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1、TRI在机械工程创新中的应用TRI定义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），在欧美国家也可缩写为TIPS。TRI是由前苏联发明家阿利赫舒列尔(G. S. Altshuller) 在1964年创立的，他也被尊称为TRIZ之父。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。他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
2、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TRI体系。核心思想和基本特征现代TRI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，
3、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）。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（Anal
4、ogous solution）；最后设计者在把该解转化为领域的解或特解。TRI基本流程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，TRI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TRI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TRI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TRI总结提炼出八个基本进化法则。利用这些
5、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。TRI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
6、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。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
7、为TRIZ的实际应用提供了条件。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。冲突解决原理冲突的定义如下：无论是新产品设计还是已有产品的改进，设计人员在
8、设计过程中首先要保证和提高产品的某些性能，但这种提高往往会影响到产品其他内部性能。若果这些影响是负面的，则设计就出现了冲突。TRI认为，产品创新的标志是解决或移走设计中的冲突，而产生新的有竞争力的解，没有克服冲突的解并不是创新设计。原理是获得冲突解所应遵循的一般规律。冲突的种类很多，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。经过多年的研究分析和比较，Altshuller将39个标准的技术特性与40条发明创造原理建立的对应关系，提出了合理选用发明原理的重要工具冲突解决矩阵用于解决技术冲突。物理冲突指一个物体有相反的求
9、，即对一个系统同时提出相反的要求就出现了物理矛盾。现在TRI在总结上述研究方法的基础上，提出4种分离原理来解决物理冲突，即空间分离时间分离基于条件的分离和整体和部分的分离。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。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。即，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。由已有
10、系统的特定问题，将标准解变为特定解即为新概念。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。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
11、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（Algorithm for Inventive-Problem Solving ）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
12、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。TRIZ的应用TRI广泛应用于工程技术领域，目前已逐步向其他领域渗透和扩展。应用范围越来越广，由原来擅长的工程技术领域分别是向自然科学、社会科学、管理科学、生物科学等领域发展。现在已总结出了40条发明创造原理在工业、建筑、微电子、化学、生物学、社会学、医疗、食品、商业、教育应用的案例，用于指导各领域遇到问题的解决。TRIZ是专门研究创新设计的理论，已建立一系列的普适性工具帮助设计者尽快获得满意的领域 解。TRIZ作为技术问题
13、或发明问题解决的一种强有力方法，并不是针对某个具体的机构、机械或过程，而是要建立解决问题的模型及指明问题解决对策的探索方 向。TRIZ的原理、算法也不局限于任何特定的应用领域。它是指导人们创造性解决问题并提供科学的方法、法则。因此，TRIZ 可以广泛应用于各个领域创造性的解决问题。不仅在前苏联得到广泛应用、在美国的很多企业特别是大企业，如波音、通用、克莱斯勒、摩托罗拉等的新产品开发得 到了应用，创造了可观的经济效益。TRI实践意义TRI以其良好的可操作性、系统性和实用性在全球的创新和创造学研究领域占据着独特的地位。在经历了理论创建与理论体系的内部集成后，TRI正处于其自身的进一步完善与发展，以
14、及与其它先进创新理论方法的集成阶段，尤其是已成为最有效的计算机辅助创新技术和创新问题求解的理论与方法基础。实践证明，运用TRI，可大大加快人们创造发明的进程，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。TRI实际运用简例1.新型扳手应用背景：实际应用中，标准的六角形螺母常常会因为拧紧时用力过大或者使用时间过长、螺母的六角形外表面被腐蚀，使表
15、面遭到破坏。螺母被破坏后，使用普通的传统型扳手往往不能再松动螺母，有时甚至会使情况更加恶化，也就是说螺母外缘的六角形在扳手作用下破坏更加严重，扳手更加无法作用于螺母。传统型扳手之所以会损坏螺母，其主要原因是扳手作用在螺母上的力主要集中于六角形螺母的某两个角上，如图所示： 传统型扳手受力情况 在这种情况下，我们需要一种新型的扳手来解决这一问题。 有何经济效益和社会效益：用扳手拧紧或松动螺母是机械领域中的一个基本操作。以新型扳手取代传统型扳手，必将会使机械安装工作更加简单、方便，提高机械安装工作的工作效率。 问题描述： 在拧紧或松动螺母的过程中，扳手同时会损坏螺母的六角形表面。使用扳手时用力越大，螺母损坏就会越严重。而使得扳手作用于螺母上的力大大降低，降低了工作效率。 在这一系统中存在的技术矛盾为：若想通过改变扳手形状降低扳手对螺母的损坏程度，就可能会使扳手制造工艺复杂化。 如果可以找到一种制造不是很复杂，而且又可以避免对螺母的严重损坏的扳手，无疑是解决这一问题的最佳途径。 解决思路和关键步骤： 在应用TRIZ解决这一问题时，我们首先必须明确判定出存在于系统中对立的技术特性。在现有设计
