利用triz理论知识解决实际问题

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1、TRI知识 TRI发明分为五级理论发明分为五级 提到发明创造，我们首先想到那些著名的发明成果，如爱迪生发明的电报机、电灯等，可 以说这些发明开创了一个新的时代。其它有大量各种形式的专利，包括发明专利、实用新 型专利和外观设计专利等。其实现实生活中的发明与创造远非这些，它们形式各样，无处 不在，其质量、层次也各不相同，小到一个椅子的简单改进，大到一个学科理论的创建， 即使那些专利本身，在创新程度上也各不相同。那么在具体实现这些发明的过程中，基于 它们各自的创新程度不同，对发明者在知识领域、经验、创新能力等方面的要求也各不相 同。比如要改进一个牙刷的手柄，只要了解产品设计、材料、加工技术就可以了，

2、而要发 明一个电动牙刷，则还需要掌握专业的电机、控制技术等。 为了更好地组织和实施创新活动，一些专门从事发明研究的专家对不同形式的发明进行 分类，并研究它们各自的特点，以及相应的创新方法和技巧，目的就是为了更有效地实施 创新。其中最为科学有效的发明分类方法，要数著名的 TRI（发明问题解决理论） ， 它将发明按照新颖程度分为五个等级，深入分析和研究不同等级发明的特点，并开发出面 向不同等级的科学创新方法和工具。TRI定义的五个发明等级按照创新程度从低到高 依次如下。 第 1 级是最小型发明。指那种在产品的单独组件中进行少量的变更，但这些变更不会影 响产品系统的整体结构的情况。该类发明并不需要任

3、何相邻领域的专门技术或知识。特定 专业领域的任何专家，依靠个人专业知识基本都能做到该类创新。例如以厚度隔离减少热 损失，以大卡车改善运输成本效率等。据统计大约有 32的发明专利属于第一级发明。 第 2 级是小型发明。此时产品系统中的某个组件发生部分变化，改变的参数约数十个， 即以定性方式改善产品。创新过程中利用本行业知识，通过与同类系统的类比即可找到创 新方案，如中空的斧头柄可以储藏钉子等。约 45的发明专利属于此等级。 第 3 级是中型发明。产品系统中的几个组件可能出现全面变化，其中大概要有上百个变 量加以改善，它需利用领域外的知识，但不需要借鉴其它学科的知识。此类的发明如原子 笔、登山自行

4、车、计算机鼠标等。约有 19的发明专利属于第三等级。 第 4 级是大型发明。指创造新的事物，需要数千个甚至数万个变量加以改善的情境，它 一般需引用新的科学知识而非利用科技信息，该类发明需要综合其它学科领域知识的启发 方可找到解决方案。大约有 4的发明专利属于第四级发明，如内燃机、集成电路、个人 电脑等。 最高级是特大型发明，即第 5 级。主要指那些科学发现，一般是先有新的发现，建立新 的知识，然后才有广泛的运用。大约有 0.3的发明专利属于第五级发明。如蒸汽发动机， 飞机、激光等。 平时我们遇到的绝大多数发明都属于第一、二和三级。虽然高等级发明对于推动技术文 明进步具有重大意义，但这一级的发明

5、数量相当稀少。而较低等级的发明则起到不断完善 技术的作用。 针对以上五类发明，TRI提供了相应的创新方法和工具支持。TRI主要包 括 40 条创新原理、76 种发明问题标准解法和发明问题解决算法等创新工具。如 果是解决第一和第二等级的简单发明问题，可采用解决技术矛盾的创新原理和解决发明问 题的标准解法。如果是解决第三和第四等级的发明问题，就要用解决发明问题的标准解法 和发明问题解决算法。如果是解决非常复杂的第五级的发明问题，则可采用发明问题解决 算法，它提供了特定的算法步骤，能够帮助我们实现由复杂模糊的问题情境向明确的发明 问题的转变。 通过以上对发明的分类可以看出，发明和创新看起来很困难，似

