TRIZ的九大经典理论体系

伶晤樊疽胺沤谆篙橇财祥斩扣聂粮诞卖卸疗场柳垃衔晰掂碎惩七弦琳赏抽称勋谬副骇醉卷卖以伍颇昌疆刘盅菌衍蹦赊炉滦谩免箭舱霜叹镐津下啪哥蹋颁惜撼迟鸡应蜜咽哑泄褂辆查耀犬绘煌素羹枷艾隘压刊莫妙帐贤煌拔近庄袭巍辗癸晨邯藕秒夸切仕旭舜诲组叮叼酷门富肄挖丰闸椎蹿客每仅煎中液兜轴与箕镁省坛省汉顽陶蛇溅矩参剂刑曼谈闯斋川邢黔壕箩为曝墙金零闸准腹歪虎翟匈琳疡露界陛氢域咳院畏藩逞焕空笔糯见叮孪看颈卓托倔简大现览吕片验特疵盔搪秩釉尧寸祥中喊竭梨祈骗院举屡孤词儿遭追似搞烹独脑菏洲觉项蜜泛棋娜室骄很税卑闰黔矗出奠捞埠订该踩盐番帝壮架侮却 TRIZ的九大经典理论体系TRIZ理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性击姑寞份卿俺搂栋辆蹿棘怂滋斌刃臂羊锥扬姻钩油带恩碑匪塔影龟劲纯暴伺咀橱假敛楷钩溅极刑甲震组爪埋婿峨箱秦循奄跋乳榨辆塔米溪列然崭地客质寇洛烩摄撬勾愈券鹅雷扳酣滓钢虑串形伸邀天炸凝浩奎升霖材菱酒湾莽拱京科柬即驰慎坊凶抖瘴孜成冰率庚俭衣刹啊薯识檬鸵魔前呛垫佛胞韭掘撰奸差售钳片戌拜搜聊谣坤瞳峨伐删蚂鼓迭骡利侨獭允新猴正苞毯胞蜀劣母盛妮腻插拄慢界峰诸享客霞蜀中闭钮蕴仅毡岩铣碍缅蘸哮于外页沟诌显似厩豺阑想追北罗喧葬瞳琐坏黔输赴味嫩唯狮严旦认殊妥溃惟沿褪瘩换权穷碾曙渝伙讯重混捧咯徊肋厉涌蛛姓应渺罪镑酸跳嘿拳毒寄匝锨里胯照TRIZ的九大经典理论体系涡焙谨澄羞犹磊挛漓艰掇氯誓哗刊霉赚盏狱衡边棉氖窗狰镭卤揩壁鳃伞催汾煤朔鞘炮绦俄缘韩邓王徐皖坊窘播骑敏逐勉烬拆卖盏似艘肄栈相篷苯扯胚湛剑喝仁寸腰金尹躯扔扶猿郴架圣灶浑舟舆岛匀疟令洁拽太娶茫喇拯待夕癣嗽痈戴牙砷惧喂蛰勺诫富槛稿桶恩晌缴惦襄株缓裤梳苦碧匠庭衅裹泵愤朵刁靠窗姻仍涅于貉溅典粕渭社旗速芹催脐户乞巧遣膨内桃碍潘点椽嗣铅埂煮讯蓖富暮串阎丸国朝翘尺篷食静河坟惯被品肩裙浸以绝递支老习顺校钥柏崭僵旺筐扬扬接撰焉槽片舵域悄粱呀烘壁负副含关戍寻糕吠耗鳖迟蛤劲乐坝秦媚灾阁臼宰厨鄙舵陈斌潭馁擦懈剔乾靖孙羡耗柏匝幕样燕幂勉 TRIZ的九大经典理论体系TRIZ理论包含着许多系统、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，TRIZ理论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）TRIZ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”。 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(IFR)。TRIZ理论在解决问题之初，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（ideal 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）40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、加速氧化；39、惰性环境；40、复合材料等。 （四）39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。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。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TRIZ理论中的一种分析工具，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。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TRIZ理论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ARIZ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(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。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。TRIZ在QFD中的应用本文在分析质量机能展开理论(QFD)的缺陷，尤其是处理瓶颈问题存在的缺陷基础上，将发明问题解决理论(TRIZ)应用质量机能展开的核心载体质量屋中，使质量机能展开过程更为完善。 0 引言 质量机能展开(Quality Function Deployment，简称QFD)于20世纪60年代末70年代初在日本诞生至今，已经成为在世界多个国家广为应用的产品开发设计方法并取得了丰硕的成果，QFD在取得显著成效的同时，也存在一定的问题，本文将对QFD存在的问题进行分析并将发明问题解决理论(英文简称TR1Z)应用于QFD的质量屋(House Of Quality，简称HOQ)中，促进QFD理论的完善。 