TRIZ的九大经典理论体系
半月刊TRIZ九大经典理论之四TRIZ九大经典理论之四
2012年5月15日第四期编委：郑燕青孔海宽陈晓峰『每月15日，半月刊编委：郑燕青，孔海宽，陈晓峰本期编辑：许桂生，杨丹凤主办单位：中国科学院上海硅酸盐研究所中试基地党总支/承办单位：中试基地第二党支部30日出版』TRIZ 理论认为，发明问题的核心是解决矛盾，未克服矛盾的设计不是创新设计，在设计过程中不断地发现并解决矛盾是推动产品向理想化方向进化的动力产品创新的标志是解决或移走设计中的矛TRIZ九大经典理论之四39个工程参数和阿奇舒勒矛盾矩阵的动力。
产品创新的标志是解决或移走设计中的矛盾，从而产生出新的具有竞争力的解。
根据TRIZ 方法论的思想，对于一个具体问题，当我们无法直接找到对应解时，可以先将此问题转换并表达为一个TRIZ 的问题，然后利用TRIZ 体系中的理论和工具方法获得TRIZ 的通用解，最后将TRIZ 通用解转化为具体问题的解，并在实际问题中加以实现，从而解决问题。
39个通用技术参数如何将一个具体的问题转换并表达为一个 1.运动物体的重量2.静止物体的重量3.运动物体的长度4.静止物体的长度5.运动物体的面积静止物体的面积21.功率22.能量损失23.物质损失24.信息损失25.时间损失TRIZ 问题呢?通过对250万件专利的详细研究，TRIZ 理论提出用39个通用技术参数来描述问题。
通过这39个通用技术参数，我们可以建立起具体问题与TRIZ 理论之间的桥梁。
TRIZ 通过对大量专利的详细研究，总结提炼出工程领域内常用的表述系统性能的39个通用工程参数在问题的定义分析过程中选择 6.静止物体的面积7.运动物体的体积8.静止物体的体积9.速度10.力11.应力或压力26.物质或事物的数量27.可靠性28.测试精度29.制造精度30.物体外部有害因素作用参数。
在问题的定义、分析过程中，选择39个工程参数中相适宜的参数来表述系统的性能，这样就将一个具体的问题用TRIZ 的通用语言表述了出来。
001-TRIZ理论概述
4、专利质量差 、
24.4%
我国发明专利 申请专利 占24.4% 发明专利
发达国家发明 专利占85.8% 专利占
5万 万 2.7万 万 1.7万 万 3190
. 发明专利
85.8%
4
导言：自主创新， 导言：自主创新，方法先行
2005～2006WEF全 ～ 全 成长竞争力排名 球成长竞争力排名 显赫排名的主要指数
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TRIZ理论概述 一、TRIZ理论概述
TRIZ理论发展历程图 TRIZ理论发展历程图
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一、TRIZ理论概述 TRIZ理论概述
传统试错法发明创新付出的巨大代价 传统试错法发明创新付出的巨大代价 试错法 电灯(6000次失败) (6000次失败 如：电灯(6000次失败)
蓄电池(50000次失败) 蓄电池(50000次失败) (50000次失败 硫化橡胶(一生的心血) 硫化橡胶(一生的心血) 搪瓷(一生的心血) 搪瓷(一生的心血) 海飞丝(加拿大， 1500次失败 次失败) 海飞丝(加拿大，约1500次失败) ……
胡锦涛总书记在《 胡锦涛总书记在《十七 大报告》中提出： 大报告》中提出： “提高自主创新能力， 建 设创新型国家。这是国家 发展战略的核心，是提高 综合国力的关键。” 把提 高自主创新能力放在了更 加重要的位置。
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导言：自主创新，方法先行 导言：自主创新，
创新三要素
有效的 创新方法 广博的 技术知识
年度 2002 ～ 2003 33 46 2003 ～ 2004 44 56 2004 ～ 2005 46 55 2005 ～ 2006 49 50 2006 ～ 2007 54 43
6
中国
印度
导言：自主创新，方法先行 导言：自主创新， 中国卖出8 • 中国卖出8 亿件衬衫才能 买回一架A380 买回一架A380 飞机； 飞机； • 一台斗容90 一台斗容90 立方米、 立方米、工作 半径达100 100米 半径达100米 大型矿山拉斗 铲，价格高达 16亿人民币 亿人民币； 16亿人民币；
基于TRIZ技术进化理论的知识产权战略分析
基于TRIZ技术进化理论的知识产权战略分析作者：张项民来源：《创新科技》 2012年第5期TRIZ及其技术进化理论TRIZ 理论即发明问题解决理论。
TRIZ理论是由苏联发明家根里奇·阿奇舒勒历经25 年研究了世界各国250 万份高水平发明专利，从中抽出了40万个具有代表性的专利技术，总结提炼出的一套具有完整理论体系的创新方法。
