TRIZ理论的基本内容

TRIZ理论的基本内容矛盾TRIZ理论认为，创造性问题是指包含至少一个矛盾的问题。当技术系统某个特性或参数得到改善时,常常会引起另外的特性或参数劣化，该矛盾称为“技术矛盾”。解决技术矛盾问题的传统方法是在多个要求间寻求“折中”，也就是“优化设计”，但每个参数都不能达到最佳值。而TRIZ则是努力寻求突破性方法消除冲突，即“无折中设计”。TRIZ的另一类矛盾是“物理矛盾”：系统同时具有矛盾或相反要求的状态。例如，软件应该容易使用，但同时需要许多复杂功能和选项。在TRIZ中，工程中所出现的种种矛盾可以归结为3类：一类是物理矛盾，一类是技术矛盾，一类是管理矛盾。通俗来讲，物理矛盾就是指系统(系统指的是机器、设备、材料、仪器等的统称)中的问题是由1个参数导致的。其中的矛盾是，系统一方面要求该参数正向发展，另一方面要求该参数负向发展；技术矛盾就是指系统中的问题是由2个参数导致的，2个参数相互促进、相互制约；管理矛盾是指子系统之间产生的相互影响。这是一个真实的例子，在航天飞机即将发射升空去月球工作的时刻，工作人员发现航天飞机上的灯不能抵御发射时所产生的巨大压力，灯罩极容易坏掉，而现在时间紧急并无其他物品可以代替，你有什么好办法么？灯泡为什么要有灯罩？这是为了防止钨丝氧化。但是我们知道在月球上并没有氧气，所以方法就是根本不需要给灯加上灯罩，直接把灯罩打碎就可以了。物理矛盾TRIZ理论中，当系统要求一个参数向相反方向变化时，就构成了物理矛盾，例如，系统要求温度既要升高，也要降低；质量既要增大，也要减小；缝隙既要窄，也要宽等。这种矛盾的说法看起来也许会觉得荒唐，但事实上在多数工作中都存在这样的矛盾。例：现在手机制造要求整体体积设计得越小越好，便于携带，同时又要求显示屏和键盘设计得越大越好，便于观看和操作，所以对手机的体积设计要求具有大、小两个方面的趋势，这就是手机设计的物理矛盾。常见的物理矛盾物理矛盾一般来说有2种表现：一是系统中有害性能降低的同时导致该子系统中有用性能的降低。二是系统中有用性能增强的同时导致该子系统中有害性能的增强。技术矛盾所谓的技术矛盾就是由系统中2个因素导致的，这2个参数相互促进、相互制约。TRIZ将导致技术矛盾的因素总结成通用参数。TRIZ的发明者阿奇舒勒通过对大量发明专利的研究，总结出工程领域内常用的表述系统性能的39个通用参数，通用参数一般是物理、几何和技术性能的参数。尽管现在有很多对这些参数的补充研究，并将个数提高到了50多个，但在这里我们仍然只介绍核心的这39个参数。39个工程参数中常用到运动物体(Movingobjects)与静止物体(Stationaryobjects)2个术语，运动物体是指自身或借助于外力可在一定的空间内运动的物体；静止物体是指自身或借助于外力都不能使其在空间内运动的物体。以下给出39个通用参数的含义：（1）运动物体的重量是指在重力场中运动物体多受到的重力。如运动物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。（2）静止物体的重量是指在重力场中静止物体所受到的重力。如静止物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。（3）运动物体的长度是指运动物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都认为是其长度。（4）静止物体的长度是指静止物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都认为是其长度。（5）运动物体的面积是指运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。（6）静止物体的面积是指静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。（7）运动物体的体积是指运动物体所占有的空间体积。（8）静止物体的体积是指静止物体所占有的空间体积。（9）速度是指物体的运动速度、过程或活动与时间之比。（10）力是指两个系统之间的相互作用。对于牛顿力学，力等于质量与加速度之积。在TRIZ中，力是试图改变物体状态的任何作用。（11）应力或压力是指单位面积上的力。（12）形状是指物体外部轮廓或系统的外貌。（13）结构的稳定性是指系统的完整性及系统组成部分之间的关系。磨损、化学分解及拆卸都降低稳定性。（14）强度是指物体抵抗外力作用使之变化的能力。（15）运动物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。（16）静止物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。（17）温度是指物体或系统所处的热状态，包括其他热参数，如影响改变温度变化速度的热容量。（18）光照度是指单位面积上的光通量，系统的光照特性，如亮度、光线质量。（19）运动物体的能量是指能量是物体做功的一种度量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。