ARIZ(发明问题解决算法)

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1、发明问题解决算法ARIZ85C 一、ARIZ 的英文全称及中文译文英文： The Algorithm of Invention Problem Solving 中文：发明问题解决算法，是基于技术系统进化规律的分析问题和解决问题的流程。二、ARIZ85C 解题步骤分为9 个部分：第一部分：分析问题（技术矛盾）第二部分：分析问题模型第三部分：确定理想化的最终结果和物理矛盾第四部分：调用物场资源（小人法）技术解第五部分：运用知识库第六部分：变换或替换问题第七部分：分析得到的消除物理矛盾的解决方案第八部分：运用已得到的方案第九部分：分析解决问题的整个流程三、各部分具体步骤第一部分：分析问题（技术矛盾）

2、1.1 步：描述最小问题? 技术系统：为了（指出系统功能、用途），包括了（指出系统主要组件）? 技术矛盾 1（需支出）? 技术矛盾 2（需指出）? 对系统做最小改动时必须（指出结果，想要获得的结果）备注：从发明问题情境中得出最小问题，通常要引入一个限制条件：最好不改变系统，或对系统做最小改动，得到需要的作用（特性），或者消除有害作用。从发明情境到最小问题并不意味着解决的是一个不大的问题，相反， 引入了限制条件 （不作改动得到结果） ，会加强矛盾冲突。只是意在让我们尽早放弃走折衷之路的想法。描述 1.1 是不仅应该指出系统的组成部分，还应该指出与技术系统相互作用的外界环境部分。技术系统中存在的相

3、互作用，若存在有用作用的同时引起了有害作用；或者引入（加强）有用作用、 消除（削弱）有害作用时引起了整个系统或部分系统的恶化。这样的相互作用叫做技术矛盾。描述技术矛盾的方法：描述系统组件的一种状态，并说明此状态下优点是什么缺点是什么。然后描述出此系统组件相反状态下的优缺点各是什么。与工具和外界环境相关的术语，必须用简单的词语表达，以消除思维定势。1.2 步：揭示、记录产生矛盾的组件对：作用对象和工具规则 1：若问题条件中的工具有两种状态，则两种状态都应指出。规则 2：若问题条件中有几个具有同类相互作用的组件对，则指出其中的一对即可。根据问题条件应该加工（制造、移动、改变、改善、保护防止有害作业

4、破坏、检测、测量等等）的组件叫作用对象。与作用对象直接作用的组件叫工具（如：是铣刀而不是机床，是火焰而不是喷火器）。工具和作用对象可能是成对的。比如： 有两个不同的工具同时作用于同一个作用对象，并且其中一个工具阻碍另一个工具。或者同一个工具作用于两个作用对象，其中一个作用对象阻碍另一个作用对象。1.3 步：画出技术矛盾1 和技术矛盾2 画出矛盾示意图（图略），反映出矛盾的实质。在某些问题中会遇到多链的矛盾示意图不仅要在空间上分析矛盾，也要在时间上分析矛盾111.2 步和 1.3 步确认了问题的总体陈述。所以1.3 步以后需要返回到1.1 步，并确认是否有与 1.1-1.2、1.3 不符合之处。

5、若有，将其消除。1.4 步：判断什么是主要的加工过程？选取技术矛盾从两队技术矛盾中选取一对矛盾，是从工具的两种相反的作用状态中选取了一种。接下来的解题步骤都应该与已经选取的工作的作用状态相联系。ARIZ 要求尖锐化矛盾而不是缓和矛盾。以检测和测量为目的的问题中，有时候定义主要的加工过程比较费力。测量永远是为了某种改变， 也就是为了加工零件，为了生产产品。 因此测量问题中的主要加工过程是整个被测量系统的主要加工过程，并不是测量系统的某个部分。例如：需要测量灯泡内部的压力，主要的加工过程不是测量压力，而是生产灯泡。一些为某种科研目的进行的测量问题例外。1.5 步：加强矛盾冲突，指出组件作用的极限状