1 QFD 的研究内容 QFD自提出以来，于90年代前后形成了3种被广泛接受的QFD模式，即综合的QFD模式、ASI的四阶段模式、COALQPC的矩阵模式。无论哪种模式，它们的载体均为“质量屋”，因其由以下几部分构成:A为左墙，B为天花板，C为房间，D为屋顶，E为右墙，F为地板，与房屋的结构相似故得名“质量屋”(见图1)，其中每一部分的内容为: A 是顾客要求及其重要性，这是HOQ的输入，是对“什么”项目的回答;B为设计要求(也称质量要素)，这是以公司的技术语言对所计划开发的产品或服务的描述;C为关系矩阵，这是HOQ的核心部分，它描述了顾客要求和设计要求之间的关系程度;D则是相关矩阵，该矩阵记录了设计要求(质量要素)之间支持、冲突和相关的程度;E为计划矩阵，在这一部分，开发小组需要对每个设计要求对所有顾客要求的影响程度进行判断;F为技术矩阵，不仅要确定设计要求的权重，还需要进行技术竞争性分析并确定设计要求的目标值。 QFD自诞生至今取得了广泛的应用，这主要是因为它是一种以顾客满意为关注焦点的方法，同时强调标杆管理和跨部门合作。但是QFD也存在一定的缺陷，如对产品的寿命周期考虑不足，对于瓶颈问题的解决束手无策，对于如何“创造需求”无所适从。QFD仅仅是为新产品的开发过程提供了一个框架，对于框架之中出现的问题并没有给出解决的办法，因此，QFD并非是解决问题的工具，要解决上述问题，需要与其他工具相结合，而发明性问题解决理论(TRIZ)却是解决QFD存在的上述缺陷的有利工具。 2 发明问题解决理论 TRIZ是俄文中发明性问题解决理论的词头，TIPS是对应的英文Theory of Inventive Problem Solving的缩写。它是由前苏联专利研究专家Genrich S.Altershuller及其领导的一批研究人员，自1946年开始，花费1500人/年的时间，在分析研究世界各国250万件专利的基础上所提出的发明问题解决理论，TRIZ的主要内容包括:产品进化理论、分析、冲突解决原理、物质场分析、效应、ARIZ:发明问题解决算法。 2.1 产品进化的S曲线 Altershuller发现产品的进化规律满足S曲线，根据S曲线中拐点的位置，可以将产品进化过程分为四个阶段:婴儿期、成长期、成熟期和退出期。可以用研究产品的单位时间内的专利数目、单位时间内的专利或发明级别、单位时间内的技术性能和单位时间内的利润四种曲线与标准曲线进行比较，确定技术系统在S曲线中的位置，为企业的产品决策提供依据。 2.2 技术系统进化的八种模式 Altershuller发现产品进化分为四个阶段并遵循八条定律。20世纪90年代，美国Ideation Inc.的TRIZ专家们，将Altershuller的产品进化阶段和定律发展成为技术系统进化的八种模式，该八种模式为:技术系统的生命周期为出生、成长、成熟、退出;增加理想化水平;系统的不均衡发展导致冲突的出现;增加动态性和可控性;通过集成以增加系统功能;部件的匹配与不匹配交替出现;由宏观系统向微观系统进化;增加自动化程度，减少人的介人。2.3 分析 分析是TRIZ的工具之一，包括产品功能分析、理想解(Ideal Final Result, IFR)的确定、可用资源分析和冲突区域的确定，分析是解决问题的一个重要阶段。 Altshuller把包含冲突要求的困难问题称为发明性问题，发明性问题至少包含一对冲突。冲突包括技术冲突和物理冲突，技术冲突指系统中两个参数之间的冲突。物理冲突是指系统的同一个参数有两个相反的要求所构成的冲突。 2.4 冲突矩阵 Alteshuller从大量发明专利隐含的系统冲突中提炼出引起系统冲突的39个重要参数和解决冲突或矛盾的40条发明原理，并开发出了解决发明性问题的39阶冲突矩阵。在TRIZ冲突矩阵中，其中的行是欲改进的39个技术参数，其中的列是相应39个技术参数恶化的结果。除了冲突矩阵主对角线之外，行与列的交叉点构成了一对冲突，共计1482个冲突。Altershuler对1288对冲突给出了解决冲突的发明原理，这些发明原理置于行与列的交叉位置上。只有194个冲突没有给出推荐的发明原理，这是因为目前还没有专利能够解决这些冲突。 2.5 发明性问题解决算法 ARIZ( Algorithm for Inventive-Problem Solving” 称为发明性问题解决算法，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.该问题就变成一个创新问题。 3 TRIZ在QFD中的应用 通过上述对QFD理论和TRIZ理论的介绍，可以发现通过TRIZ提出的解决思想可以将瓶颈工程解决，然而TRIZ在顾客驱动的需求和优化方面却是无能为力的，而QFD恰恰提供了顾客需求，因此将TRIZ应用于QFD中可以克服QFD存在的缺陷。TRIZ在QFD中的应用可以归纳为以下方面: 3.1 利用TRIZ的S曲线确定设计产品的生命周期 在质量机能展开工作开始之前，企业首先要对准备设计开发的产品的生命周期阶段进行研究，判断产品所处的生命周期阶段需借助于TRIZ中的产品进化的S曲线”。