TRIZ理論的簡介及其應(yīng)用

TRIZ理論的簡介及其應(yīng)用實(shí)例蔣宇航（湖北工業(yè)大學(xué)，武漢430068；【摘要】人類進(jìn)入工業(yè)化社會以來產(chǎn)生了無數(shù)的發(fā)明創(chuàng)造，設(shè)計(jì)制造了各種各類的機(jī)械設(shè)備，這些發(fā)明創(chuàng)新的過程是否具有可以遵循的通用規(guī)律呢？如果存在這樣的規(guī)律，我們又能如何運(yùn)用這些規(guī)律呢？TRIZ理論是前蘇聯(lián)發(fā)明家阿奇舒勒創(chuàng)立的，他分析了全球近250萬份高水平的發(fā)明專利，經(jīng)過總結(jié)和研究，同時(shí)綜合多學(xué)科領(lǐng)域的原理和法則，建立起TRIZ理論體系。經(jīng)過50多年的發(fā)展，TRIZ理論已經(jīng)成為解決技術(shù)問題或發(fā)明問題的強(qiáng)有力的方法學(xué)，到目前為止該理論被認(rèn)為是最全面、最系統(tǒng)地論述解決發(fā)明問題、實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的理論,它被美國及歐洲等國稱為“點(diǎn)金術(shù)”【關(guān)鍵字】TRIZ，簡介，應(yīng)用1引言TRIZ法是一種基于知識法是的方法：它解決發(fā)明問題啟發(fā)式的知識，它采用自然科學(xué)及工程技術(shù)中的效應(yīng)知識，它是技術(shù)問題領(lǐng)域的知識；TRIZ法是面向人的方法，而不是面向機(jī)器；TRIZ系統(tǒng)化的方法；TRIZ法是發(fā)明問題解決理論；TRIZ具有普遍性，其解決方案為創(chuàng)造性解決問題提供了積極和準(zhǔn)確的參考，與通常的頭腦風(fēng)暴相比較法，TRIZ更加易于操作、系統(tǒng)化、流程化，不過多的依賴于設(shè)計(jì)者的靈感、個(gè)人及經(jīng)驗(yàn)的創(chuàng)新。2TRIZ理論的簡介2.1TRIZ理論的起源TRIZ的研究始于1946年，創(chuàng)始人為前蘇聯(lián)海軍工程師、發(fā)明家根里奇?阿奇舒勒。在蘇聯(lián)里海海軍專利事務(wù)局處理專利事務(wù)的數(shù)年中，阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)僅僅從心理學(xué)角度并不能很好地揭示發(fā)明創(chuàng)造的客觀規(guī)律，他逐漸認(rèn)識到發(fā)明的實(shí)質(zhì)就是技術(shù)系統(tǒng)發(fā)生根本性變化，因此他將注意力轉(zhuǎn)移到對高水平發(fā)明專利的分析研究上，其主要目的是研究人類進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題過程中所遵循的科學(xué)原理和法則，并將之歸納總結(jié)，形成能指導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新的理論方法體系。阿奇舒勒從來自于世界各地的20多萬項(xiàng)專利中挑選了4萬份發(fā)明專利開始進(jìn)行嚴(yán)格的分析、篩選與統(tǒng)計(jì)，并多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)原理、法則相結(jié)合。這一高難度、費(fèi)時(shí)費(fèi)力的艱苦工作奠定了TRIZ的理論基礎(chǔ)，也為日后將要開發(fā)的各種問題解決工具奠定了基礎(chǔ)。自此，人們有了一種世界級的創(chuàng)新方法學(xué)一一TRIZ。TRIZ成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，著力于澄清和強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)中存在的矛盾，而不是逃避矛盾，其目標(biāo)是完全解決矛盾，獲得理想化的最終結(jié)果，而不是采取折衷或者妥協(xié)的做法，而且它是基于技術(shù)的發(fā)展演化規(guī)律研究整個(gè)設(shè)計(jì)與開發(fā)過程，而不再是隨機(jī)的行為。