TRIZ理论认为不同的发明创造往往遵循着共同且为数不多的原理、规律或法则，它经过一系列严密的整理和分析，已经发展成为一套成熟的创新理论和方法体系。
TRIZ理论包括九大经典理论体系：技术系统进化的八大法则、最终理想解（IFR）、40 个发明原理、39 个工程参数及矛盾矩阵、物理矛盾和四大分离原理、物质场模型分析、发明问题的76个标准解法、发明问题标准算法（ARIZ）、物理效应和知识效应库。
它可以帮助技术人员分析问题，快速发现问题的本质，准确定义创新性问题和矛盾，还对创新性问题和矛盾提供更合理的解决方案和更好的创意；与此同时，它把个性化的问题转化为通识的TRIZ标准，从而克服人们因知识领域的界限，突破技术难题。
它的基于技术系统的进化法则准确地确定研究方向，预测技术未来的发展趋势，开发新产品，实现技术突破。
在TRIZ理论中，一个产品或物体都可以被看作是一个技术系统，也简称为系统。
TRIZ认为，产品及其技术的发展总是遵循一定的客观规律，而且同一条规律往往在不同产品领域被反复应用。
TRIZ的核心是技术系统进化原理，它可以依据产品中技术系统的进化规律定性预测未来产品的发展趋势，从而帮助企业开发出具有竞争力的新产品。
TRIZ理论中技术系统进化理论主要有9条进化法则，即技术系统的S曲线进化法则；提高理想度法则；整性进化法则；能量传递有效性进化；协调性进化法则；子系统非均衡进化法则；动态性进化法则；向超系统进化法则；向微观级系统进化法则。
这9个法则是适合表达技术进化的通用法则，可以应用于任意存在的技术系统中。
TRIZ理论的主要内容
TRIZ理论的主要内容TRIZ理论的主要内容（⼀）冲突解决理论1、技术冲突解决原理TRIZ提出描述技术冲突的39个通⽤⼯程参数：运动物体质量、静⽌物体质量、运动物体长度、静⽌物体长度等。
为了解决技术冲突，TRIZ理论提出了40 项发明原理，如分割、分离、局部质量、不对称等。
通过研究，Altshuller提出了冲突矩阵，该矩阵将描述技术冲突的39个⼯程参数与40条发明原理建⽴了对应关系，解决了设计过程中选择发明原理的难题。
2、物理冲突解决原理Terninko于1998年提出的物理冲突描述⽅法为：(1)为实现关键功能，⼦系统要具有⼀有⽤功能，但为了避免出现⼀有害功能,⼦系统⼜不能具有上述有⽤功能。
(2)关键⼦系统的特性必须是⼀⼤值以能取得有⽤功能，但⼜必须是⼀⼩值以避免出现有害功能。
(3)关键⼦系统必须出现以取得⼀有⽤功能，但⼜不能出现以避免出现有害功能。
TRIZ提出采⽤分离原理解决物理冲突的⽅法，包括空间分离和时间分离、基于条件的分离、整体与部分的分离。
英国Bath⼤学的Mann提出，解决物理冲突的分离原理与解决技术冲突的发明原理之间存在关系，⼀条分离原理可以与多条发明原理存在对应关系。
（⼆）物—场模型分析⽅法物—场分析是⽤符号表达技术系统变换的建模技术。
物—场模型分析⽅法产⽣于1947—1977年，每⼀次的改进都增加了新的可⽤的知识，现在已经有了76 种标准解。
这些标准解是最初解决问题⽅案的精华，因此，物—场分析为我们提供了⼀种⽅便快捷的⽅法，利⽤这种⽅法，可以在汲取基本知识的基础上产⽣不同想法。
TRIZ理论认为，技术系统构成要素S1、作⽤体S2、场 F三者缺⼀就会造成系统不完整。
⽽当系统中某⼀物质的特定机能没有实现时，系统就会产⽣问题。
为了控制这⼀物质产⽣的问题，有必要引⼊另外的物质。
由此产⽣这些物质之间的相互作⽤并伴随能量（场）的产⽣、变换、吸收等，物—场模型也从⼀种形式变换为另⼀种形式。
利用TRIZ理论知识解决实际问题
TRIZ理论知识TRIZ理论发明分为五级提到发明创造，我们首先想到那些著名的发明成果，如爱迪生发明的电报机、电灯等，可以说这些发明开创了一个新的时代。
其它有大量各种形式的专利，包括发明专利、实用新型专利和外观设计专利等。
其实现实生活中的发明与创造远非这些，它们形式各样，无处不在，其质量、层次也各不相同，小到一个椅子的简单改进，大到一个学科理论的创建，即使那些专利本身，在创新程度上也各不相同。
那么在具体实现这些发明的过程中，基于它们各自的创新程度不同，对发明者在知识领域、经验、创新能力等方面的要求也各不相同。
比如要改进一个牙刷的手柄，只要了解产品设计、材料、加工技术就可以了，而要发明一个电动牙刷，则还需要掌握专业的电机、控制技术等。
为了更好地组织和实施创新活动，一些专门从事发明研究的专家对不同形式的发明进行分类，并研究它们各自的特点，以及相应的创新方法和技巧，目的就是为了更有效地实施创新。
其中最为科学有效的发明分类方法，要数著名的TRIZ理论（发明问题解决理论），它将发明按照新颖程度分为五个等级，深入分析和研究不同等级发明的特点，并开发出面向不同等级的科学创新方法和工具。
TRIZ理论定义的五个发明等级按照创新程度从低到高依次如下。
第1级是最小型发明。
指那种在产品的单独组件中进行少量的变更，但这些变更不会影响产品系统的整体结构的情况。
该类发明并不需要任何相邻领域的专门技术或知识。