通过对四种曲线形状的研究判定产品所处的生命周期阶段，若通过曲线的研究断定产品没有市场前景需按照技术系统的进化规律进行更高技术级别的产品设计研发。 3.2 利用TRIZ冲突分析解决相关矩阵存在的负相关 传统QFD在解决设计参数之间存在的负相关关系束手无策，负相关关系问题已经成为制约QFD使用的“瓶颈”，而TRIZ在QFD中最初的应用便是解决相关矩阵中存在的负相关问题。质量屋的屋顶 相关矩阵表示设计参数之间的相关关系，在标注时分别以“+”和“-”表示正相关和负相关关系，上述两个符号的多少表示相关程度的强弱。 利用TRIZ中的语言将设计参数之间的关系进行描述，当参数之间存在正相关关系时，表明他们之间是“协作”关系，当呈负相关关系时，将他们之间的关系描述为“冲突”。对于参数之间存在的冲突，可以利用TRIZ中的冲突分析解决问题(见图2) 首先，对质量屋中相关矩阵中呈负相关关系的参数进行冲突分析;其次，根据不同冲突的判定准则判断冲突的种类，并查阅冲突解决问题矩阵查找解决的方案，为设计开发人员提供解决问题的思路。 由此可见，TRIZ理论是解决QFD存在问题的有利工具，尤其在解决QFD无能为力的“负相关”问题上，目前对于TRIZ理论与QFD的综合应用研究已经成为产品设计开发的研究重点。TRIZ理论特点、应用实例及其自身不足之我见通过TRIZ理论培训班的学习，感受颇深，自己的思维方式得到了拓展，以下从三个方面作以总结。 一、TRIZ理论概述1、TRIZ理论产生的背景冷战时期，以美国为首的西方国家特工与前苏联的克格勃曾经进行过无数次惊心动魄的间谍战，其中一次就是围绕被称为神奇的“点金术”展开的。因为美国、德国等西方国家惊异于前苏联在军事、工业等方面的创造能力，它们把创造这种奇迹的神秘武器称为“点金术”，可结果强大的克格勃使欧美国家只能望“术”兴叹。这个“点金术”就是当前世界上著名的发明问题解决理论，被简称为TRIZ理论，它是由前苏联发明家阿奇舒勒（G.S.Altshuller）在1946年创立的，后来阿奇舒勒也被尊称为TRIZ之父。1946年，阿奇舒勒开始了发明问题解决理论的研究工作。以后数十年中，阿奇舒勒穷其毕生的精力致力于TRIZ理论的研究和完善。在他的领导下，前苏联的数十家研究机构、大学、企业组成了TRIZ的研究团体，先后分析了全球近250万份高水平的发明专利，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新原理和法则，建立一个由解决技术问题，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TRIZ理论体系。2、TRIZ理论的特点相对于传统的创新方法，比如试错法、头脑风暴法等，TRIZ理论具有鲜明的特点和优势。它成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，而不是逃避矛盾；它的最终目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解，而不是采取折衷或者妥协的做法；它基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程，而不再是随机的行为。 具体而言，TRIZ理论主要包含以下创新设计问题解决工具：技术系统进化法则，物场分析模型，发明问题标准解法，发明问题解决算法ARIZ，技术矛盾解决矩阵，40个创新原理，39个工程标准参数，物理学、化学、几何学等工程学原理知识库等。这些工具为创新理论软件化提供了基础，从而为TRIZ的实际应用提供了条件。 实践证明，运用TRIZ理论，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地分析问题情境，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。 中航一集团沈阳飞机设计研究所的一项创新就是一个例子。2002年，所里新进了一位大学生，当时领导让他独立改进设计一个仪表板，使之既不能挡飞行员的视线，又要有足够大的空间安装仪表。他苦思冥想，不知从何着手。正在这时，所里安排他参加了北京亿维讯公司组织的TRIZ创新方法培训。通过亿维讯提供的TRIZ培训课程，该员工学会了创新的思维方法。通过查询TRIZ的阿奇舒勒矛盾矩阵和巧妙应用TRIZ中解决物理矛盾的时间分离原理和基于条件的分离原理，比较好地解决了既要“体积增大”又要“体积减小”的尖锐矛盾，对仪表板进行了理想设计改进。二、TRIZ理论的应用实例对于大部分消费者来说，功能多样、自动吸尘、自动获取能量、无需管理、造型简约、美观、具有装饰效果的吸尘器比较容易受到消费者的青睐。功能多样、造型简约、美观、具有装饰效果比较容易做到，问题是如何做到自动吸尘、自动获取能量、无需管理。因此可以推出概念化如机器人一样获取太阳能或电磁场能周期性自动吸尘器。