TRIZ理论的简介及其应用

TRIZ 理论的简介及其简单应用
【摘要】人类进入工业化社会以来产生了无数的发明创造，设计制造了各种各类的机械设备，制造创新过程中人们采用的具体方法（创新技法）据不完全统计有数百种之多。

仔细研究这些方法可以发现，这些方法从理论上讲均源于一定的创造原理。

本文就给大家简单介绍前苏联发明家根里奇·阿奇舒勒创立的TRIZ 理论。

【关键字】TRIZ 理论 简介 应用
1 引言
TRIZ 法是一种基于知识法是的方法：它解决发明问题启发式的知识，它采用自然科学及工程技术中的效应知识，它是技术问题领域的知识；TRIZ 法是面向人的方法，而不是面向机器；TRIZ 系统化的方法；TRIZ 法是发明问题解决理论；TRIZ 具有普遍性，其解决方案为创造性解决问题提供了积极和准确的参考，与通常的头脑风暴相比较法，TRIZ 更加易于操作、系统化、流程化，不过多的依赖于设计者的灵感、个人及经验的创新。

它使创造不在是一个随机的过程。

2 TRIZ 理论的简介
TRIZ 理论的核心思想主要体现在3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，各种技术难题和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力；第三，技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大效益的功能。

相对于传统的创新方法，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，快速确认和解决系统中存在的矛盾，而且它是在技术的发展进化规律及整个产品发展过程的基础上运行的。

因此，运用TRIZ 理论可大大加快发明创造的进程，提高产品创新速度。

具体来说它可以帮助我们：对问题情境进行系统的分析，快速发现问题本
TRIZ
理论体系结构
质，准确定义创新性问题和矛盾；对创新性问题或者矛盾提供更合理的解决方案和更好的创意；打破思维定势，激发创新思维，从更广的视角看待问题；基于技术系统进化规律准确确定探索方向，预测未来发展趋势，开发新产品；打破知识领域界限，实现技术突破。

TRIZ 理论将所面临的不同问题根据所要创新的级别加以分类，然后从TRIZ理论中找出适合的工具和模型来系统化地解决问题。

用一整套的方法来处理创新问题也是TRIZ的精髓所在。

TRIZ理论的发展方向
从TRIZ近50年的发展历史看，TRIZ的发展是建立在工程而不是心理学的基础上以可以和大多数其他发明题目的解决方法结合使用。

目前TRIZ的研究重点是加强TRIZ的基础研究，以及如何开发和集成各种有关TRIZ的软件工具。

1）TRIZ 理论是前人知识的总结，如何进一步把它完善，使其逐步从“婴儿期”向“成长期”、“成熟期”进化成为各界关注的焦点和研究的主要内容之一。

例如，提出‘物质-场’模型新的适应性更强的符号系统，以便实现多功能产品的创新设计；进一步完善解决技术冲突的39个标准参数、40条解决原理和冲突矩阵，以实现更广范围内的复杂产品创新设计。

2)如何公道有效地推广应用TRIZ理论解决技术冲突和矛盾，使其受益面更广。

例如，建立面向功能部件的创新设计技术集等，以推动我国功能部件快速发展。

3)TRIZ理论的进一步软件化，并且开发出有针对性的、适合特殊领域、满足特殊用途的系列化软件系统。

例如面向汽车开发领域，开发出有利于进步我国汽车产品自主创新能力
的软件系统。

4)进一步拓展
TRIZ理论的内涵，尤
其是把信息技术、生
命科学、社会科学等
方面的原理和方法
纳进TRIZ 理论中。

5)将TRIZ理论与其他一些新技术有机集成，从而发挥更大的作用。

TRIZ理论今后的发展趋势主要集中在TRI理论本身的完善和进一步拓展新的研究分支两个方面。

a.TRIZ自身的完善：TRIZ有4个发展方向：（1）技术起源和技术演化理论；（2）克服心理惯性的技术；（3）分析、明确描述和解决发明问题的技术；（4）指导建立技术功能和
特定设计方法、技术和自然知识之间的关系。

b. TRIZ与其他方法的集成。

TRIZ主要是解决设计中如何做的题目，对设计中做什么的题目未能给出合适的工具。

大量的实例表明，TRIZ的出发点是借助于经验发现设计中的冲突，冲突发现的过程也是通过对题目的定性描述来实现的。

因此，如何将TRIZ与其他设计方法相结合，以弥TRIZ的不足，已经成为设计领域的重要研究方向。

TRIZ理论主要是解决设计中如何做的题目How，对设计中做什么的题目What未能给出合适的工具。

大量的工程实例表明，TRIZ的出发点是借助于经验发现设计中的冲突，冲突发现的过程也是通过对题目的定性描述来完成的。

其他的设计理论，特别是QFD(Quality Function Deployment 质量功能布置)恰恰能解决做什么的题目。

所以,将两者有机地结合，发挥各自的上风，将更有助于产品创新。

TRIZ与QFD都未给出具体的参数设计方法，稳健设计则特别适合于具体设计阶段的参数设计。

将TRIZ、QFD和稳健设计集成，能形成从产品定义、概念设计到具体设计的强有力支持工具。

因此三者的有机集成已经成为设计领域的重要研究方向。

3 TRIZ理论的应用实例
TRIZ理论的39个工程参量与40个技法见附录。

3.1 基于TRIZ理论的自行车进化及创新设计
3.1.1 自行车的进化过程
自行车的进化史遵循一定的客观规律和模式在不断向前发展的。

技术系统进化的八大法则与模式（如表1 ）指导产品的创新发展。

依照模式3与模式6，自行车系统不均衡发展导致矛
盾冲突的出现及部件的匹配与不匹配交替出现，均会引
发自行车创新形式的出现，矛盾冲突的合理解决推动自
行车的进化发展。