6、态规则 3：绝大多数问题的冲突类型是“较多组件”“较少组件”（ “强组件” -“弱组件” 等等）。冲突类型“较少组件”应该强化为“0 个组件”（ “没有组件”） 。1.6 步：建立问题模型，指出：?矛盾对（冲突对）?冲突强化后的陈述?引入一个X 元素解决问题（X 元素应维持、消除、改善、保证等等。）14问题模型是假定的，模型中人为地列明了技术系统的部分组件，其余的组件不言自明。15继 1.6 步之后，应该返回1.1 步检查建立的问题模型是否符合逻辑。通常是描述冲突模型中的 X 元素，确认问题模型的正确性。16X 元素不一定是系统中某种新的物质。X 元素可以使系统的某种改变，是个 X。它可以是温

7、度的改变，系统某部分物理状态或外界环境物理状态的改变。1.7 步：应用标准解 。 检查运用标准解系统解决问题的可能性。若问题得不到解决， 进入 ARIZ第二部分。若问题得到解决，可以直接进入ARIZ 第七部分，通常在此情况下也建议用第二部分继续分析问题。17ARIZ 第一部分，分析和构建问题模型使一个非标准的问题凸显出了很多的标准特征。相比从问题情境开始就运用标准解，可以使我们更有效地用标准解解决问题。第二部分：分析问题模型2.1 步：确定操作区18最简单情况下的操作区：问题模型中冲突的发生区域。2.2 步：确定操作时间19冲突发生时间T1 和下一次冲突发生前的时间T2。冲突（尤其是瞬间、快速

8、的冲突）有时能在 T2 时消除（预防） 。2.3 步：确定技术系统、外界环境、作用对象的物场资源。列出物场资源清单。 20物场资源：已有的物质和场或根据问题条件容易获得的物质和场。物场资源通常有三种：1.系统内资源（ a 工具物场资源；b 作用对象物场资源）2.外界环境物场资源（a 问题特定条件下的外界环境物场资源，如纯液体分子问题中的水；b 通用外界条件下的物场资源，如重力场、地磁场）3.超系统资源（ a 所建系统中剩余的物场资源；b 廉价的物场资源，几乎可以忽略其价值）21作用对象是不能改变的。作用对象物场资源的选择可以考虑a 作用对象自己本身会改变b 作用对象的部分本身允许改变，或作用对

9、象无穷多时，可以改变。（如：风）c 允许向超系统跃迁（如：砖块本身不变化，但是用砖建造的房屋可以变化）d 可以改变作用对象的微观结构e 作用对象可以与虚空结合f 时间上可以改变作用对象因此， 作用对象只有在少数情况下可是为物场资源，即可以轻微地使其改变，非专门改变的情况下。物场资源 存在的资源。 优先采用已有的物场资源。如有已有的物场资源有缺陷，可以引入其他的物质和场。2.3 步中的物场资源分析是一个初步的分析。第三部分：确定理想化的最终结果和物理矛盾ARIZ 第三部分的目的是要描述出IFR、确定妨碍达到IFR 的物理矛盾。不是每次都能达到IFR，但是 IFR 能给我们指明得到更好答案的方向。

10、3.1 步：描述理想化的最终结果1（IFR1 ）23除了冲突“有害作用与有用作用相关联”外，还有多种冲突类型，如“引入新的有用作用加剧了系统的复杂性” ， “某种有用作用与其他有用作用不能共存”。因此 3.1 步中的 IFR 陈述只是一个模板，可根据类似的模板描述IFR。对于 IFR 描述的总体思想：获得有用作用（或者消除有害作用），不能随之产生其他的恶化作用（或产生有害作用）。3.2 步：强化IFR1 。用附加条件强化IFR1 的描述：系统中不能引入新的物质和场，必须用 已有的物场资源。24解决最小问题时，根据备注20-21，按照以下优先级运用物场资源。a 工具物场资源；b 外界环境物场资源

11、；c 派生的物场资源；d 作用对象物场资源（若备注21无限制条件）3.3 步：宏观上描述物理矛盾操作区在操作时间内应该（指出宏观物理状态，如：应该是热的），为了完成（指出冲突作用的一种）；同时不应该是（指出相反的宏观物理状态，如：应该是冷的），为了完成（指出另外一种冲突作用或需求）25物理矛盾是对操作区某种物理状态相反情况的描述26若完整地描述物理矛盾有困难，可以简短地描述物理矛盾组件（或操作区组件的某个部分）应该是。 。 ，为了。 。 ，同时又不该。 。 。 ，为了。 。注意：用ARIZ 解决问题时，答案是一步一步得出来的。是“慢慢浮现”。从最初的启示直接过渡到解决方案或直接完善不成熟的方案