TRIZ是創(chuàng)新方法學(xué)，有著成套的創(chuàng)新思維、方法和解題工具，不是一招一式的相對簡單的創(chuàng)新技法。創(chuàng)新不再僅僅依賴試錯(cuò)了！這是人類創(chuàng)新史上的一個(gè)重大突破。運(yùn)用TRIZ理論，可大大加快人們發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)程而且能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。TRIZ告訴我們，任何領(lǐng)域的產(chǎn)品改進(jìn)、技術(shù)的變革與創(chuàng)新，都像生物系統(tǒng)一樣，都存在產(chǎn)生、生長、成熟、衰老、滅亡的過程，是有規(guī)律可循的。人們?nèi)绻莆樟诉@些規(guī)律，就能能動地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)并能預(yù)測產(chǎn)品的未來發(fā)展趨勢。TRIZ的發(fā)展首先，TRIZ的發(fā)展方向：TRIZ是在前蘇聯(lián)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下形成的，企業(yè)間很難存在競爭，但是今天的企業(yè)不得不面臨殘酷激烈的競爭。傳統(tǒng)TRIZ對于那些急于學(xué)習(xí)創(chuàng)新性方法的企業(yè)工程師來說，顯得過于龐雜。另外，傳統(tǒng)TRIZ還存在一些缺陷，如目前TRIZ知識庫中還沒有當(dāng)前十分風(fēng)行的信息技術(shù)和生物技術(shù)的成果。因此，為了適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需要，TRIZ不得不面臨自身現(xiàn)代化的建設(shè)問題，這是當(dāng)前國際上TRIZ研究的重點(diǎn)一。其次，TRIZ自身的完善：TRIZ有4個(gè)發(fā)展方向：（1）技術(shù)起源和技術(shù)演化理論；（2）克服心理慣性的技術(shù)；（3）分析、明確描述和解決發(fā)明問題的技術(shù)；（4）指導(dǎo)建立技術(shù)功能和特定設(shè)計(jì)方法、技術(shù)和自然知識之間的關(guān)系。再次，TRIZ與其它方法的集成：TRIZ主要是解決設(shè)計(jì)中如何做的問題，對設(shè)計(jì)中做什么的問題未能給出合適的工具。大量的工程實(shí)例表明，TRIZ的出發(fā)點(diǎn)是借助于經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的沖突，沖突發(fā)現(xiàn)的過程也是通過對問題的定性描述來實(shí)現(xiàn)的。因此，如何將TRIZ與其他設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，以彌補(bǔ)TRIZ的不足，已經(jīng)成為設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要研究方向。TRIZ理論的體系結(jié)構(gòu)_i3TRIZ理論的應(yīng)用實(shí)例3?1基于TRIZ理論的傳統(tǒng)剪刀創(chuàng)新設(shè)計(jì)3.1.1手握式剪刀的傳統(tǒng)形態(tài)的設(shè)計(jì)剪刀的操作全過程與人的手是脫離不開的。剪刀作為一種手握式工具，也應(yīng)該按照人機(jī)工程學(xué)的原則去設(shè)計(jì)。然而，傳統(tǒng)剪刀的設(shè)計(jì)卻不符合這一原則，還沒有達(dá)到最優(yōu)的形態(tài)。這就使操作者在操作剪刀的過程中，長久使用時(shí)手肘部位感到特別的疲勞，從而降低我們的工作效率，見圖1。圖1傳統(tǒng)剪刀3.1.2傳統(tǒng)剪刀所存在的弊端的解決(1)利用TRIZ原理的第4個(gè)理論——不對稱原理(1)不對稱原理(1)的內(nèi)容：將物體的形狀由對稱變?yōu)椴粚ΨQ。從抓握動作來看，可分為著力抓握和精確抓握。使用剪刀的方式是屬于著力抓握的方式。著力抓握就是指抓握軸線和小臂幾乎垂直，稍屈的手指與手掌形成夾握，手指著力。在這樣狀態(tài)下使用剪刀時(shí)人們就會特別舒適。