第1章　经典TRIZ理论

TRIZ理论的涵义是“发明问题解决理论”，是由相应的俄文转换成的拉丁文“Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch”的词头缩写，其英文全称是Theory of the Solution of Inventive Problems。

TRIZ是由前苏联科学家根里奇·阿奇舒勒（G.S.Altshuller）创立的，始于1946年。最初他从二十万份专利中筛选出符合要求的四万份作为各种发明问题的最有效的解，然后从中抽出了解决发明问题的基本方法，这些方法普遍地适用于新出现的发明问题，帮助人们获得这些发明问题的最有效的解。现在，人们已经对超过二百五十万件出色的专利进行过研究，并大大充实了TRIZ的理论和方法体系，如最终理想解、技术系统进化法则、40个发明原理、冲突矩阵、物-场分析、76个标准解、科学效应和ARIZ等^［1］。

1.1　TRIZ发展历程

TRIZ的发展大致经历了三个阶段：

①第一阶段为开创奠基时期（1946—1980年）。在这一时期，阿奇舒勒带领一个团队开发TRIZ；阿奇舒勒通过对大量专利文献的研究，建立了TRIZ的概念基础。这一时期产生了对TRIZ发展有重要影响的一些事件和成果，主要有：

1956年，阿奇舒勒和沙佩罗合写的文章《发明创造心理学》发表在《心理学问题》杂志上，这是他发表的第一篇关于TRIZ理论的文章，首次介绍了发明基础背后的TRIZ理论方法及技术演进的规律，把TRIZ理论描述成为一种技术矛盾、理想的最终结果、发明原则和一种程序。这种思想框架构建出了TRIZ基本理论。

1958年，举办了第一次关于TRIZ理论的学习讨论会，在这次会议上，“最终理想解”这个概念被第一次阐述。

1959年，阿奇舒勒发表了第二篇文章《关于创造的心理学》，第一次提到了发明问题解决算法ARIZ。

1961年，阿奇舒勒出版了《如何学会发明》，在书中他表明了不同意人们对有天生发明家的看法，并批判了用试错法进行发明。

1968年，在格鲁吉亚津塔里举行了关于发明方法的研讨会和第一期TRIZ教师培训班。

1969年，阿奇舒勒出版了《发明大全》一书，书中提出了40条发明原理，成为第一套解决复杂问题的完整创新法则。

1973年，阿奇舒勒把“物-场分析”引入了解决发明问题的实践中。

1975年，阿奇舒勒提出了解决发明问题的标准解法。

1976年，阿奇舒勒出版了含有4个分离原理的著作。

1977年，阿奇舒勒发表了物-场分析及效应知识库。

1980年，召开了全世界第一届TRIZ大会，并出现了第一个TRIZ软件。

②第二阶段为发展应用阶段（1981—1990年）。在阿奇舒勒的领导下，这一时期开始设立了与TRIZ有关的培训学校。这一阶段的主要事件和成果有：

1982年Boris Zlotin和Alla Zusman在Kishinev创办了TRIZ技术学校。该学校专门教授TRIZ方法学，并为工业企业提供TRIZ咨询，培养了6000多名学生，解决和简化了4000多个技术问题，出版了9本TRIZ著作，对集成TRIZ的方法、工具和积累知识并用计算机化的方法表示TRIZ起到了重要的作用。

1985年，阿奇舒勒发表文章，描述了物-场分析的76个标准解法，以及ARIZ-85。

1989年成立俄罗斯TRIZ协会，由阿奇舒勒出任主席。

1989年，Kishinev的TRIZ学校的教学和推广咨询工作已经积累了比较丰富的经验，也发现了TRIZ体系的一些缺点和问题，主要有：即使是已被成功应用的TRIZ工具和分析技能，也尚未转化为系统的规则和演算法则；TRIZ各个工具是独立开发的，尚未形成一个统一的组合系统；对于特定的工程和技术问题，究竟应该使用哪一种具体工具，并不明确。

