TRIZ入门及实践/技术创新方法培训丛书

作者简介

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内容简介

第一章TRIZ的起源与发展
　　第一节什么是TRIZ
　　什么是TRIZ?这是大多数初读本书的读者首先要问到的问题。这里，我们先从字面上给大家作一个回答。TRIZ来源于“发明问题解决理论”（Теория Решения Изобретательских Задач）这四个俄文单词，它们的首字母缩写为“TPи3”，按照“ISO/R9-1968E”的规定，把俄文转换成拉丁字母以后，就成为我们今天所看到的“TRIZ”。
　　因此，TRIZ只是一个特殊缩略语，既不是俄文，也不是英文。TRIZ的英文同义语为“Theory of Inventive Problem Solving”，缩写为“TIPS”。由此，不管是俄文的TPH3，拉丁文的TRIZ，还是英文的TIPS，说的都是同一个意思——“发明问题解决理论”。
　　“发明问题解决理论”有两个基本的含义，表面的意思是强调解决实际问题，特别是发明问题；隐含的意思是由解决发明问题而最终实现（技术和管理）创新，因为解决问题就是要实现发明的实用化，这符合创新的基本定义。
　　当然，读者希望得到的答案并不仅仅是对TRIZ字面上的解释，而是希望了解和学习TRIZ更为丰富的内涵。因此，本书将着重向大家介绍TRIZ的发展历史、TRIZ的主要内容和理论体系、TRIZ的核心思想、TRIZ的实践应用、TRIZ的未来发展等。希望读者在看完本书后，能比较全面地了解关于TRIZ的相关知识，并能用TRIZ来解决所遇到的科研、生产与生活问题。
　　第二节TRIZ的发展历史
　　60多年前，天才的苏联军方技术员根里奇 阿奇舒勒（Genrich S.Altshuller）和他的同事们，为“发明问题解决理论”（TRIZ）的问世和发展奠定了基础。
　　在阿奇舒勒14岁时，就有了他的第一个发明——水下呼吸器，并为此申请了他的第一项专利。1946年，年仅20岁的阿奇舒勒由于其出色的发明才能，成为苏联里海舰队专利部的一名专利审查员。此后不久，他发现发明是有一定的规律的，掌握了这种规律有助于做出更多、更高级别的发明。于是，阿奇舒勒的脑子里开始酝酿并逐渐形成对TRIZ的初步认识，由此而开始了半个多世纪对TRIZ的研究。
　　在阿奇舒勒看来，人们在解决发明问题过程中，所遵循的科学原理和技术进化法则是一种客观存在。大量发明所面临的基本问题是相同的，其所需要解决的矛盾（在TRIZ中称为技术矛盾和物理矛盾的两大矛盾），从本质上说，也是相同的。同样的技术创新原理和相应的解决问题的方案，也会在后来的一次次发明中被反复应用，只是被使用的技术领域不同而已。因此，我们将那些已有的知识进行整理和重组，形成一套系统化的理论，就可以用来指导后来者的发明和创造。正是基于这一思想，他与苏联的科学家们一起，经过50多年对数以百万计的专利文献和自然科学知识进行研究、整理和归纳，最终建立起一整套系统化的、实用的、解决发明问题的理论和方法体系，这就是TRIZ的来源（图1-1）。
　　图1-1TRIZ的来源与内容
　　在冷战期间，TRIZ的内容并不为西方国家所掌握。直至苏联解体后，在20世纪90年代初、中期，随着部分TRIZ研究人员移居到欧美等西方国家，TRIZ才系统地传到了西方并引起学术界和企业界的关注。特别是在TRIZ传人美国后，在密歇根州等地成立了TRIZ研究咨询机构，继续对TRIZ进行深人的研究，使TRIZ得到了更加广泛的应用和发展。
　　在我国学术界，少数研究专利的科技工作者和学者在20世纪80年代中期就已经初步接触到了TRIZ，并对其做了一定的资料翻译和技术跟踪。在90年代中、后期，国内部分高校开始研究和跟踪TRIZ，并在本科生、研究生课程中讲授TRIZ，或者招收研究TRIZ的研究生和博士生，在一定范围内开展了持续的研究和应用工作，为中国培养了第一批掌握TRIZ的人才。进人21世纪，TRIZ开始从学术界走向企业界，亿维讯公司成为在中国首家专业从事TRIZ研究和计算机辅助创新（CAI）软件开发的企业。2004年，亿维讯公司在中国引人了TRIZ国际认证，并于2008年开始研究与推广适合中国国情的TRIZ认证体系。现在，TRIZ作为一个比较实用的创新方法学，在我国已经逐步得到企业界和科技界的青睐，乃至得到国家领导人的高度重视。自2007年开始，科学技术部和部分地方政府的科技厅已经展开了对TRIZ的大范围的推广与普及活动，这标志着中国人将为TRIZ的新发展作出重要的、具有里程碑意义的贡献。
　　图1-2TRIZ发展历程
　　TRIZ的发展历程，可用表示技术系统发展进化过程的“S-曲线”来表示，如图1-2所示。图中左下方一条S-曲线所代表的是从1946年到世纪之交的半个多世纪的一个阶段，这是经典TRIZ从产生、发展、直到成熟的时期。在这一阶段，从1946年阿奇舒勒开始研究隐藏在发明背后的规律，直至1956年第一篇TRIZ论文发表，是TRIZ的诞生期。从此时起，再到1985年发明问题解决算法新版本的发布，标志着TRIZ体系的完善，是TRIZ的发展期。在这一时期中，TRIZ开始从专家们的研究阶段，走向普及和应用阶段。从20世纪80年代末到90年代末，是TRIZ发展的成熟期。在这一时期，苏联开发出第一个TRIZ软件。1989年，俄罗斯TRIZ协会即后来的国际TRIZ协会成立。1993年，TRIZ正式进人美国。1999年，美国阿奇舒勒TRIZ研究院和欧洲TRIZ协会相继成立。至此，TRIZ已经走向世界。