特定专业领域的任何专家，依靠个人专业知识基本都能做到该类创新。
例如以厚度隔离减少热损失，以大卡车改善运输成本效率等。
据统计大约有32％的发明专利属于第一级发明。
第2级是小型发明。
此时产品系统中的某个组件发生部分变化，改变的参数约数十个，即以定性方式改善产品。
创新过程中利用本行业知识，通过与同类系统的类比即可找到创新方案，如中空的斧头柄可以储藏钉子等。
约45％的发明专利属于此等级。
第3级是中型发明。
产品系统中的几个组件可能出现全面变化，其中大概要有上百个变量加以改善，它需利用领域外的知识，但不需要借鉴其它学科的知识。
整理TRIZ的九大理论体系
整理TRIZ的九大理论体系TRIZ理论在社会中受到很多企业的青睐，TRIZ理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法。
经过半个多世纪的发展，TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系。
（一）40个发明原理。
阿奇舒勒对大量的专利进行了研究、分析和总结，提炼出了TRIZ 中最重要的、具有普遍用途的这40个发明原理，分别是：1、分割；2、抽取；3、局部质量；4、非对称；5、合并；6、普遍性；7、嵌套；8、配重；9、预先反作用；10、预先作用；11、预先应急措施；12、等势原则；13、逆向思维；14、曲面化；15、动态化；16、不足或超额行动；17、一维变多维；18、机械振动；19、周期性动作；20、有效作用的连续性；21、紧急行动；22、变害为利；23、反馈；24、中介物；25、自服务；6、复制；27、一次性用品；28、机械系统的替代；29、气体与液压结构；30、柔性外壳和薄膜；31、多孔材料；32、改变颜色；33、同质性；34、抛弃与再生；35、物理/化学状态变化；36、相变；37、热膨胀；38、加速氧化；39、惰性环境；40、复合材料等。
（二）最终理想解(IFR)。
TRIZ理论在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解（ideal final result，IFR），以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。
如果将创造性解决问题的方法比作通向胜利的桥梁，那么最终理想解(IFR)就是这座桥梁的桥墩。
最终理想解(IFR)有四个特点：1、保持了原系统的优点；2、消除了原系统的不足；3、没有使系统变得更复杂；4、没有引入新的缺陷等。
（三）TRIZ的技术系统八大进化法则。
阿奇舒勒的技术系统进化论可以与自然科学中的达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，被称为“三大进化论”。
TRIZ发明问题
TRIZ发明问题1、古典TRIZ的理论基础通过对⼤量专利的研究⽐较,Altshuller发现仅有1﹪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,Altshuller总结出了古典TRIZ的四⼤理论基础：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。
2、创新模式（Patterns of Invention）解决相同理论模型问题的创新解决⽅案会重复使⽤,在TRIZ中,这些解决⽅案称为创新模式,把这些创新模式建⽴数据库,可以缩短类似问题的解决时间,缩短创新周期。
3、TRIZ将产品创新等级分为⼏个等级？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,TRIZ 把创新问题分为五个等级。
①解决⽅案明显,属于常规设计问题,可以利⽤个⼈的专业知识解决,⼤约32﹪的问题属于这⼀级。
TRIZ理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（contradictions）的危害性,⼤约45﹪的问题属于此等级。
③对技术系统的根本改进,所需知识涉及不同⼯程领域,设计过程必须解决⽭盾,⼤约18﹪的问题属于此等级。
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4﹪的问题属于此等级。
⑤真正的科学发现,对新系统本质上的先驱式的⾰新,所需知识涉及到整个⼈类已知范畴,只有1﹪的问题属于此等级。
TRIZ理论认为等级2－5为真正的创新。
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。
因此我们说,等级划分的理论意义⼤于其实践意义。
Altshuller认为TRIZ理论对于等级2、3和4作⽤更⼤,效果最好。
TRIZ九大经典理论体系
