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基于TRIZ理论的产品创新设计

作者：宗红春
来源：《创新科技》2012年第6期

文/宗红春

G.s.Altshuller）在二十世纪40年代创立的，TRIZ是“发明问题解决理论”的俄文缩写。
经过几十年的时间，TRIZ理论逐渐成为世界发达国家研究与应用的热点。本文对TRIZ理论在
产品创新设计过程中的应用进行了探讨。应用该理论可快速有效地找到问题的解决方案，并以
3D放映设备的创新设计为例说明了TRIZ理论的应用方法和程序。

TRIZ理论的基本原理

TRIZ理论是前苏联发明家阿奇舒勒及其领导的一批研究人员在分析了世界各国250多万件
高水平专利的基础上，所提出的具有普遍适用性的一套发现问题并找到解决办法的发明理论。

TRIZ的原理可理解为：所有技术系统的进化都遵循一定的客观规律。这些规律揭示出在技
术系统的进化过程中，对其中任何一个已达到最佳运行状态的部分进行改善会引起和另一部分
的矛盾冲突。这种冲突会最终引起进化程度较差部分的改善。这种持续的推进系统将系统推至
接近理想状态。应用TRIZ理论解决问题的总体思路是将具体问题一般化，得出一般解，再将一
般解具体化。具体步骤：首先，将待解决的问题（矛盾）抽象转化为TRIZ标准问题；然后，应
用发明原理，找到TRIZ通用解；最后，分析通用解，得出最终的解决方案。

TRIZ理论的基本内容

TRIZ理论解决技术系统问题的最重要的基本内容是：将待解决的矛盾冲突问题，转化为
TRIZ的实际问题模型。当一个技术系统出现问题时，其表现形式是多种多样的，解决问题的手
段也是多种多样的，关键是要区分矛盾冲突问题的属性和产生冲突的根源。TRIZ原理认为将这
一矛盾冲突分为技术矛盾和物理矛盾，根据矛盾问题的所表现出来的参数、结构、资源属性，
归纳为四种问题模型：技术矛盾、物理矛盾、物质—场问题、知识技能问题。与此相对应TRIZ
提出了解决问题的工具：技术系统进化法则、最终理想解、技术冲突、40个发明原理、39个工
程参数及阿奇舒勒冲突矩阵、物理冲突和四大分离原理、物一场模型与标准解、HowTo模型与
知识库、发明问题的解决算法（ARIZ）等。TRIZ是基于知识的方法学，它利用从专利数据库中
整理出来的关于问题解决方式的知识，与采用自然科学与工程中效应的基本知识相结合，来启
发设计者面临问题时的解题方向。

解题思路分析方法流程如图1所示：

（一）技术系统进化法则是TRIZ的核心思想，即技术系统进化过程不是随机的，而是有客
观规律可以遵循的，并且这种规律在不同领域中反复出现

对产品系统进一步分析发现,任何系统都不是孤立存在的,每个系统都向上纳入更大的系统
中，例如产品所赖以存在的环境。而任何一个系统的内部都不是单纯的，都有一个较为复杂的
内部环境。这样，一个产品的系统有了它的超系统和子系统。而再对系统更加详尽地进行分析，
了解产品自身系统客观发展规律，就可在从今天到明天的发展中预测其未来质变。因此利用技
术系统进化法则可以预测各类产品的未来发展趋势。比如电视机，刚发明的时候是黑白的，以
后有了彩色的、进而卧式的、平面直角的、大屏幕的、超大屏幕的，以后，还会有更新的产品
来完成这一任务。比如，使用WIFI网络，配合采用微投影技术可以随时随地接受电视信号，利
用墙面、地面、玻璃、木板或者一张白纸就可以观看电视。

（二）最终理想解就是产品处于理想状态的解成为最终理想的系统，在保持有用功能正常
运作的同时，能够自行消除有害的、不足的、过度的作用

我们来回忆一下照相机的进化过程：

照相机使用胶片（黑白、彩色）做底片一次成相，因为非所见所得一定要冲印才知道拍摄
的情况，过程时间都比较长，比较麻烦，对结果不太满意，造成现在一般家庭用户使用很少。

上世纪90年代，发明了数码相机，初期存储半导体价格高昂，很少有个人用户使用，但因
其具备所见所得的功能，拍完以后即可看到拍摄结果，不满意可以再来，非常满足普通大众的
追求，在半导体存储器价格一降再降，数码像素从几十万到上千万，指标近乎完美的一升再升
的市场情况下，成为最受大众喜爱的电子产品。

（三）技术冲突属于技术系统的参数属性，它是两个参数之间的冲突，即改善某一参数的
同时，必然导致另一参数的恶化以电视机为例，在视频带宽一定的情况下，显示面积的增大，
必然导致分辨率的下降，要提高分辨率，一定要加大电子枪的扫描频率，而加大扫描频率需要
提高高频设备的特性，而高频电路的设计非常困难，需要大幅度提高成本，还会产生一定的辐
射。这就是矛盾。传统的解决方案是参数优化设计，采用“折中设计”的方法来解决此冲突问
题。而TRIZ理论追求的是减弱或者消除冲突，所以把各种技术冲突问题转化为TRIZ的标准问
题，然后再用TRIZ工具进行解决，即把冲突的一