6、乎是很遥远的事情，但 其实大部分发明都是那些较低层次的创新，只要我们充分发挥自己的创新潜能，掌握科学 的创新原理和方法，那么每个人都可以拥有自己的发明创造，为我们的五彩生活增添活力。 TRIZ 的九大经典理论体系的九大经典理论体系 TRI包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问 题的分析方法。经过半个多世纪的发展，TRI已经成为一套解决新产品开 发实际问题的成熟的九大经典理论体系。 （一）（一）TRIZTRIZ 的技术系统八大进化法则。的技术系统八大进化法则。阿奇舒勒的技术系统进化论可以与自 然科学中的达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，被称为“三大 进化论”。

7、TRIZ 的技术系统八大进化法则分别是：1、技术系统的 S 曲线进化 法则；2、提高理想度法则；3、子系统的不均衡进化法则；4、动态性和可控性 进化法则；5、增加集成度再进行简化法则；6、子系统协调性进化法则；7、向 微观级和场的应用进化法则；8、减少人工进入的进化法则。技术系统的这八大 进化法则可以应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和 选择企业战略制定的时机等。它可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加 强创造性问题的解决工具。 （二）最终理想解（二）最终理想解(IFR)(IFR)。TRI在解决问题之初，首先抛开各种客观限 制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解（ide

8、al final result，IFR）， 以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获 得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新 设计的效率。如果将创造性解决问题的方法比作通向胜利的桥梁，那么最终理 想解(IFR)就是这座桥梁的桥墩。最终理想解(IFR)有四个特点：1、保持了原系 统的优点；2、消除了原系统的不足；3、没有使系统变得更复杂；4、没有引入 新的缺陷等。 （三）（三）4040 个发明原理。个发明原理。阿奇舒勒对大量的专利进行了研究、分析和总结， 提炼出了 TRIZ 中最重要的、具有普遍用途的这 40 个发明原理，分别是：1、分

9、割；2、抽取；3、局部质量；4、非对称；5、合并；6、普遍性；7、嵌套；8、 配重；9、预先反作用；10、预先作用；11、预先应急措施；12、等势原则； 13、逆向思维；14、曲面化；15、动态化；16、不足或超额行动；17、一维变 多维；18、机械振动；19、周期性动作；20、有效作用的连续性；21、紧急行 动；22、变害为利；23、反馈；24、中介物；25、自服务；26、复制；27、一 次性用品；28、机械系统的替代；29、气体与液压结构；30、柔性外壳和薄膜； 31、多孔材料；32、改变颜色；33、同质性；34、抛弃与再生；35、物理/化学 状态变化；36、相变；37、热膨胀；38、加速

10、氧化；39、惰性环境；40、复合 材料等。 （四）（四）3939 个工程参数及阿奇舒勒矛盾矩阵。个工程参数及阿奇舒勒矛盾矩阵。在对专利研究中，阿奇舒勒发 现，仅有 39 项工程参数在彼此相对改善和恶化，而这些专利都是在不同的领域 上解决这些工程参数的冲突与矛盾。这些矛盾不断地出现，又不断地被解决。 由此他总结出了解决冲突和矛盾的 40 个创新原理。之后，将这些冲突与冲突解 决原理组成一个山 39 个改善参数与 39 个恶化参数构成的矩阵，矩阵的横轴表 示希望得到改善的参数，纵轴表示某技术特性改善引起恶化的参数，横纵轴各 参数交叉处的数字表示用来解决系统矛盾时所使用创新原理的编号。这就是， 著名

11、的技术矛盾矩阵。阿奇舒勒矛盾矩阵为问题解决者提供了一个可以根据系 统中产生矛盾的两个工程参数，从矩阵表中直接查找化解该矛盾的发明原理来 解决问题。 （五）物理矛盾和四大分离原理。（五）物理矛盾和四大分离原理。当一个技术系统的工程参数具有相反的需 求，就出现了物理矛盾。比如说，要求系统的某个参数既要出现又不存在，或 既要高又要低，或既要大又要小等等。相对于技术矛盾，物理矛盾是一种更尖 锐的矛盾，创新中需要加以解决。物理矛盾所存在的子系统就是系统的关键子 系统，系统或关键子系统应该具有为满足某个需求的参数特性，但另一个需求 要求系统或关键子系统又不能具有这样的参数特性。 分离原理是阿奇舒勒针 对物