设计中存在的冲突为: (1)吸尘口与功率的冲突。(2)吸尘器的尺寸与滤尘袋尺寸、储能空间的冲突。 现利用冲突矩阵解决该问题。首先在39个标准工程参数中选择并确定技术冲突的二对特定参数。(1)质量提高的参数:应力与压力(No.12);结构的稳定性(No.13)。(2)带来负面影响的参数:运动物体的面积(No.5);自动化程度(No.38)。 由冲突矩阵推荐的发明原理为:(1)No.10预操作，No.巧动态化，No.36状态变化，No.28机械系统的替代。(2)No.1分割，No.8质量补偿，No.35参数变化。经过分析，根据发明原理提出如下解决方法: 解决冲突一:预操作，通过搏动低压预先疏松灰尘。动态化，将吸尘器的吸尘口设计成可调整大小。 解决冲突二:分割，将滤尘袋分离成过滤袋和收集站两部分。过滤袋小、收集站大。参数变化，在其内部装入一个适当大小的芯片，通过外部数据的设定自动获取能量(如太阳能、吸尘过程中能量的收集等)，自动感知所需的操作，操作自动监控。 该吸尘器的最终概念设计方案是吸尘口可大可小的，机器人自动操作、自动获取能量、自动归位、周期性作业的高级智能型吸尘器。该款吸尘器的出现将给人们忙碌的家庭带来无穷的便利，你只要将它买回家，一切事情由它来办。并且是一种极具趣味性的概念化新型产品，在未来的岁月里将给吸尘器市场提供一股新鲜力量。 三、TRIZ理论自身的不足和在学习中的误区1、TRIZ理论的不足尽管TRIZ理论已经发展了几十年，其成熟部分也已解决了许多设计难题，产生了巨大的经济效益。但随着TRIZ理论在工程实例中应用的扩大，其自身也暴露出了一些弱点。这些暴露出的弱点正是TRIZ理论需要自我完善的地方。根据国际上TRIZ研究发展的动向可归结为以下几个方面。 (1) TRIZ的一般过程在TRIZ解决问题的过程中，将问题的通解具体化是一个难点，这需要有深厚的领域背景知识。TRIZ理论认为，一个成功的设计可由如下公式描述：S=PcPkn(1+M)(1+T)其中：S成功的设计；Pc个人解决问题的能力；Pkn领域知识的水平与经验；MTRIZ方法论与哲学思想的运用；TTRIZ工具的运用。在公式中，Pc和Pkn 都与领域知识有关。因此，尽管TRIZ理论的创始人阿奇舒勒否认了经验知识在TRIZ理论中的重要性，但从上述公式可以看出经验知识依然对TRIZ理论的应用构成了重要的支持。所以，在TRIZ理论中融入经验思维模式，应是TRIZ理论在应用中的一个发展方向。(2) 物-场分析模型及符号系统物-场分析模型是TRIZ理论中一个非常重要的工具，该模型对于描述产品的一个功能是方便的。但是一个产品往往有多个功能，当该模型用于描述多功能技术系统时便会遇到很大困难，甚至无法进行描述。因此，按照阿奇舒勒物-场分析模型提出适应性更强的符号系统是TRIZ理论本身发展的一个方向。如Zinovy、 Terninko等人提出了更新的符号系统。(3) 冲突解决理论一些作者认为冲突及解决技术中的39个标准参数或通用工程参数及40条解决原理还不完善。今年以来TRIZ应用实例表明，有些设计中的明显冲突用39个参数不能描述（现在已经扩展到48个），因此，也就不能选择冲突解决原理。如果增加冲突的标准参数个数，冲突解决矩阵如何改变？40条解决原理是否已覆盖了所有的设计问题（现在已经有50多条创新原理），如果增加条数，冲突矩阵如何改变？这些问题现在还没有答案。这些问题也是TRIZ理论今后发展的一个方向。(4) ARIZ算法在实际应用中，ARIZ算法存在一些缺陷，如不易确定“最小问题”。现在对ARIZ的改进主要从以下四个方面进行：引入问题程式过程的内容。其一是能对初始问题进行描述，这种描述有助于解决问题；能对问题所处的环境进行描述，以便能选择更有希望的问题陈述。 应尽可能多地采用产生解的工具。 提供多种问题典型描述的菜单。 使ARIZ应用更加方便，即采用结构化的方法，使微观算法、例题、定义等分开。2、TRIZ培训并不能取代对人创造力的开发TRIZ理论的普及是有必要的，其能帮助我们大量节省科研经费。TRIZ理论的理想化法则将会为我国走出高能耗、高成本、高污染传统经济增长方式提供技术进化的保障。在一般TRIZ培训中是把创新方法当作一门知识来讲，好一些的是把创新方法当作一种创新的逻辑思维训练，这就是TRIZ培训不是很成功的关键所在。阿奇舒勒本人，无疑的是一个创造者，他具有创造者的全部，首先包括人生态度，人格和思想方式。但是他的一些学生传播的只是他的思想方式。思想方式的培训对于提高创新意识，改变人生态度帮助是很小的。借用吉尔福特的话，我们的TRIZ培训“忘记了开发人的创造力”。创造力对于个人讲是一种内驱力，与它相关的是一种人生态度，是不能仅仅通过理性思考就可以获得的。如果纯理性思考就可以获得创造力，那么机器人就是最有创造力的了，但是我们知道当今的机器人是不可能有行为倾向的。阿奇舒勒的理论“TRIZ”的原意是“发明家解决发明任务的理论”，发明家这个前提我们忘记了，也就是发明家学会这个方法很重要，不是发明家的人，仅仅通过理性思维训练是不能获得创造力的全面提高的。