TRIZ的九大经典理论体系TRIZ理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法。
经过半个多世纪的发展，TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系。
（一）TRIZ的技术系统八大进化法则。
阿奇舒勒的技术系统进化论可以与自然科学中的达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，被称为―三大进化论‖。
TRIZ的技术系统八大进化法则分别是：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法则；6、子系统协调性进化法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、减少人工进入的进化法则。
技术系统的这八大进化法则可以应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和选择企业战略制定的时机等。
它可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。
（二）最终理想解(IFR)。
TRIZ理论在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解（ideal final result，IFR），以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。
如果将创造性解决问题的方法比作通向胜利的桥梁，那么最终理想解(IFR)就是这座桥梁的桥墩。
最终理想解(IFR)有四个特点：1、保持了原系统的优点；2、消除了原系统的不足；3、没有使系统变得更复杂；4、没有引入新的缺陷等。
（三）40个发明原理。
阿奇舒勒对大量的专利进行了研究、分析和总结，提炼出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的这40个发明原理，分别是：1、分割；2、抽取；3、局部质量；4、非对称；5、合并；6、普遍性；7、嵌套；8、配重；9、预先反作用；10、预先作用；11、预先应急措施；12、等势原则；13、逆向思维；14、曲面化；15、动态化；16、不足或超额行动；17、一维变多维；18、机械振动；19、周期性动作；20、有效作用的连续性；21、紧急行动；22、变害为利；23、反馈；24、中介物；25、自服务；26、复制；27、一次性用品；28、机械系统的替代；29、气体与液压结构；30、柔性外壳和薄膜；31、多孔材料；32、改变颜色；33、同质性；34、抛弃与再生；35、物理/化学状态变化；36、相变；37、热膨胀；38、加速氧化；39、惰性环境；40、复合材料等。
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TRIZ理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法。
经过半个多世纪的发展，TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系。
（一）TRIZ的技术系统八大进化法则
阿奇舒勒的技术系统进化论可以与自然科学中的达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，被称为“三大进化论”。
TRIZ的技术系统八大进化法则分别是：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法则；6、子系统协调性进化法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、减少人工进入的进化法则。
技术系统的这八大进化法则可以应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和选择企业战略制定的时机等。
它可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。
（二）最终理想解(IFR)
TRIZ理论在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解（ideal final result，IFR），以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。
如果将创造性解决问题的方法比作通向胜利的桥梁，那么最终理想解(IFR)就是这座桥梁的桥墩。
最终理想解(IFR)有四个特点：1、保持了原系统的优点；2、消除了原系统的不足；3、没有使系统变得更复杂；4、没有引入新的缺陷等。
（三）40个发明原理
