方案库;在创新真正系统化之前,试错法是大家不约而同地首先想到的用来解决创新问题的方法,但其效率之低下也是众所周知的。
      TRIZ理论体系解决问题的思路建立在三种基本前提下:首先,技术系统的演变遵循一些重要规律,可以归纳为8种模式(如遵循产生、成长、成熟和衰退的生命周期等);其次,任何技术系统,在它的生命周期内,趋于越来越可行、简单、有效,即更加理想,增加技术系统的理想成为解决创新性问题的一般规律;第三,创新性问题的解决至少要解决一对冲突,TRIZ将冲突分为技术冲突和物理冲突两种类型,技术冲突是指系统某一方面性能得到改进时,另一方面指标就会恶化;物理冲突是指系统表现出两种相反的状态。基于以上前提,TRIZ提出了具体求解创新问题的工具和方法:(1)矛盾矩阵和40项创新原则。Altshuller从4万个发明专利中发现只有39个参数可以形成技术矛盾,把它们分别放置于一张表的行和列,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一对参数冲突,这样构成了39×39的矛盾矩阵。为了解决这些矛盾,Altshuller总结了40项创新原则,对每个矛盾分别给出了几项创新原则。研究人员只需看清矛盾,直接选用相关原则就可找到解决问题的办法。除了技术矛盾,TRIZ还定义了另外一种矛盾——物理矛盾,即系统同时具有矛盾或相反要求的状态。
      TRIZ认为,一个创新问题解决的困难程度取决于对该问题的描述和问题的标准化程度,描述得越清楚,问题的标准化程度越高,问题就越容易解决。TRIZ中,创新问题求解的过程是对问题不断地描述,不断地标准化的过程。在这一过程中,初始问题最根本的矛盾被清晰地显现出来。如果方案库里已有的数据能够用于该问题则是有标准解;如果已有的数据不能解决该问题则无标准解,需等待科学技术的进一步发展。该过程是通过ARIZ算法实现的。 
      ARIZ算法主要包含六个模块:
      第一个模块:情境分析,构建问题模型;
      第二个模块:基于物场分析法的问题模型分析;
      第三个模块:定义最终理想解与物理矛盾;
      第四个模块:物理矛盾解决;
      第五个模块:如果矛盾不能解决,调整或者重新构建初始问题模型;
      第六个模块:解决方案分析与评价。 
      首先是将系统中存在的问题最小化,原则是在系统能够实现其必要机能的前提下,尽可能不改变或少改变系统;其次是定义系统的技术矛盾,并为矛盾建立“问题模型”;然后分析该问题模型,定义问题所包含的时间和空间,利用物-场分析法分析系统中所包含的资源;接下来,定义系统的最终理想解。通常为了获取系统的理想解,需要从宏观和微观级上分别定义系统中所包含的物理矛盾,即系统本身可能产生对立的两个物理特性,例如:冷——热、导电——绝缘、透明——不透明等。 
      因此,下一步需要定义系统内的物理矛盾并消除矛盾。矛盾的消除需要最大限度地利用系统内的资源并借助物理学、化学、几何学等工程学原理。作为一种规则,经过分析原理的应用后如问题仍无解,则认为初始问题定义有误,需调整初始问题模型,或者对问题进行重新定义。
      应用ARIZ取得成功的关键在于在理解问题的本质前,要不断地对问题进行细化,直至确定了问题所包含的物理矛盾。
      
      如图6.1所示为ARIZ算法解决创新问题的流程。
      下面是用ARIZ算法解决一个有关摩擦焊接问题的实例。 
      问题:摩擦焊接是连接两块金属的最简单的方法。将一块金属固定并将另一块对着它旋转。只要两块金属之间还有空隙就什么也不会发生。但当两块金属接触时接触部分就会产生很高的热量,金属开始熔化,再加以一定的压力两块金属就能够焊在一起。一家工厂要用每节10米的铸铁管建成一条通道,这些铸铁管要通过摩擦焊接的方法连接起来。但要想使这么大的铁管旋转起来需要建造非常大的机器,并要经过几个车间。 
      解决该问题的过程如下:
      a) 最小问题:对已有设备不做大的改变而实现铸铁管的摩擦焊接;
      b) 系统矛盾:管子要旋转以便焊接,管子又不应该旋转以免使用大型设备;
      c) 问题模型:改变现有系统中的某个构成要素,在保证不旋转待焊接管子的前提下实现摩擦焊接;
      d) 对立领域和资源分析:对立领域为管子的旋转,而容易改变的要素是两根管子的接触部分;
      e) 理想解:只旋转管子的接触部分;
      f) 物理矛盾:管子的整体性限制了只旋转管子的接触部分;
      g) 物理矛盾的去除及问题的解决对策:用一个短的管子插在两个长管之间,旋转短的管子,同时将管子压在一起直到焊好为止。
      相对于传统的创新方法,比如试错法,头脑风暴法等,TRIZ理论具有鲜明的特点和优势。它成功地揭示了创新发明的内在规律和原理,着力于澄清和强调系统中存在的矛盾,而不是逃避矛盾,其目标是完全解决矛盾,获得最终的理想解,而不是采取折衷或者妥协的做法,而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程,而不再是随机的行为。实践证明,运用TRIZ理论,可大大加快人们创新发明的进程而且能得到高质量的创新产品。它能够帮助我们系统的分析问题情境,快速发现问题本质或者矛盾,它能够准确确定问题探索方向,不会错过各种可能,而且它能够帮助我们突破思维障碍,打破思维定势,以新的视觉分析问题,进行逻辑性和非逻辑性的系统思维,还能根据技术进化规律预测未来发展趋势,帮助我们开发富有竞争力的新产品。 TRIZ理论引入中国也只是近几年的事,但它已经逐渐得到国内诸多科研结构、公司和专家的重视。
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