目前人們使用傳統(tǒng)剪刀，手處于非正常的狀態(tài)，會感覺到特別的不舒適，而這種非正常狀態(tài)是人手的尺側(cè)偏狀態(tài)。傳統(tǒng)剪刀的手握部位是采用對稱式直線結(jié)構(gòu)。人們在操作時(shí)必須使手腕處于尺側(cè)偏的狀態(tài)，讓人從生理上就不會適應(yīng)其操作的方式。而且處于這種狀態(tài)下，人的手部力量不會被完全發(fā)揮出來，從而限制了人們工作效率的提高?；谏厦娴姆治?，傳統(tǒng)剪刀順直式樣操作時(shí)手腕所處的狀態(tài)與人機(jī)工程學(xué)手腕保持順直狀態(tài)相違背，這就要求我們必須改變傳統(tǒng)剪刀的外在形狀來適應(yīng)人的手腕特征。一般認(rèn)為,將工具的把手與工作部分彎曲10°左右，這種狀態(tài)下的效果是最好的。(2)利用TRIZ原理的第24個(gè)原理——中介物原理(1)中介物原理(1)的內(nèi)容：使用中介物傳遞某一物或某一種中間過程。產(chǎn)品都是為人而設(shè)計(jì)的，就體現(xiàn)了設(shè)計(jì)為人服務(wù)的目的?！槿朔?wù)〃的最基本的表現(xiàn)形式是以設(shè)計(jì)物來適應(yīng)人的生理特點(diǎn)，滿足人的生理需求和精神要求。這就要求我們對物的結(jié)構(gòu)、材料、功能等因素進(jìn)行恰當(dāng)?shù)暮侠碓O(shè)計(jì)。而人類的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)物總是體現(xiàn)了一定時(shí)期人們的審美意識、倫理道德、歷史文化和情感等精神因素，這就體現(xiàn)了物的人性化。長久使用剪刀產(chǎn)生手痛甚至破皮。其原因除了剪刀形態(tài)還沒有達(dá)到最優(yōu)化的狀態(tài)外還有一種原因是手握部分的材料。傳統(tǒng)剪刀的手握部分的材料絕大多數(shù)是鋼鐵。在使用的時(shí)候，手必然會與剪刀進(jìn)行強(qiáng)烈的摩擦、擠壓，這就使得手指疼痛。要改變這種情況，可以用柔軟的塑料來緩沖用力使用剪刀時(shí)的壓力和摩擦力，從而達(dá)到解決上述所產(chǎn)生的問題。手在接觸鋼鐵時(shí)，會產(chǎn)生一種冰冷的、鋼硬的感覺在使用產(chǎn)品時(shí)自然會和剪刀這個(gè)操作工具產(chǎn)生一種心理上的距離。這種材料的使用就脫離了以人為本的設(shè)計(jì)觀念。所以就得用一種有親和力的材料來代替它［。由于要使人的手部不與鋼鐵接觸，這就要求設(shè)計(jì)者采用新的具有親和力的材料去取代鋼鐵。即選擇比較實(shí)惠的、柔軟的、具有一定彈性的塑料。如果剪刀手握部分(塑料)與剪刀刀身(鋼鐵)的直接連接，會讓剪刀的牢固性大大的降低?；谏厦娴脑?，將彈性塑料附屬在剪刀的握手部位，見圖2。

圖2新式剪刀3.2基于TRIZ理論的自行車進(jìn)化及創(chuàng)新設(shè)計(jì)3.2.1自行車的進(jìn)化過程自行車的進(jìn)化史遵循一定的客觀規(guī)律和模式在不斷向前發(fā)展的。技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的八大法則與模式(如表1)指導(dǎo)產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展。表1披朮泵統(tǒng)迪化八大注則疑技朮第銃進(jìn)化模式技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)業(yè)八大法則技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化模式法則h技術(shù)來純逬化曲蜒法剛欖式1:玆術(shù)聚址甬生命周期為出生、班畏、賊熟.遲出注則2：提高理想化法則模式2：増加理忙化水平也則矢子系統(tǒng)不均術(shù)進(jìn)化法則槿試3：樂統(tǒng)的用均術(shù)岌盟堿沖決的岀現(xiàn)法則4：動態(tài)性進(jìn)化法則犠式4：憎加動態(tài)性及町控性法則忑向趙系毓進(jìn)化法則模式亂通過鑒蟲以憎加系統(tǒng)功能法則念廣系統(tǒng)協(xié)呵性注則模甜部件的匹配與不匹配卷皆出現(xiàn)法則T：向額靈和場的應(yīng)用進(jìn)化注則模式7：由宓規(guī)系統(tǒng)向微觀系統(tǒng)進(jìn)化法則樂向自動化方向進(jìn)化法則模式乩喑加自動代理度，減少人的弁入依照模式3與模式6,自行車系統(tǒng)不均衡發(fā)展導(dǎo)致矛盾沖突的出現(xiàn)及部件的匹配與不匹配交替出現(xiàn)，均會引發(fā)自行車創(chuàng)新形式的出現(xiàn)，矛盾沖突的合理解決推動自行車的進(jìn)化發(fā)展。