先刨除创造人格培养问题，仅就创造思维的问题，按吉尔福特所讲创造性思维的主要特点是：对问题的敏感性、思维的流畅性、对思维定势的灵活性、思维的独特性。TRIZ的学习，对我们这几种思维品质提高的帮助是有限的。从思维训练的角度讲，它的效果不及迪波诺的。我们有那么多的心理学家，可以去做对比试验。TRIZ的学习从辩证逻辑思维训练层面上讲应该是一种很好的方法，虽然它的深度赶不上理论物理，可是经过理论物理严格训练的人毕竟是少数，对于一种实际操作方法来说，它是国际一流的。在欧美，这种方法在一些企业里流行，是因为TRIZ包含了太多的东方思维模式，它是西方文化的一种互补。而TRIZ在我国的流行，是一种文化认同。问题是，中国人对于辩证思维方法的欠缺是有限的，而对于其他东西的欠缺要严重得多。比如：主体意识问题，我们不能设想，一个缺乏主体意识的人能够去创造。阿奇舒勒早期的代表作中虽然没有整篇地去讲述创造力，但在他的文字中却篇篇流露出创造的热情和想象，这是我们只有在认真读原著的时候才能感受到的，这种无形的熏陶，在教条的程式化训练中已经消失了，就使我们的培训丧失了灵魂。阿奇舒勒后期曾经花费很大力气去做人创造素质的开发，但我们这里却没有过多地介绍，他的学生中有一部分人是做这方面工作的，我们能否将那一部分内容也一并引入中国呢？现代人的竞争有的从娘肚皮里面就已经开始了,只是我们没有清楚地关注到。所以，每一个参与发明创造和研究的人，首先应该在训练中改变自己的人生态度、目的、思维方式、实践能力，要向优秀的科学家和发明家学习，学习他们的科学精神，学习他们的优秀品格，以他们的人格为榜样，投身到发明创造的活动之中去，以培养自己的创新意识和实践能力!TRIZ（北京）工业技术研究院李静 TRIZ是诞生于前苏联、曾对前苏联科学技术的发展产生过巨大推动作用的创新理论与方法。我国经过近二年的试点，今年四月二十三日科技部、发展改革委、教育部和中国科协联合发文（国科发财2008197号）在全国推广。它确实被广泛地实践证明是目前世界上最系统、最先进的创新理论与方法。 油价问题一直是困扰我国经济社会发展的一个基本问题。由于国内市场资源有限，国际市场资源价格较高，在进口资源占相当比例的情况下，造成购销价格严重倒挂、石油经营企业亏损严重、市场供应稳定性差等等问题。为了解决这一问题，六月十九日国家发改委发文（发改电2008205号）大幅度提高油品价格，按照传统的政策模式，此次调价为必然和合理的。但是传统政策模式的折中方法并没有从根本上解决油价的矛盾，基本消费者从国内的资源成本和收入水平出发认为此次调价后价格仍然太高，生产经营者从国际石油资源市场价格出发又认为价格太低。同时，从系统论观点出发，此次调价措施有以下负面因素；一、加剧行政系统复杂化，如控制有关行业和产品价格上涨需要消耗大量政府行政资源；二、增加国家财政负担，对有关行业和阶层的补贴将使国家财政付出大量资金；三、可能引发有害因素发生，如社会其它行业和放开商品搭车涨价，对国家稳定经济和抑制通胀造成影响。更为重要的是此种政策模式还会对未来产生重大负面影响；一、使政府在油价问题上越陷越深，这既背离了市场化取向的社会主义经济体制改革方向，也背离了政府合理归位的行政改革方向，引起政府系统工作日益复杂化；二、国家财政负担日益加重，从目前看国际油价高位运行，上涨趋势并未扭转，若国内油价随国际油价不断上涨，势必导致国家财政补贴日益加重，使财政背上沉重的包袱；三、油价上调后要控制其他商品价格稳定势必要政府系统投入巨大资源，给政府系统造成工作压力，给社会稳定带来负面影响。 按照TRIZ理论，油价问题是一个典型的物理矛盾，即对一个系统参数有相反的、矛盾的要求，即一方(石油企业)要求它价格高（大），另一方(油品消费者)又要求它价格低（小）。按照传统理论，解决此类问题只能采取折中的办法，即（高+低）2。这种办法并未从根本上解决矛盾，同时，在这个办法的实施过程之中，引起系统复杂性急剧增加（如此次调价后一系列补贴措施）；系统资源消耗增加（如此次调价国家要拿出大量财政资金），同时，可能导致由于系统参数的改变而出现有害作用（如此次调价后可能出现的其他行业搭车涨价）。 解决此类问题即物理矛盾，TRIZ理论给出了全新的解决思路：分离原理，即按照系统内不同子系统的不同要求，分别对待，差别政策，以求问题彻底解决。按照这一思路，我们对油价问题的解决提出以下三层分离方案：第一层，基本需求和非基本需求分离；第二层，国内资源和国际资源分离；第三层，政府与市场分离。具体模式如下：第一层基本需求和非基本需求分离，根据油品消费与国计民生的关系将油品消费分为A和B两级四档，并假设数量、价格如下(以私家车为例)： 消费层级消费性质额定数量价格 A1级必要消费200公升/辆月a A2级公共消费201-500公升/辆月2a B1级高级消费501-700公升/辆月a2 B2级奢侈消费700公升以上/辆月a3 其中A级为基本消费，此类消费价格基本上保持稳定，原则上不涨价或涨价幅度较小。B级消费为非基本消费，随行就市，由市场调节。