12、是很不好的。通过 ARIZ 找到的解应该是最后得出的。3.4 步：微观上描述物理矛盾应有某种物质“颗粒” （指出其作用或物理状态），为保证（指出3.3 步中的要求） ；同时又不应该有某种物质“颗粒”（或需要有某种相反物理状态的颗粒），为保证（指出3.3步中的另一个要求）27做完 3.4 步时，暂且还没必要具体说明“颗粒”是什么，颗粒可能是分子、原子等。28颗粒可能是a 物质颗粒， b 与场结合的物质颗粒，c 场的颗粒29若问题仅在宏观上有解决方案，3.4 步有可能得不出解决方案，因此3.4 步时给出一些补充信息：问题在宏观上可以解决。注意：到此ARIZ 的前三部分本质上是重建了初始问题。之后进

13、入3.5 步。陈述理想化的最终结果 2，同时也能得到新的物理问题。3.5 步：描述理想化的最终结果(IFR2) 操作区在操作时间内应该自我保证（指出宏观或微观上相反的两种物理情况）3.6 步：运用标准解。看能否采用标准解系统解决通过描述理想化的最终结果2 得到的物理问题。 如果问题未解决，进入 ARIZ 第四部分。 如果问题得到解决，可进入 ARIZ 第七部分，虽然也建议继续用第四部分进行分析。第四部分：调用物场资源（小人法）技术解该部分旨在增加可用物场资源数量，通过改动已有的物场资源得到派生的物场资源。3.3-3.5步已经开始了用物理学从问题找答案，ARIZ 第四部分继续找答案。规则 4：处

14、于同种物理状态下的颗粒应完成同样的功能。若颗粒 A 不能同时完成作用1 和作用 2，需要引入颗粒B，让颗粒A 完成作用1，颗粒 B 完成作用2。规则 5：引入颗粒B 后，可以将其分为B1 和 B2 两组，这样就可以免费地根据已有颗粒间的相互作用得到新的作用3。规则 6：若系统中只有颗粒A 时，将颗粒A 分为两组也是有帮助的。一组颗粒A 保持原有的状态，另一组颗粒A 完成待解决问题参数的改变。规则 7：颗粒被引入或被分组后，在其完成作用后，应变为相互间不可分离，或与原有颗粒不可分离。30规则 4-7 应贯穿于ARIZ 第四部分的始终。4.1 步：用小人法建立冲突模型31小人法旨在将冲突要求以假设

15、的图示方式体现（或用系列图表示），图示中用小人发挥作 用（小人无数量要求，可以是一个组，几个组，或群）。只有问题模型中可以被改变的部分（工具、 X 元素）才能用“小人”描述。好的示意图要求a没有文字也能明白，b 能给出有关物理矛盾的补充信息，及如何消除物理矛盾的思路。324.1 步是起辅助作用的一步。需要用这一步，在调用物场资源之前更直观地了解到该用什么作为操作区中或接近操作区的物质颗粒。小人法更清楚地揭示了不考虑物理因素（如何做）的有用作用（做什么） 。运用小人法减少了思维惯性，刺激了思维。因此，小人法是一种心理思维方法。 但小人法模型是考虑到技术进化系统进化规律后建立起来的。小人法经常能通

16、向问题的技术方案。不应该在此步中断探寻解决方案，调用物场资源是更重要的一步。注意： 解决最小问题时，调动资源的目的不在于运用所有的资源，而在于消耗最少的资源得到最强有力的解决方案。4.2 步：从理想化的最终结果退后一步若根据问题条件已知，需要组建什么样的系统，问题就在于用何种手段获得此系统时，可以运用“从理想化的最终结果后退一步”方法。描述需要的技术系统，然后在此技术系统中做最小的改动。 如：如果理想化的最终结果为两个零件相互接触，那么与“理想化的最终结果”最接近的是指出两个零件间的间隙。于是产生了新的问题（最小问题）；如何消除不足之处（如何消除零件间的间隙）？解决这样的最小问题通常不会加剧问题的复杂性，并且常常提示我们解决整个问题的方法。4.3 步：运用物质跟物质组合后的资源能否解决问题33如果能采用已有的物质资源解决问题，那么问题就不是问题或问题能自动解决。因此通常是需要引入新的物质，但引入新的物质会导致系统复杂化、会产生一些附带问题等等。ARIZ第四部分调用物场资源的本质是为了能绕过这个矛盾，建立新