12、理矛盾的解决而提出的，分离方法共有 11 种，归纳概括为四大分离原理， 分别是空间分离、时间分离、居于条件的分离和系统级别分离等。 （六）物一场模型分析。（六）物一场模型分析。阿奇舒勒认为，每一个技术系统都可由许多功能不 同的子系统所组成，因此，每一个系统都有它的子系统，而每个子系统都可以 再进一步地细分，直到分子、原子、质子与电子等微观层次。无论大系统、子 系统、还是微观层次，都具有功能，所有的功能都可分解为 2 种物质和 1 种场 (即二元素组成)。在物质-场模型的定义中，物质是指某种物体或过程，可以是 整个系统，也可以是系统内的子系统或单个的物体，甚至可以是环境，取决于 实际情况。场是指

13、完成某种功能所需的手法或手段，通常是一些能量形式，如: 磁场、重力场、电能、热能、化学能、机械能、声能、光能等等。物一场分析 是 TRI中的一种分析工具，用于建立与已存在的系统或新技术系统问题相 联系的功能模型。 （七）发明问题的标准解法。（七）发明问题的标准解法。标准解法阿奇舒勒于 1985 年创立的，共有 76 个，分成 5 级，各级中解法的先后顺序也反映了技术系统必然的进化过程和进 化方向，标准解法可以将标准问题在一两步中快速进行解决，标准解法是阿奇 舒勒后期进行 TRI研究的最重要的课题，同时也是 TRIZ 高级理论的精华。 标准解法也是解决非标准问题的基础，非标准问题主要应用 ARI

14、Z 来进行解决， 而 ARIZ 的主要思路是将非标准问题通过各种方法进行变化，转化为标准问题， 然后应用标准解法来获得解决方案。 （八）发明问题解决算法（八）发明问题解决算法(ARIZ)(ARIZ)。ARIZ 是发明问题解决过程中应遵循的理论 方法和步骤，ARIZ 是基于技术系统进化法则的一套完整问题解决的程序，是针 对非标准问题而提出的一套解决算法。ARIZ 的理论基础由以下 3 条原则构成： 1、ARIZ 是通过确定和解决引起问题的技术矛盾；2、问题解决者一旦采用了 ARIZ 来解决问题，其惯性思维因素必须被加以控制；3、ARIZ 也不断地获得广 泛的、最新的知识基础的支持。ARIZ 最初

15、由阿奇舒勒于 1977 年提出，随后经 过多次完善才形成比较完善的理论体系, ARIZ85 包括九大步骤：1、分析问 题；2、分析问题模型；3、陈述 IFR 和物理矛盾；4、动用物场资源；5、应 用知识库；6、转化或替代问题；7、分析解决物理矛盾的方法；8、利用解法概 念；9、分析问题解决的过程等等。 （九）科学效应和现象知识库。（九）科学效应和现象知识库。科学原理，尤其是科学效应效应和现象的应 用，对发明问题的解决具有超乎想象的、强有力的帮助。应用科学效应和现象 应遵循 5 个步骤，解决发明问题时会经常遇到需要实现的 30 种功能，这些功能 的实现经常要用到 100 个科学有和现象。 TRI

16、Z-冲突理论冲突理论 “冲突“普遍存在于各种产品的设计之中。按传统设计中的折衷法，冲突并没有彻底解决， 而是在冲突双方取得折衷方案，或称降低冲突的程度。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。设计人员在设计过程中不断的发现 并解决冲突是推动产品进化的动力。技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果， 也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。技术冲突常 表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。通过对 250 万件专利的详细研究，TRI提 出用 39 个通用工程参数描述冲突。实际应用中，首先要把组成冲突的双方内部性能用该 39 个工程参数中的 2 个来表示，然后在冲突矩阵中找出解决冲突的发明原理。TRIZ 中的 发明原理是由专门研究人员对不同领域的已有创新成果进行分析、总结，得到的具有普遍 意义的经验，这些经验对指导不同领域的产品创新都有重要参考价值。在对全世界专利进 行分析研究的基础