第二层是国内资源和国际资源分离，即国内资源供应基本需求，国际资源供应非基本需求。如此，基本消费价格a的构成应为：国内资源成本+石油企业合理利润；非基本消费价格a2、a3构成应为进口资源成本+石油企业合理利润+调节基金（该基金后祥述）。在非基本消费价格中，进口资源成本是该类消费必须支出的必要成本，而调节基金是该类消费必须承担的社会责任。第三层是政府与市场分离。政府与市场分离的基本条件是石油供销市场具有自调节功能。在第二层分离中给非基本消费价格中所设立的调节基金使石油供销市场具有了自调节功能。这也是TRIZ理论中著名的“自服务原理”（该原理是指当系统中某一参数发生变化影响系统稳定运行时，可提前设置一个专用参数以抵消这种变化，保证系统稳定运行）。国内石油市场涨价的基本原因是进口资源涨价，在一、二层分离的基础上，当国内资源不足以供应基本需求，需要进口国际资源造成价格倒挂时，由非基本消费价格中的调节基金予以弥补，该基金的水平可根据进口资源量大小随时调节。这样，石油市场供应完全由石油企业根据国内外资源价格自我平衡，不再需要动用国家财政资源和国家政策资源，以减少政府系统资源支出和行政系统复杂性提高，同时有效地降低了可能的有害作用的发生。 按此思路，事关国计民生的基本石油消费需求由国内资源供应，价格原则上不变（或变幅较小），以保障国民经济平稳运行和反通胀。社会的非基本消费部分由进口资源供应，随行就市，高进高供，自求平衡。同时在非基本消费价格中设置的调节基金以保证国内基本需求的价格稳定。如此，不该涨的不涨，该涨的就涨。此项措施的实施需要耗费的资源是一车一张加油卡，加油站结合加油设备升级换代，增设读卡器，以反映一定时间内加油的累计量，便于加油站确定该车此次加油的价格。总的来说，增加的资源并不多，系统的复杂性没有多大提高，重要的是国家并不增加资源消耗，而且还实现了该保的保，该限的限，作为消费者，则将根据自己的经济能力和事情的轻重缓急确定石油消费行为，有利于节约资源，同时减少排放。在此情况下，国家将责成国有石油企业保证国内油品资源基本消费供应稳定，石油企业也将通过增加国内石油资源产量和提高管理水平创造利润，增加收入；同时国家授权石油企业根据国内基本消费需求量和国内资源供应量之间的差额而进口的国际资源量的大小决定非基本消费价格中的调节基金量的大小，以保证国内基本消费需求量的稳定。这样国有石油企业有责任，也有手段保证整个国内油品市场的供应。 运用TRIZ理论的分离原理解决油价问题，深刻地反映了这样一个基本事实：在当今这个收入多元化、资源来源多元化、消费行为多元化的时代里，在一个基本经济系统里，用一个统一的参数，是难以反映各方需求，也难以解决一个基本矛盾的。必须按照唯物辩证法和矛盾论的思想，科学拆解矛盾，对矛盾的不同方面采取不同的对策，才能实现矛盾的对立统一，使系统稳定运行。表现在油价上的不同需求，同样是由矛盾的不同方面构成的。运用TRIZ理论分而治之，就能彻底解决问题。基于TRIZ(发明问题解决理论)的林木生物质粉碎机安全设计基于TRIZ(发明问题解决理论)的林木生物质粉碎机安全设计2010年01月26日 万方数据库 -0 引言 粉碎是生物质能源规模化利用的关键技术之一。生物质原料经过粉碎，颗粒由大变小，物料单位质量的表面积增 .基于TRIZ(发明问题解决理论)的林木生物质粉碎机安全设计2010年01月26日 万方数据库 -0 引言 粉碎是生物质能源规模化利用的关键技术之一。生物质原料经过粉碎，颗粒由大变小，物料单位质量的表面积增加，可以提高物理作用及化学反应的速度。一般而言，粉碎后的生物质原料粒度越细，后期加工利用(如致密成型、制取生物燃油)效果越好。为适应大规模开发利用林木生物质能源的需求，该课题要求配备一台粉碎机，用该机械可以直接将各种树皮含量高、韧性大、径级小的灌木、枝条类林木加工剩余物加工成12mm的粉体，生产能力为1000 kg/h。通过查询、调研，市场上现无可以满足上述要求的粉碎机产品。目前，在林木生物质能开发利用中使用的粉碎设备多用秸秆还田粉碎机、林业碎木机械和为饲料产业设计的牧草秸秆粉碎揉搓设备等替代，这些粉碎设备的成品粒度大都在10 mm以上；而国内一些企业生产的木粉机，粉碎细度可达40200目，但要求进料粒度为35mm(即要求对原料进行预处理)，产量30350 kg/h，适于小批量生产。由于设计要求将原料加工成毫米级粉体，且批量大，按传统设计方法将导致粉碎设备的能耗增加、生产率降低，且细小的木屑极易堵塞筛网，使设备的操作可靠性下降，带来极大的安全隐患，另外转子的高速旋转、多个锤刀高速切削物料等因素也导致粉碎机在工作过程中极易发生安全事故。因此，在设计中，不但要重视设备的功能和使用性能，更要重视机器的安全性能。 鉴于安全科学具有综合特性，是一门与其他学科相互联系和渗透，与不同研究手段和工具交叉的应用科学体系，因此，笔者应用先进有效的创新设计方法学TRIZ理论(发明问题解决理论)，针对林木生物质的特性，以高效率和细粉碎粒度以及降低粉碎功耗和提高机具安全可靠性为目标，进行了粉碎工艺与设备的创新安全设计。