（20）静止物体的能量是指能量是物体做功的一种度量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。（21）功率是指单位时间内所做的功，即利用能量的速度。（22）能量损失是指为了减少能量损失，需要不同的技术来改善能量的利用。（23）物质损失是指部分或全部、永久或临时的材料、部件或子系统等物质的损失。（24）信息损失是指部分或全部、永久或临时的数据损失。（25）时间损失是指一项活动所延续的时间间隔。改进时间的损失指减少一项活动所花费的时间。（26）物质或事物的数量是指材料、部件及子系统等的数量，它们可以被部分或全部、临时或永久地改变。（27）可靠性是指系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力。（28）测试精度是指系统特征的实测值与实际值之间的误差。减少误差将提高测试精度。（29）制造精度是指系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差。（30）物体外部有害因素作用的敏感性是指物体对受外部或环境中的有害因素作用的敏感程度。（31）物体产生的有害因素是指有害因素将降低物体或系统的效率，或完成功能的质量。这些有害因素是由物体或系统操作的一部分而产生的。（32）可制造性是指物体或系统制造过程中简单、方便的程度。（33）可操作性是指要完成的操作应需要较少的操作者、较少的步骤以及使用尽可能简单的工具。一个操作的产出要尽可能多。（34）可维修性是指对于系统可能出现失误所进行的维修要时间短、方便和简单。（35）适应性及多用性是指物体或系统响应外部变化的能力，或应用于不同条件下的能力。（36）装置的复杂性是指系统中元件数目及多样性，如果用户也是系统中的元素将增加系统的复杂性。掌握系统的难易程度是其复杂性的一种度量。（37）监控与测试的困难程度是指如果一个系统复杂、成本高、需要较长的时间建造及使用，或部件与部件之间关系复杂，都使得系统的监控与测试困难。测试精度高，增加了测试的成本也是测试困难的一种标志。（38）自动化程度是指自动化程度是指系统或物体在无人操作的情况下完成任务的能力。自动化程度的最低级别是完全人工操作。最高级别是机器能自动感知所需的操作、自动编程和对操作自动监控。中等级别的需要人工编程、人工观察正在进行的操作、改变正在进行的操作及重新编程。（39）生产率是指单位时间内所完成的功能或操作数。为了应用方便，上述39个通用工程参数可分为如下3类：物理及几何参数：（1）～（12），（17）～（18），（21）条。技术负向参数：（15）～（16），（19）～（20），（22）～（26），（30）～（31）条。技术正向参数：（13）～（14），（27）～（29），（32）～（39）条。负向参数（Negativeparameters）指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变差。如子系统为完成特定的功能所消耗的能量（第19，20条）越大，则设计越不合理。正向参数（Positiveparameters）指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变好。如子系统可制造性（第32条）指标越高，子系统制造成本就越低。管理矛盾所谓管理矛盾是指，在一个系统中，各个子系统已经处于良好的运行状态，但是子系统之间产生不利的相互作用、相互影响，使整个系统产生问题。比如：一个部门与另一个部门的矛盾，一个工艺与另一个工艺的矛盾，一个机器与另一个机器的矛盾，虽然各个部门、各个工艺、各个机器等都达到了自身系统的良好状态，但对其他系统产生副作用。例：一个车间突然接到在油中淬火一批大尺寸零件的订单，但车间没有单独的地方对零件进行淬火，只能在公用的地方进行。桥式吊车从煅炉中吊起来炽热的零件放入油槽中淬火，零件刚一接触到油槽中的油，车间马上充满了刺鼻的浓烟。浓烟向上漂浮，严重地影响到吊车司机的工作，使其无法呼吸。在这个例子中，吊车司机的工作和淬火的工作本身都没有很大的问题，但是淬火已经严重影响到吊车司机，这就可以看成车间这个系统中的管理矛盾。对于管理矛盾是要依靠具体子系统的物理矛盾或是技术矛盾来解决的。在该例中，可以将管理矛盾转变成淬火的技术矛盾，即淬火能正常经行，而不产生浓烟。最后的解决办法可以是在油的表面放置二氧化碳气体，当炽热的零件接触到油的时候，就不会使空气中的氧气和油相接触，于是就产生不了浓烟了。分离分离原理是TRIZ针对物理矛盾的解决而提出的，主要内容就是将矛盾双方分离，分别构成不同的技术系统，以系统与系统之间的联系代替内部联系，将内部矛盾外部化（后面将详细解释分离原理的具体应用）。以解决上面的例子为例，应用分离原理可以这样解决物理矛盾。根据手机整体设计趋向最小化的要求，可以在整体体积固定的情况下，将手机的显示屏和键盘分离，使其重叠，令表面上显示屏最大化，键盘做成隐藏式的，使用键盘时可以从显示屏后将键盘抽出，这样就解决了手机设计的这个物理矛盾。