③第三阶段为全球扩散阶段，也被认为是TRIZ理论的成熟期（1991年至今）。

1991年苏联解体后，世界范围内的TRIZ研究迅速兴起。

从1992年开始，美国一些公司着手进行TRIZ的咨询和软件开发工作；俄罗斯学者Vikentyev和Kaikov出版了TRIZ理论的案例实证研究的著作。

1996年，美国学者Kvowalickhe和Evllen Domb在互联网上创办了TRIZ期刊；俄罗斯学者Timokhov把生物学、生态学与TRIZ理论相结合，从生物学、生态学的视野寻求发明问题的TRIZ解决方案。

1997年夏天日本引入TRIZ理论，在东京大学成立了TRIZ研究团体；日本三菱研究院开始向企业提供TRIZ培训和软件产品。

1998年日本大阪大学建立了日本TRIZ网站；日本三洋管理研究所成立了日本TRIZ小组，向企业、大学、研究机构提供TRIZ理论培训和咨询；俄罗斯学者Mitrofanov在其著作中探讨了TRIZ是制造缺陷通向科学发展的桥梁；美国学者从制造创新的角度探讨了TRIZ理论。

至此，阿奇舒勒创立的TRIZ理论已经形成完整的体系。从TRIZ理论各个概念的出现，可整理发展历程如图1-1所示。

1.2　经典TRIZ理论体系的主要内容

经过半个多世纪的发展，TRIZ形成了九大经典理论体系。

（1）技术系统进化法则

技术系统与生物进化、人类社会进化一样具有其自身的规律。TRIZ理论的技术系统的进化法则揭示了系统发展变化的规律与模式，是TRIZ理论的基础。该法则既可以用来对技术和产品的成熟程度进行评价，又可以用来帮助解决新产品研发中的问题，还可用来预测技术和产品的未来发展趋势，是指导技术和产品研发的有效工具。

阿奇舒勒的技术系统进化论主要有八大进化法则：

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的法则。

⑥子系统协调性进化法则。

⑦向微观级和增加场应用的进化法则。

⑧减少人工介入的进化法则。

图1-2为技术系统进化法则的思维导图。

（2）最终理想解

最终理想解是指在用TRIZ理论进行问题的求解之前，先抛开各种客观条件的限制而通过理想化来定义的问题的理想解决方案。最终理想解可用来明确理想解所在的方向和位置，保证在解决问题的过程中沿着此目标前进并获得预期的结果，从而可有效避免传统的设计中因受客观条件的限制而缺乏理想目标的弊端，提高了问题求解的精确度和效率。

（3）40条发明原理

发明原理是TRIZ理论的重要组成部分，是阿奇舒勒在对大量的专利进行研究、分析、总结的基础上提炼出来的，隐藏在专利背后的共性的发明措施，主要分为四类：提高系统效率类、消除有害作用类、易于操作和控制类、提高系统协调类，如图1-3所示。

（4）工程参数与技术矛盾

阿奇舒勒通过对大量专利案例的研究，归纳概括出了工程技术领域常用的39个工程参数，这些参数表述了工程系统的特性或者功能，具有普遍性意义，这39个工程参数可表述各技术领域存在的形形色色的技术冲突。阿奇舒勒还总结出了当这39个工程参数中的任意两个参数发生冲突时，化解该冲突所用发明原理的矛盾矩阵，从矩阵中可直接查找出化解冲突的发明原理的途径和方法。图1-4为工程参数的思维导图。技术矛盾矩阵如表1-1所示。

（5）物理冲突与分离原理

当技术系统的一个工程参数具有不同的属性的需求时，就出现了物理冲突，分离原理就是针对物理冲突的解决而提出的。经典TRIZ理论的物理冲突有四大分离原理，分别是：时间分离、空间分离、条件分离和系统分离。而这四大分离原理都具有推荐的发明原理：

①时间分离下的发明原理：1分割，7嵌套，9预先反作用，10预先作用，11预先应急措施，15动态化，16不足和超额行动，18机械振动，19周期性动作，21紧急行动，24中介物，26复制，27一次性用品，29气压与液压结构，34抛弃与再生，37热膨胀。