自行車的最初原型設(shè)計(jì)如圖3(a)所示，呈現(xiàn)的矛盾是速度太慢。為解決沖突，出現(xiàn)如圖3(b)所示，前輪大于后輪，速度與前輪直徑成正比，為提高速度不斷增大前輪直徑，矛盾再次出現(xiàn)即自行車的穩(wěn)定性變差，就出現(xiàn)如圖3(c)所示的鏈條傳動系統(tǒng)自行車，這種自行車提高了穩(wěn)定性，提高了速度。但這種自行車的鏈條系統(tǒng)是松散的配合狀態(tài)，容易出現(xiàn)脫鏈現(xiàn)象，為了進(jìn)一步解決沖突，新型無鏈自行車研制成功，如圖3(d)所示，采用齒輪傳動，不

會出現(xiàn)松脫現(xiàn)象，而且機(jī)械傳動效率很高。依照模式8,向自動化方向發(fā)展，是電動自行車及電動折疊自行車的研發(fā)顯示更強(qiáng)的優(yōu)勢，如圖3(e)所示3 ⑹3 ⑹(^)圖3自行車的演化發(fā)展3.2.2傳統(tǒng)自行車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，自行車的功能已不再是簡單的代步工具，向著便攜化，健身化,娛樂化，輕質(zhì)化形式發(fā)展，呈現(xiàn)出多用化的功能與形式，如圖4(a),(b),(c),(d)所示。自行車車架的材質(zhì)選用也趨于輕質(zhì)化。鎂合金材料是制造高檔輕便自行車及電動自行車的理想材料。

⑹ (d)圖4傳統(tǒng)自行車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)3.2.3折疊電動自行車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)依據(jù)自行車進(jìn)化過程分析，未來自行車設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)趨于便攜及宜人的特點(diǎn)。根據(jù)此設(shè)計(jì)理念，進(jìn)行一款折疊電動自行車的設(shè)計(jì)，如圖5所示。通過合理的折疊結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)材料的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)自行車體量的最小化，以電池為動力能源，增強(qiáng)爬坡能力，為乘騎者創(chuàng)造宜人的使用方式。圖5折疊電動自行車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)4結(jié)束語創(chuàng)新理論和創(chuàng)新實(shí)踐都證明，創(chuàng)新能力是人的一種潛能，是人人都具有的一種能力，而且這種能力可以經(jīng)過一定的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練得到激發(fā)和提升?，F(xiàn)實(shí)生活中人們將發(fā)明創(chuàng)造更多地歸結(jié)為發(fā)明家的任務(wù)，其實(shí)這是對創(chuàng)新活動存在的一個(gè)認(rèn)識上的誤區(qū)。事實(shí)證明創(chuàng)新和其他活動一樣，也具有自身內(nèi)在的規(guī)律和方法。熟知和掌握這些創(chuàng)新規(guī)律與原理知識對于提升我們的創(chuàng)新水平和效率都具有重要的價(jià)值。創(chuàng)新知識一旦被人們所掌握，就會為其受體帶來極大的創(chuàng)新能力，獲得運(yùn)用創(chuàng)新思維和創(chuàng)新方法打開通往其他知識大門的鑰匙。學(xué)習(xí)、研究、應(yīng)用、推廣TRIZ理論可以大大縮短發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)程，提升產(chǎn)品的創(chuàng)新水平