创新问题解决理论-TRIZ研究综述

年以后。 前苏联解体和冷战的
专家移居到了欧美等西方国家， 在西方 获得了新的生命力，
期， 没有得到苏联政府部门的支持和认可， 也没有用于商 业实践。 究和传播 主要以开办学校， 培养学生的方式研 理论， 直到 年去世。 他为苏联青少年
市场经济高度发达的环境中，
受到质量工程界、 产品开发人员和管理人员的高度重视。 摩托罗拉公司、 波音、 克莱斯勒、 福特、 通用电气等世界级 ）
本元件， 一个功能必须同时具有三个基本元件才能存在， 三个基本元件的组合构成一个功能。三个基本元件分别 为两种物质 、 和物质间相互作用的场 通过场 。因此功能 ， 图 （ ）
可以这样描述： 物质 为其示意图。
作用于物质
中的物质可以是任何复杂程度的对
象， 如茶杯、 轿车、 宇宙飞船等。 场是能量的总称， 如核能、 机械能、 热能、 电磁能等。 根据物质场模型可以对系统功能进行详细分析， 如 功能三元件是否完备， 是否有有害功能存在等。如图 所示， 物质 对 产生有益功 能 的 同 时 ， 对物质
了技术系统演化的模式 （规律） ， 用于指导产品开发创新， 进行市场预测等。系统演化模式是 理论的总纲。
分为孕育、 产生、 成 ①技 术 系 统 有 自 己 的 生 命 周 期 ， 长、 成熟、 退出几个阶段。
解决相同理论模型问题的创新解决方案会重复使 用， 在 中， 这些解决方案称为创新模式， 把这些创新
需要说明的是，创新问题等级划分基于对专利的统 计分析，判断具体创新问题属于哪一等级依赖于人的主 观性和时间， 不能靠简单计算决定， 而且这个问题本身并 不重要。 因此可以说， 等级划分的理论意义大于其实践意 义。 认为 理论对于等级 、 和 作用更
理论 基 础 ： 创新问题定义、 创新模式、 创新等级划分和技 术系统演化模式。 创新问题 （ ）
④ 技术系统演化过程中动态性和可控性逐渐增加。 ⑤技 术 系 统 的 功 能 不 断 增 加 导 致 系 统 复 杂 性 增 加 ，
随之集成度增加，系统得以简化，这个过程不断交替进 行。
属于常规设计问题， 可以利用个人 ① 解决方案明显，
科学学与科学技术管理
创新管理
! 系统部件的匹配与不匹配交替出现。
领域， 设计过程必须解决矛盾， 大约 级。 的问题属于此等
正从产品开发等传统技术领域向企业管理、 政治、 教育等 非技术领域急速扩展。 二、 古典 理论 理论分为古典
④ 设计新一代系统，利用全新的工作原理来完成技
术系统的主 要 功 能 ， 需要不同科学领域的知识， 大约 的问题属于此等级。 对新系统做本质上、 先驱式的革 ⑤ 真正的科学发现，
大学商学院副教授， 研究方向： 物流与供应链， 企业资源计划， 新产品开发理论。
创新管理
科学学与科学技术管理
大公司已经利用
理论进行产品创新研究， 并取得了 课程，
的专业知识解决， 大约
的问题属于这一级。
理
很好的效果。很多西方大学为本科生开设了 用于培养学生的创新思维。 进入 态， 研究 世纪以来，
始得到公众注意， 研究队伍不断扩大， 很多学者成为 的追随者， 学术研讨会开始召开，很多 开始了在非技术领域的应用
学校得以建立，同时， 探索。这期间的 齐。 （ ）
史发展， 理论基础， 工具方法及其发展趋势等基本内容进 行了介绍， 旨在推进 一、 历史回顾 是俄文创新问题解决理论的词头缩写， 起源于 世纪 年代后期， 其创始人为苏联的 。 理论在我国的传播和发展。
参数
理想化水平。技术系统向提高理想度的方向进化是最重 要的一条进化模式，它为创新问题的解决指明了努力方 向。 在 中， 理想度概 念 的 应 用 包 括 ： 理想系统 解 、
优 参数 劣
理想过程、 理想资源、 理想方法、 理想机器和理想物质等， 如理想机器指没有质量、 没有体积， 但能完成所需工作的 机器； 理想物质指没有物质但功能却得以实现。 理想度的定义是： 式中： 能之和， $
为了讨论的方便，我们把 和现代 期。 古典 的理论基础
， 分别对应于前苏联发展时期和西方发展时
新， 所需知 识 涉 及 到 整 个 人 类 已 知 范 畴 ， 只有 发现仅有 属于此等级。 理论认为等级
的问题
通过对大量专利的研究比较，
为真正的创新。
的解决方案具有原创性，其余都是对已知方案或概念在 新领域的应用。 不同技术领域有着相同理论模型的问题， 往往解决方案类似，而且解决方案具有可传递性。这说 明， 我们遇到的大多数问题都存在已知的解决方案。 在分 析专利的基础上， 总结出了古典 的四大
的例子很多， 例如， 增加系统重量， 提高稳定性， 则降低其 移动速度。 图 为技术矛盾示意图， 传统解决技术矛盾的
方法是折衷设计法， ， 取不同值时得到不同的折衷方 案， 但是不能从根本上消除参数
劣 恒定设计能力曲线
资源和理想度概念是
和
的矛盾。