阿奇舒勒对大量的专利进行了研究、分析和总结，提炼出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的这40个发明原理，分别是：1、分割；2、抽取；3、局部质量；4、非对称；5、合并；6、普遍性；7、嵌套；8、配重；9、预先反作用；10、预先作用；11、预先应急措施；12、等势原则；13、逆向思维；14、曲面化；15、动态化；16、不足或超额行动；17、一维变多维；18、机械振动；19、周期性动
作；20、有效作用的连续性；21、紧急行动；22、变害为利；23、反馈；24、中介物；25、自服务；26、复制；27、一次性用品；28、机械系统的替代；29、气体与液压结构；30、柔性外壳和薄膜；31、多孔材料；32、改变颜色；33、同质性；34、抛弃与再生；35、物理/化学状态变化；36、相变；37、热膨胀；38、加速氧化；39、惰性环境；40、复合材料等。
（四）39个工程参数及阿奇舒勒矛盾矩阵
在对专利研究中，阿奇舒勒发现，仅有39项工程参数在彼此相对改善和恶化，而这些专利都是在不同的领域上解决这些工程参数的冲突与矛盾。
这些矛盾不断地出现，又不断地被解决。
由此他总结出了解决冲突和矛盾的40个创新原理。
之后，将这些冲突与冲突解决原理组成一个山39个改善参数与39个恶化参数构成的矩阵，矩阵的横轴表示希望得到改善的参数，纵轴表示某技术特性改善引起恶化的参数，横纵轴各参数交叉处的数字表示用来解决系统矛盾时所使用创新原理的编号。
这就是，著名的技术矛盾矩阵。
阿奇舒勒矛盾矩阵为问题解决者提供了一个可以根据系统中产生矛盾的两个工程参数，从矩阵表中直接查找化解该矛盾的发明原理来解决问题。
（五）物理矛盾和四大分离原理
当一个技术系统的工程参数具有相反的需求，就出现了物理矛盾。
比如说，要求系统的某个参数既要出现又不存在，或既要高又要低，或既要大又要小等等。
相对于技术矛盾，物理矛盾是一种更尖锐的矛盾，创新中需要加以解决。
物理矛盾所存在的子系统就是系统的关键子系统，系统或关键子系统应该具有为满足某个需求的参数特性，但另一个需求要求系统或关键子系统又不能具有这样的参数特性。
分离原理是阿奇舒勒针对物理矛盾的解决而提出的，分离方法共有11种，归纳概括为四大分离原理，分别是空间分离、时间分离、居于条件的分离和系统级别分离等。
（六）物一场模型分析
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，因此，
每一个系统都有它的子系统，而每个子系统都可以再进一步地细分，直到分子、原子、质子与电子等微观层次。
无论大系统、子系统、还是微观层次，都具有功能，所有的功能都可分解为2种物质和1种场(即二元素组成)。
在物质-场模型的定义中，物质是指某种物体或过程，可以是整个系统，也可以是系统内的子系统或单个的物体，甚至可以是环境，取决于实际情况。
场是指完成某种功能所需的手法或手段，通常是一些能量形式，如:磁场、重力场、电能、热能、化学能、机械能、声能、光能等等。
物一场分析是TRIZ理论中的一种分析工具，用于建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型。
（七）发明问题的标准解法
标准解法阿奇舒勒于1985年创立的，共有76个，分成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，标准解法可以将标准问题在一两步中快速进行解决，标准解法是阿奇舒勒后期进行TRIZ理论研究的最重要的课题，同时也是TRIZ高级理论的精华。
标准解法也是解决非标准问题的基础，非标准问题主要应用ARIZ来进行解决，而ARIZ的主要思路是将非标准问题通过各种方法进行变化，转化为标准问题，然后应用标准解法来获得解决方案。
（八）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，ARIZ是基于技术系统进化法则的一套完整问题解决的程序，是针对非标准问题而提出的一套解决算法。
ARIZ的理论基础由以下3条原则构成：1、ARIZ是通过确定和解决引起问题的技术矛盾；2、问题解决者一旦采用了ARIZ来解决问题，其惯性思维因素必须被加以控制；3、ARIZ也不断地获得广泛的、最新的知识基础的支持。
ARIZ最初由阿奇舒勒于1977年提出，随后经过多次完善才形成比较完善的理论体系, ARIZ －85包括九大步骤：1、分析问题；2、分析问题模型；3、陈述IFR和物理矛盾；
4、动用物－场资源；
5、应用知识库；
6、转化或替代问题；
7、分析解决物理矛盾的方法；
8、利用解法概念；
9、分析问题解决的过程等等。
（九）科学效应和现象知识库
科学原理，尤其是科学效应效应和现象的应用，对发明问题的解决具有超乎想象的、强有力的帮助。
应用科学效应和现象应遵循5个步骤，解决发明问题时会经常遇到需要实现的30种功能，这些功能的实现经常要用到100个科学有和现象。