创新论文

什么是TRIZ理论?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相关书籍，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。21世纪，每个国家都不可能离开全球市场而独立发展，在经济全球化的趋势下，就必要在激烈的市场竞争中求生存，而成功生存的法定就在于创新。国家主席胡锦涛于2006年1月9日在全国科技大会上宣布了中国未来15年科技发展的目标：2020年建成创新型国家，使科技发展成为经济社会发展的有力支撑。这也奠定了创新中国的理论。TRIZ理论正可以帮助我们实现批量发明创新的夙愿。编辑本段TRIZ理论核心思想和基本特征现代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。编辑本段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（InventivePrinciples）、发明问题解决算法（ARIZ，AlgorithmforInventiveProblemSolving）及标准解（TRIZStandardTechniques）。在利用TRIZ解决问题的过程中，设计者首先将待设计的产品表达成为TRIZ问题，然后利用TRIZ中的工具，如发明原理、标准解等，求出该TRIZ问题的普适解或称模拟解（Analogoussolution）；最后设计者在把该解转化为领域的解或特解。编辑本段TRIZ理论的基本哲理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“寻找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。编辑本段TRIZ理论主要内容创新从最通俗的意义上讲就是创造性地发现问题和创造性地解决问题的过程，TRIZ理论的强大作用正在于它为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具。现代TRIZ理论体系主要包括以下几个方面的内容：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。编辑本段TRIZ理论的创新设计问题解决工具阿利赫舒列尔和他的TRIZ研究机构50多年来提出了TRIZ系列的多种工具，如冲突矩阵、76标准解答、ARIZ、AFD、物质--场分析、ISQ、DE、8种演化类型、科学效应、40个创新原理，39个工程技术特性，物理学、化学、几何学等工程学原理知识库等，常用的有基于宏观的矛盾矩阵法（冲突矩阵法）和基于微观的物场变换法。事实上TRIZ针对输入输出的关系（效应）、冲突和技术进化都有比较完善的理论。这些工具为创新理论软件化提供了基础，从而为TRIZ的实际应用提供了条件。编辑本段产品进化理论TRIZ中的产品进化理论将产品进化过程分为4个阶段：婴儿期、成长期、成熟期、退出期。处于前两个阶段的产品，企业应加大投入，尽快使其进入成熟期，以便企业获得最大效益；处于成熟期的产品，企业应对其替代技术进行研究，使产品取得新的替代技术，以应对未来的市场竞争；处于退出期的产品，企业利润急剧下降，应尽快淘汰。这些可以为企业产品规划提供具体的、科学的支持。产品进化理论还研究产品进化模式、进化定律与进化路线。应用模式、定律与路线，设计者可较快地确定创新设计的原始构思，使设计设计取得突破。编辑本段冲突解决原理原理是获得冲突解所应遵循的一般规律。TRIZ主要研究技术冲突和物理冲突。技术冲突是指传统设计中所说的折衷，即由于系统本身某一部分的影响，所需要的状态不能达到。物理冲突指一个物体有相反的求。TRIZ引导设计者挑选能解决特定冲突的原理，其前提是要按标准工程参数确定冲突。有39条标准冲突和40条原理可供应用。编辑本段物质—场分析标准解Altshuller对发明问题解决理论的贡献之一是提出了功能的物质—场（Substance-field）描述方法与模型。其原理为，所有的功能都可分解为两种物质及一种场，即一种功能由两种物质及一种场的三元件组成。产品是功能的一种实现，因此，可用物质—场分析产品的功能，这种分析方法是TRIZ的工具之一。依据该模型，Altshuller等提出了76种标准解，并分为如下5类：（1）不改变或仅少量改变已有系统：13种标准解；（2）改变已有系统：23种标准解；（3）系统传递：6种标准解；（4）检查与测量：17种标准解；（5）简化与改善策略：17种标准解。由已有系统的特定问题，将标准解变为特定解即为新概念。流程图编辑本段效应效应指应用本领域特别是其它领域的有关定律解决设计中的问题。如采用数学、化学、生物、电子等领域中的原理解决机械设计中的创新问题。编辑本段ARIZ：发明问题解决算法TRIZ认为，一个问题解决的困难程度取决于对该问题的描述或程式化方法，描述的越清楚，问题的解就越容易找到。TRIZ中，发明问题求解的过程是对问题不断描述、不断程式化的过程。经过这一过程，初始问题最根本的冲突被清楚的暴露出来，能否求解已很清楚，如果已有的知识能用于该问题则有解，如果已有的知识不能解决该问题则无解，需等待自然科学或技术的进一步发展。该过程是靠ARIZ算法实现的。ARIZ（AlgorithmforInventive-ProblemSolving）称为发明问题解决算法，是TRIZ的一种主要工具，是发明问题解决的完整算法，该算法采用一套逻辑过程逐步将初始问题程式化。该算法特别强调冲突与理想解的程式化，一方面技术系统向着理想解的方向进化，另一方面如果一个技术问题存在冲突需要克服，该问题就变成了一个创新问题。ARIZ中，冲突的消除有强大的效应知识库的支持。效应知识库包含物理的、化学的、几何的等效应。作为一种规则，经过分析与效应的应用后问题仍无解，则认为初始问题定义有误，需对问题进行更一般化的定义。应用ARIZ取得成功的关键在于没有理解问题的本质前，要不断地对问题进行细化，一直到确定了物理冲突。该过程及物理冲突的求解已有软件支持。编辑本段常规问题与发明问题产品设计是要解决问题。如果产品的初始状态与理想状态之间存在距离，则称之为问题，设计过程是解决问题的过程，是使产品由初始状态通过单步或多步变换实现或接近理想状态的过程。如果实现变换的所有步骤都已知，则称为“常规问题”(Routineproblem)，如果至少有一步未知，则称为“发明问题”(Inventiveproblem)。解决常规问题的设计是常规设计，解决发明问题的设计是创新设计。编辑本段40种基本措施1．分割原则a．将物体分成独立的部分。b．使物体成为可拆卸的。c．增加物体的分割程度。例：货船分成同型的几个部分，必要时，可将船加长些或变短些．2．拆出原则从物体中拆出干扰'部分(干扰特性)或者相反，分出唯一需要的部分或需要的特性。与上述把物体分成几个相同部分的技法相反，这里是要把物体分成几个不同的部分．例，一般小游艇的照明和其他用电是艇上发动机带动发电机供给的．为了停泊时能继续供电，要安装一个由内燃机传动的辅助发电机．发动机必然造成噪音和振动。建议将发动机和发电机分置于距游艇不远的两个容器里，用电缆连接．3．局部性质原则a．从物体或外部介质(外部作用)的一致结构过渡到不一致结构。b．物体的不同部分应当具有不同的功能c．物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件。例：为了防治矿山坑道里的粉尘，向工具(钻机和料车的工作机构)呈锥体状喷洒小水珠。水珠愈小，除尘效果愈好．但小水珠容易形成雾，这使工作困难．解决办法：环绕小水珠锥体外层再造成一层大水珠。4．不对称原则a．物体的对称形式转为不对称形式。b．如果物体不是对称的，则加强它的不对称程度，例：防撞汽车轮胎具有一个高强度的侧缘，以抵抗人行道路缘石的碰撞。5．组合原则a．把相同的物体或完成类似操作的物体组合合起来，b．把时间上相同或类似的操作联合起来．例：双