②空间分离性的发明原理：1分割，2抽取，3局部质量，4非对称，7嵌套，13逆向思维，14曲线或曲面，17一维变多维，24中介物，26复制，30柔性外壳或薄膜，40复合材料。

③条件分离的发明原理：28机械系统的替代，29气压或液压结构，31多孔材料，32改变颜色，35物理或化学状态变化，36相变，38加速氧化，39惰性环境。

④系统分离又包括转向高级系统、转向子系统、采用相反系统和采用可替代系统的分离。

a.转向高级系统的发明原理：5合并，6多用性，12等势原则，22变害为利，33同质性，40复合材料。

b.转向子系统的发明原理：1分割，3局部质量，24中介物，27一次性用品。

c.采用相反系统的发明原理：13逆向思维。

d.采用可替代系统的发明原理：6普遍性，8配重，22变害为利，25自服务，27一次性用品，40复合材料。

（6）物-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，所有的功能都可以由两种物质和一个场来实现，此即物-场模型。产品都具有其功能，因此物-场模型的存在具有普遍性，通过物-场分析解决问题是TRIZ中的一种有效的方法。

（7）发明问题的标准解

阿奇舒勒通过对大量的专利库的分析研究发现，发明问题共分为两大类：标准问题和非标准问题。标准问题可在一两步中快速解决，因为基于技术进化路径的法则可以确定该系统改进的方向和解决问题的办法。这些针对标准问题的解决法则被称为TRIZ问题的标准解。TRIZ标准解共有76个，分为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。

（8）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，是基于技术系统进化法则的一套完整的问题求解的程序，是针对非标准问题而提出的一套解决算法。它通过确定和解决引起问题的技术矛盾，以进行发明问题转化的一套连续过程的程序，采用步步紧逼的方法，将一个状况模糊的原始发明问题转化为一个简单的问题模型，然后构思其理想解，再进行分析和解决矛盾。

ARIZ-85共有9个关键步骤，每个步骤中含有数量不等的多个子步骤。在一个具体问题的解决过程中，并不一定按顺序走过9个步骤，一旦在某个步骤中获得了问题的解决方案，就可跳过中间的其他无关步骤，直接进入后续的相关步骤来解决问题。ARIZ-85的解题步骤如图1-5所示。

（9）科学效应和现象知识库

阿奇舒勒总结了解决问题时经常用到的30种功能，以及为实现这些功能经常要用到的100种科学效应和现象，实现了功能与科学效应及现象的科学对接。科学效应和现象的应用，对发明问题的解决具有超乎想象的、强有力的帮助。科学效应库是TRIZ中最容易使用的一种工具。

1.3　经典TRIZ理论的体系结构

任何问题的解决过程都包含有两部分内容：问题分析和问题解决。TRIZ作为一种创新的发明问题解决方法，包含了用于问题分析的分析工具、用于系统转换的基于知识的工具和理论基础。图1-6所示为经典TRIZ的体系结构，其中分析工具模块包含物-场分析、冲突分析、需求功能分析和ARIZ算法，主要用于问题模型的建立、分析和转换，即用于改变问题的描述方式。基于知识的工具模型包括发明原理、标准解和科学效应数据库，这些工具是积累前人创新经验和基于大量专利分析而发展起来的，主要用于指出解决问题的过程中系统转换的具体方式。

1.4　经典TRIZ解决问题的模式

在应用TRIZ进行针对工程问题的求解时，首先需要将工程问题转化为TRIZ问题。即需要应用问题分析工具对工程问题进行分析、问题描述和定义，建立工程问题的TRIZ问题模型，把工程问题转化为TRIZ的标准问题。然后，可以利用基于知识的TRIZ工具，选择确定具体的转换方式，得到该问题的一般解，即TRIZ的标准解。然后，基于工程问题的具体技术领域的知识与经验，考虑实际条件的限制，转化为工程问题的具体解。TRIZ这种解决问题的模式如图1-7所示。针对工程问题的解决方案的获得，对于非TRIZ方法，是一种艺术手段；而对于TRIZ的解决过程，则是一种科学。