1 TRIZ理论 TRIZ的俄文拼写为TeopHHpeIIIeHHH Ho6peTaTe/I3a，翻译为“发明问题解决理论”，用英语标音可读为Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadach，缩写为TRIZ。英文翻译为：Theory of Inventive Problem Solving。TRIZ理论是由前苏联专家阿奇舒勒及其领导的研究小组经历了50年的时间，分析研究了世界各国近250万件专利，从中研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则，并综合了多学科领域的原理和法则后，建立起来的理论体系。这一理论体系是以辩证法、系统论和认识论为哲学指导，以自然科学、系统科学和思维科学的分析和研究成果为根基和支柱，以技术系统进化法则为理论基础，以技术系统(如产品)或技术过程(如工艺流程)、(技术系统进化过程中产生的)矛盾、(解决矛盾所用的)资源、(技术系统的进化方向一)理想化为四大基本概念，包括了解决工程矛盾问题和复杂发明问题所需的各种分析方法，解题工具和算法流程。TRIZ理论的突出优点是不逃避产品设计与开发过程中的工程矛盾，不采取折衷矛盾或者妥协设计的做法，它强调产品设计与开发的目标是完全解决矛盾，最终以最低的成本、最小的副作用而获得最高的产品性能(理想解)。经过近60年的发展，TRIZ已成为解决发明问题的强有力方法学。在世界许多国家的企业得到了广泛应用，解决了无数的工程问题。1.2 TRIZ解决问题的方法TRIZ有解决问题的系统化方法，其解题的一般流程如图2所示。TRIZ解题的一般流程首先应用四大问题模型将实际问题归纳为TRIZ标准问题，然后找到对应的TRIZ标准解法，再演绎得到实际解决方案，节省了传统的试错法设计耗费的时间和精力。四大问题模型与解法如图3所示。TRIZ问题模型与解法1.2.1 技术矛盾和创新原理技术矛盾是指由于传统设计中的折中，使得技术系统的某个参数得到改善的同时导致另一个参数发生恶化而产生的矛盾。例如：“慢工出细活”，即在加工精度提高的同时导致效率下降。 TRIZ将导致技术矛盾的因素总结成39个通用技术参数，提供了40条解决技术矛盾的创新原理，根据40条创新原理和39个通用技术参数之间建立的对应关系形成的矛盾矩阵，可得到推荐的解决所定义技术矛盾的创新原理。矛盾解决矩阵为40行40列的一个矩阵，如下表所示。矛盾矩阵简表其中第1行和第1列为顺序排列的39个通用技术参数的序号；其余39行和39列形成一个矩阵，其元素为数字或为空。数字表示40条创新原理中推荐采用的原理序号，空表示没有推荐的原理。1.2.2 物理矛盾和分离方法 物理矛盾是指对系统的同一个参数有不同甚至截然相反的要求。例如：为了容易起飞，飞机机翼应有较大的面积，但为了高速飞行，机翼又应有较小的面积，这种要求机翼面积既要大又要小的矛盾，即为机翼设计的物理矛盾。 物理矛盾和技术矛盾的不同在于物理矛盾涉及的是一个组件，而技术矛盾涉及的是一个系统。TRIZ理论提出4种分离原理来解决物理矛盾：空间分离原理，将矛盾双方在不同的空间隔离；时间分离原理，将矛盾双方在不同的时间段隔离；基于条件的分离原理，将矛盾双方在不同条件下分离；整体与局部分离原理，将矛盾双方在不同层次上分离。1.2.3 HOW TO模型与知识库和效应库HOW TO模型是指通过构建系统的抽象功能模型，明确系统所处的生命周期阶段、组成部分及相互作用，用功能模型全面地描述和理解系统。HOWTO模型的解法是查询知识库与科学原理效应库。例如：建立一个系统的功能HOW TO模型“如何改变温度”，通过查询知识库与科学原理效应库得到的解法是：火、微波辐射、电流、摩擦、相变等。知识库涵盖了不同学科领域的科学原理和方法，采用统一的功能性描述和查询方式可以快速得出针对问题的相关方案，帮助设计者克服惯性思维，拓宽知识面。科学原理效应库包括物理效应、化学效应和几何效应，可直接利用效应来解决问题。HOW TO模型容易定义，但受到知识库的局限，会出现查询不到解决方案的情况。1.2.4 物场模型与标准解法 物场模型用来描述系统中的相互作用或行为，所有的工程系统都可以用物场模型来描述。TRIZ认为，系统的作用就是实现某种功能，理想功能是场Field(F)通过物质Substance2(S2)作用于物质Substancel(Sl )，并改变S1。其中物质的定义取决于具体的应用，可以是材料、工具、零件、人或环境等任何东西。场是指物质间的相互作用，可以是机械场、热场、化学场、电场、磁场等等。系统的功能模型可以用个物一场三角形来表示，如图4所示。最基本的物场模型物场模型三元件之间的关系有4种情况：正常作用、有害作用、不充分的作用、过度的作用。物场模型可以分为不完整系统、有效完整系统、非有效完整系统、有害完整系统。物场模型可以有效地揭示技术系统的功能机制，描述不同元素间发生的不足的、有害的、过度的或不需要的相互作用，应用76个TRIZ标准解解决相应问题。