系统的演化模式，即技术系统一直处于进化之中并遵循 固有规律， 比较容易理解， 我们主要对理想度矛盾和资源 概念进行介绍。 理想度 理想度是 ） 最重要的概念之一， 也有学者称其为
及其领导的一批研究人员， 在分
析研究世界各国专利的基础上，提出的一种创新问题解 决理论， 它由解决技术问题和实现创新开发的各种方法、 工具和算法组成， 最终目标是使 创新活动的科学。最初， 成为指导人们进行
主要用于解决技术领域中
的一些基本概念和分析工具。 （ ）
的创新问题，如新产品概念设计等，后来逐渐向经营管 理、 教育和政治等非技术领域扩展， 应用范围不断扩大。 本文主要以工程技术领域的应用为主， 对 的历
图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ技术矛盾示意图
物理矛盾是指为了实现某种功能，对一个子系统或 元件具有互相矛盾的状态要求。物理矛盾常常表现为一
$
$
—系 —— 统 有 益 功
—理 —— 想 化 水 平 ， $
个子系统中有益功能的加强同时导致该子系统有害功 能的加强，或者一个子系统中有害功能的降低同时导致 该子系统有益功能的降低。例如，软件功能要完善可以 处理复杂事物，同时要易于使用，二者之间存在物理矛 盾。 需要强调的是， 物理矛盾是问题的核心矛盾， 也是最 尖锐的矛盾， 必须加以解决。另外， 技术矛盾的存在往往 隐含着物理矛盾， 并可以转化为物理矛盾。
大， 效果最好。 技术系统演化模式 （ ）
相对于生物系统和经济系统而言，对技术系统的进 化研究刚刚起步。 其实， 技术系统也如生命系统一样处于 不断地进化之中， 并遵循其独特的规律。 总结出
把人类需要解决的问题分为两类： 一类是解决 方案已知， 只需按固定步骤即可解决， 属于常规问题。另 外一类则是某一关键解决步骤或解决方案未知，存在冲 突， 属于创新问题。 创新模式 （ 就是解决创新问题的理论。 ）
论认为该等级不属于真正的创新。
② 对技术系统的少量改进，所需知识仅涉及到单一
的发展和传播处于加速状 工程领域，常常利用折衷设计思想降低技术系统内相关 矛盾的危害性， 大约 的问题属于此等级。
的学术组织和商业公司不断增多， 学术会 正处于发展的黄金时期。目前，
议也频频召开，
③ 对技术系统的根本改进，所需知识涉及不同工程
研究资料大量累积， 但质量良莠不 年。从 年开始， 因健康 理
原因研究兴趣转移到其他方面， 他的学生继续对 论进行研究和推广。伴随者 传统
应用实践的不断丰富， 的改进
理论暴露出很多不足和缺陷，对
始终坚信创新活动有着内在规律，他通过对世界 各国专利的分析研究，创立了 理论。 创建初
和提高开始活跃。 （ ） 结束使许多
② 技术系统向增加理想化水平或提高理想度的方向
进化。
模式建立数据库， 可以缩短类似问题的解决时间， 缩短创 新周期。 创新等级划分 （ ）
③ 技术系统不同部件 子系统之间的进化并不同步，
这是导致矛盾的主要原因。
对所研究问题进行分类是科学研究的通用方法。通 过对专利中大量解决方案的考察和方案所需知识的分析 研究， 把创新问题分为五个等级。
—系统有害功能之和。从公式可以看出， ——
技术系统的理想化水平与有益功能之和成正比，与有害 功能 之 和 成 反 比 ， 当分子增加， 分母减小时， 系统的理想 化水平提高， 直至完全达到理想状态， 达到理想状态的系 统称为理想解 ， 。解决创新问题很
重要的一步就是分析系统的理想解是什么，虽然完全理 想化的系统不存在，但寻求理想解仍然是一种强有力的
工具， 在创新过程中起着重要作用。 矛盾 （或者冲突） ）
辩证法认为，矛盾无处不在，是事物发展的基本动 力。 理论的矛盾概念也来源于此。 从广义上讲， 矛盾 主要研究工程
可分为自然、社会和工程矛盾三类，
矛盾， 并把其分为技术矛盾和物理矛盾两类。 技术矛盾是指一个操作同时导致有益和有害两种结 果，也可指有益作用的引入或有害效应的消除导致一个 或几个子系统或整个系统恶化。技术矛盾的表现形式为 一个系统中两个子系统之间的矛盾，一般涉及到两个参 数 和 ， 即当 得到改善时， 则变得恶化。技术矛盾
进化模式都经过大量专利分析的验证，对于我们理解技 术系统的本质， 预测其发展走向具有重要的意义。现在， 每条进化模式下面都发展出很多子进化路线，利用进化 定律解决问题时， 可以根据问题的特点， 选择不同的进化 路线。 古典 著名的 的基本概念 专家 博士认为， 矛盾、 演化、 理论的基石。 演化主要指技术
条创新原理来消除技术 矩阵， 第 个
发物质场； ③向 超 系 统 或 微 观 系 统 转 变 ； ④检 查 与 测 量 ；
产 生 有 害 功 能 ，功 能 需 要 改 善 。 在 模 型 分 析 的 基 础 上 ， 给出了 个标准解来解决技术系统的功能缺陷问
为了消除技术矛盾，必须找到形成技术矛盾的工程 参数。在研究专利的基础上， 工程参数来描述技术矛盾和 总结出 个通用