　　伴随着TRIZ在欧美亚的大规模研究、探索与应用的兴起，TRIZ的发展进人了图1-2右上方表示的第二条S-曲线。在这一新的进化过程中，世界各地的TRIZ研究人员广泛吸收产品研发与技术创新的最新成果，试图建立基于TRIZ的技术创新理论体系。
　　关于S-曲线的概念将在本书第三章中详细介绍。
　　第三节发明问题级别的划分
　　对于大多数人来说，创新、革新、发明、创造、发现等词汇在概念上的含义是不同的，这些概念目前缺乏统一的、公认的定义。阿奇舒勒聪明地回避了对创新、革新、发明、创造、发现等词汇在概念内涵上的争议，他认为不要陷人在名词定义的争议中而浪费时间，可以使用发明级别而把上述不同的概念最大限度地统一起来，以发明级别来评估创新，所有最终能转变成生产力的发明都可以划归创新的范畴。这种划分方式未必是最科学的分类方式，但是其好处是让人们把关注的焦点放到如何利用创新的方法和规律来实现以上各种级别的发明创新上来。
　　一、发明级别划分的方法
　　阿奇舒勒和他的同事们，通过对大量的专利进行分析后发现，各国不同的发明专利内部蕴涵的科学知识、技术水平，都存在着很大的区别和差异。以往，在没有分析这些发明专利的具体内容时，很难区分出不同发明专利存在的知识含量、技术水平、应用范围、对人类的贡献大小等问题。明显的结论是：不同级别的发明专利来自不同水平的发明，二者互相对应。因此，把各种不同的发明专利，依据其对科学的贡献程度、技术的应用范围及为社会带来的经济效益等情况，划分一定的等级加以区别，就可以更好地应用和推广这些不同级别的专利。
　　在TRIZ理论中，阿奇舒勒把发明划分为以下五个等级。
　　1.最小发明问题
　　最小发明问题，是指在本领域范围内正常的设计，或仅对已有系统作简单改进与仿制所做的工作，属于小改小革。这一类问题的解决，主要依靠设计人员自身掌握的常识和一般经验就可以完成。例如，增加隔热材料，以减少建筑物的热量损失；用大型拖车代替普通卡车，以实现运输成本的降低。
　　该类发明大约占人类发明总数的32%。
　　2.小型发明问题
　　小型发明问题，是指在解决一个技术问题时，对现有系统某一个组件进行改进。这一类问题的解决，主要采用本专业内已有的理论、知识和经验。解决这类问题的传统方法是折中法。例如，在气焊枪上，增加一个防回火装置；把自行车设计成可折叠等。
　　该类发明大约占人类发明总数的45%。
　　3.中型发明问题
　　中型发明问题，是指对已有系统的若干个组件进行改进。这一类问题的解决，需要运用本专业以外但是一个学科以内的现有方法和知识。在发明过程中，人们必须解决系统中存在的技术矛盾。例如，汽车上用自动换挡系统代替机械换挡系统；在冰箱中用单片机控制温度等。
　　该类发明大约占人类发明总数的18%。
　　4.大型发明问题
　　大型发明问题，是指必须采用全新的原理，以完成对现有系统基本功能的创新。这一类问题的解决，需要多学科知识的交叉，主要是从科学底层的角度而不是从工程技术的角度出发，充分挖掘和利用科学知识、科学原理，来实现发明。例如，世界上第一台内燃机的出现、集成电路的发明、充气轮胎等。
　　该类发明大约占人类发明总数的4%。
　　5.重大发明问题
　　重大发明问题，是指利用最新的科学原理，导致一种全新系统的发明、发现。这一类问题的解决，主要是依据人们对自然规律或科学原理的新发现。例如，计算机、蒸汽机、激光、晶体管等的首次发明。
　　该类发明大约占人类发明总数的1%或者更少。
　　发明的等级划分及所属知识领域如表1-1所示。
　　表1-1发明的等级划分及所属知识领域
　　二、发明级别划分的意义
　　在明确专利“发明级别”以后，就会对发明的水平、获得发明所需要的知识以及发明创造的难易程度等有了一个量化的概念。总体上，我们对“发明级别”有了以下几方面的认识。
　　1）发明的级别越高，完成该发明时所需的知识和资源就越多，这些知识和资源所涉及的领域就越宽，搜索所用知识和资源的时间就越多，因此就要投人更多、更大的研发力量。
　　2）随着社会的发展、人类的进步、科技水平的提高，已有“发明级别”也会随时间的变化而不断降低。因此，原来级别较高的发明，逐渐变成人们熟悉和容易掌握的东西。而新的社会需求又不断促使人们去做更多的发明，生成更多的专利。
　　3）对于某种核心技术，人们按照一定的方法论对该核心技术的所有专利按照年份、发明级别和数量做出分析以后，可以描绘出该核心技术的“S-曲线”。S-曲线对于产品研发和技术的预测有着重要的指导意义。
　　4）表1-1的统计表明，一、二、三级发明占了人类发明总量的95%，这些发明仅仅是利用了人类已有的、跨专业的知识体系。由此，也可以得出一个推论，即人们所面临的95%的问题，都可以利用已有的某学科内的知识体系来解决。
　　5）四、五级发明只占人类发明总量约5%，却利用了整个社会的、跨学科领域的新知识。因此，跨学科领域的知识获取是非常有意义的工作。当人们遇到技术难题时，不仅要在本专业内寻找答案，也应当向专业外拓展，寻找其他行业