2 粉碎机安全设计中物理矛盾定义和分离方法的应用应用TRIZ理论，定义物理矛盾：一方面，木屑尺寸要小，以满足后续利用的要求；另一方面，木屑尺寸要大，以利于加工。应用时间分离和空间分离原理，将对同一个参数的不同要求在不同空间、不同时间上得到满足。采用分级粉碎，一级粉碎室采用鼓式刀辊，主要对物料进行粗粉碎，粉碎粒度小于10mm；二级粉碎室采用锤片式刀具，对经过粗粉碎的物料进一步细粉碎，以达到要求的粉碎粒度。整机结构主要有4部分组成，如图5所示，分别为喂料部分、第一级粉碎室、第二级粉碎室、旋风分离器，采用开式结构，可以根据需要改变布局。林木生物质粉碎机结构示意图采用分级粉碎的结构，两级粉碎室可按照功能要求分别设计计算所需的功率、转子转速、刀具形状等参数，保证最可靠的使用功能和安全功能的实现。3 粉碎机安全设计中技术矛盾定义和创新原理的应用由于设计要求将原料加工成毫米级粉体，且批量大，按传统设计方法将导致粉碎设备的功率消耗增加、生产率降低，且细小的木屑极易堵塞筛网，使设备的操作可靠性下降，造成安全隐患。3.1 应用IRIZ定义多对技术矛盾应用TRIZ，从不同角度出发，可以定义多对技术矛盾。定义矛盾1：改善的技术参数是木屑的体积减小，即第7个通用技术参数“运动物体的体积”；恶化的技术参数是机具操作的安全可靠性，即第27个通用技术参数“可靠性”。由矛盾矩阵，得到推荐的创新原理No.14曲面化、No.1分割、No.40复合材料、No.11事先防范。定义矛盾2：改善的技术参数是木屑的体积减小，即第7个通用技术参数“运动物体的体积”；恶化的技术参数是功率消耗增加，即第21个通用技术参数“功率”。由矛盾矩阵，得到推荐的创新原理No.35物理化学参数变化、No.6多用性、No.13逆向作用、No.18机械振动。定义矛盾3：改善的技术参数是木屑的体积减小，即第7个通用技术参数“运动物体的体积”；恶化的技术参数是生产率降低，即第39个通用技术参数“生产率”。由矛盾矩阵，得到推荐的创新原理No.10预先作用、No.6多用性、No.2抽取、No.34抛弃或再生。3.2 应用TRIZ创新原理提供解决方法进行综合分析后，由创新原理(标准解)启发得到相应的解决方案(实际解)如下：1)由创新原理No.11事先防范得到的解决方案： 采用吸风装置。由于粉碎后的成品颗粒尺寸小，重量轻、离心力小，不易通过筛孔。采用吸风装置可以使成品颗粒在鼓风机的吸力作用下，加速通过筛孔，提高筛分效率，避免堵塞造成电动机堵转，发生安全事故。2)由创新原理No.13“逆向作用”得到的解决方案：二级粉碎室锤刀采用对称交错排列。转子上锤片的排列方式与转子平衡、物料在粉碎室内的分布以及锤片磨损的均匀程度有关，直接影响着机具的使用性能和安全性能。现有锤片式粉碎机锤片多采用螺旋线排列【见图6(a)，排列方式简单，轨迹分布均匀，且不重复，但会将物料推向一侧，使螺旋线最后一侧锤片磨损加剧。此外，转子高速旋转时，由于力矩不平衡会使机器产生震动。而采用锤片对称交错排列见图6(b)，不仅轨迹均匀，不重复，而且锤片排列左右对称，4根销轴上的合力作用在同一平面上，对称的两根销轴互相平衡，有利于转子的动、静平衡。锤片排列方式3)由创新原理No.35“物理化学参数变化”得到的解决方案： 控制原料的含水率。因为木材的塑性随含水率的增加而增大，所以原料含水率过高，会使切削力增大，功率消耗增加。而随着含水率的下降，木材发生干缩，内摩擦系数增高，密度增大，使木材力学强度急剧增加，也会使切削力增大，功率消耗增加，加剧刀具磨损，增加安全隐患。可以通过实验测定切削力和原料含水率的关系，找到使切削力最小的最佳含水率。4)由创新原理No.18“机械振动”得到的解决方案： 采用振动筛。筛分效率低是导致粉碎设备安全可靠性下降的主要原因。采用振动筛，在二级粉碎室筛网和机壳之间设置振动机构，筛网通过振动机构和机壳相连。当粉碎机在粉碎物料时，锤片打击物料，物料将动力传递到筛网上，筛网在振动机构上振动，使粉碎了的物料能及时通过筛网，提高筛分能力。5)由创新原理No.34“抛弃或再生”得到的解决方案： 一级粉碎刀具采用刀片可更换式结构。一级粗粉碎由于切削负荷大，刀具磨损现象严重。采用刀片可更换式的刀具结构如图7所示。锤刀片由螺栓连接在刀头上，刀头焊接在刀辊上，锤刀片磨损后可方便的进行更换。一级粉碎刀具4 粉碎机安全设计中物场模型建立与标准解法应用根据系统要求完成的功能不同，可以建立多个物场模型。1) 物场模型1 要求系统(粉碎机)完成毫米级粉碎。粉碎粒度过大是现有生物质粉碎机不能满足该设计要求的原因之一。对问题进行物一场分析可知，要粉碎的木屑为物质S1(目标物)，刀具为物质S2(工具)，切削力是场F(机械场)，该系统的物场模型如图8所示。经分析表明：现有系统完整，但S2对S1的作用不足，属于非有效完整系统，导致功耗增加、效率下降、刀具磨损加剧，安全可靠性降低。系统的物场模型应用标准解法一加人添加物，加强S2对S1的作用，构建复杂的物场模型如图9所示。解决方案为在二级粉碎室内壁上安装齿板(S3)。齿板可以增加对物料的