自行车的最初原型设计如图1（a)
所示，呈现的矛盾是速度太慢。

为解决冲突，出现如图1
（b)所示，前轮大于后轮，速度与前轮直径成正比，为
提高速度不断增大前轮直径，矛盾再次出现即自行车的
稳定性变差，就出现如图1（c)所示的链条传动系统自行
车，这种自行车提高了稳定性，提高了速度。

但这种自行车的链条系统是松散的配合状态，容易出现脱链现象，为了进一步解决冲突，新型无链自行车研制成功，如图1（d)所示，采用齿轮传动，不会出现松脱现象，而且机械传动效率很高。

依照模式8，向自动化方向发展，是电动自行车及电动折叠自行车的研发显示更强的优势，如图1（e)所示。

图1 自行车的演化发展
3.1.2 传统自行车的创新设计
随着科技的进步与发展，自行车的功能已不再是简单的代步工具，向着便携化，健身化，娱乐化，轻质化形式发展，呈现出多用化的功能与形式，如图（a),(b),(c),(d)所示。

自行车车架的材质选用也趋于轻质化。

镁合金材料是制造高档轻便自行车及电动自行车的理想材料。

3.1.3 折叠电动自行车的创新设计
依据自行车进化过程分析，未来自行车设计应重点趋于便携及宜人的特点。

根据此设计
理念，进行一款折叠电动自行车的设计，如图2所示。

通过合理的折叠结构及轻质材料的应用，实现自行车体量的最小化，以电池为动力能源，增强爬坡能力，为乘骑者创造宜人的使用方式。

图2 折叠电动自行车的创新设计
3.2 破冰船
冬季通过水路运输货物时，常用破冰船(图8—14)穿过冰层封闭的航道。

破冰船用尖而硬的船头，或使船头翘起、落下，船身左右摇摆，压破冰层，破冰船只能以较低的速度前进。

现希望其速度增加。

增加破冰船前进速度通常的方法是增加其发动机功率，但发动机功率增加会带来一系列的负面影响，如传动系统体积增加、船的质量增加等。

因此，存在技术冲突。

为了提高船速，必须克服技术冲突。

技术冲突为：速度与功率之间的冲突；生产率(生产能力)与功率之间的冲突。

技术冲突矩阵元素选定的发明原
理
发明原理名称
速度／功率[9，21) 19
35
38
2 周期性作用参数变化加速强氧化分离
生产率／功率[39，21) 35
20
10 参数变化
作用的连续性预操作
1．No．19周期性作用
1)用周期性运动或脉动代替连续运动。

2)对周期性的运动改变其运动频率。

3)在两个无脉动的运动之间增加脉动。

目前的破冰船用尖而硬的船头，或使船头翘起、落下，船身左右摇摆，压破冰层。

应用该原理可知，改变船头翘起与落下的频率、船身左右摇摆的频率或增加船头与冰之间的脉动性等，都有可能提高船的运行速度。

2．No．35参数变化
1)改变物体的物理状态，即使物体在气态、液态和固态之间变化。

2)改变物体的浓度或粘度。

3)改变物体的柔性。

4)改变温度。

该原理建议改变船头与冰接触处的物理状态或密度等参数。

3．No．2分离(分开)
1)将一个物体中的“干扰”部分分离出去。

2)将物体中的关键部分挑选或分离出来。

该原理建议分离船头与冰接触的部分。

4．No．10预操作
1)在操作开始前，使物体局部或全部产生所需的变化。

2)预先对物体进行特殊安排，使其在时间上有准备，或已处于容易的位置。

该原理建议在破冰之前能对冰有一定的预处理。

对这几条原理详细分析表明：必须改变船与冰接触的部分。

如果将与冰接触的部分全部移走，速度会提高，但船体冰层以下的部分将沉人大海。

为了避免这种情况，将船体上下两部分用一垂直放置的刀片连接，在冰层以下的船仓放货物，冰层上部可以容纳乘客或货物刀片在行进中的破冰阻力减小，能使速度提高。

改进后的破冰船原理图如图3所示。

改进后的破冰船
4 结束语
创新理论和创新实践都证明，创新能力是人的一种潜能，是人人都具有的一种能力，而且这种能力可以经过一定的学习和训练得到激发和提升。

现实生活中人们将发明创造更多地归结为发明家的任务，其实这是对创新活动存在的一个认识上的误区。

事实证明创新和其他活动一样，也具有自身内在的规律和方法。

熟知和掌握这些创新规律与原理知识对于提升我们的创新水平和效率都具有重要的价值。

创新知识一旦被人们所掌握，就会为其受体带来极大的创新能力，获得运用创新思维和创新方法打开通往其他知识大门的钥匙。

学习、研究、应用、推广TRIZ理论可以大大缩短发明创造的进程，提升产品的创新水平。

参考文献
【1】张春林等.机械创新设计.：机械工业出版社，1999
【2】檀润华.《创新设计：TRIZ-发明问题解决理论》.机械工业出版社2002
【3】黄玉霖,范怡红译.《创新40法：TRIZ创造性解决技术问题的诀窍》.西南交通大学出版社.2004
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