TRIZ创新理论与应用原理

作者：王亮申 孙峰华

页数：264

出版社：科学出版社

出版日期：2020

ISBN：9787030265685

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内容简介

系统地介绍了TRIZ理论起源与发展，介绍了突破思维惯性的创新方法、解决发明问题的多种方法、技术系统的进化及其应用、TRIZ的40个发明创新原理、39技术矛盾矩阵、发明创新问题的标准解法和解决算法、科学效应和现象、TRIZ在解决发明问题中的应用。是国内第一本研究TRIZ创新理论与应用的高等学校本科教材。

目录

节选

第一章 绪论 　　创新理论和创新实践都证明，创新能力是人的一种潜能，是人人都具有的一种能力，而且这种能力可以通过一定的学习和训练得到激发和提升。创新是有规律可循的，人类在解决工程技术问题时所采用的方法都是有规律的，并且这些规律可以通过总结和学习加以掌握和应用。相对于传统的创新方法，比如试错法，头脑风暴法等，TRIZ理论具有鲜明的特点和优势。实践证明，运用TRIZ理论，可大大加快人们创造发明的进程，帮助我们系统地分析问题情境，突破思维障碍，快速发现问题本质或矛盾，确定问题探索方向。TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系。 　　本章介绍了TRIZ的起源与发展、TRIZ的内容与思想，让读者对TRIZ形成初步了解；明确创造与创新内涵，为后续内容学习打下基础；通过介绍QFD等创新设计理论，使大家更多地了解创新理论与方法。这些理论当中，以TRIZ理论最为著名。 　　第一节 TRIZ的起源与发展 　　一、TRIZ的内涵 　　TRIZ对于初学者来说很陌生，实际上60多年前它就已经诞生了。TRIZ的内涵是什么？这里先从字面上阐释。TRIZ的涵义最初来源于俄文，首字母的缩写为“TPVI3”，按照“ISO/R9-1968E”的规定，把俄文转换成拉丁字母以后，就成为今天所看到的“TRIZ”。“TRIZ”译成中文即“发明问题解决理论”，其俄文的英文音译为Teoriya Resh-eniya Izobreatatelskikh Zadatch，其英文全称是Theory of Inventive Problem Solving，缩写为“TRIZ”或“TIPS”，译成德文为Theorie des erfinderischen Probleml。对于“TRIZ”，无论用何种文字表达，世界各国均已达成共识，即“TRIZ”就是“发明问题解决理论”。 　　“TRIZ”有两个基本的含义，表面上强调解决实际问题，特别是解决发明问题；本质上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，这符合创新的基本内涵。 　　二、TRIZ的起源 　　在前苏联正式解体之前，TRIZ理论一直是前苏联的国家机密，在军事、工业、航空航天等领域均发挥了巨大作用，成为创新的“点金术”，让西方发达国家一直望尘莫及。随着苏联的解体，大批TRIZ专家移居欧美等发达地区，将TRIZ理论传播到美国、欧洲、日本、韩国等地，TRIZ才被世人所知。TRIZ理论是怎样诞生的？这要从TRIZ之父，苏联发明家根里奇 阿奇舒勒(Genrich S.Altshuller， 1926. 10. 15～1998.9.24)说起。 　　根里奇 阿奇舒勒（图1-1），1926年10月15日出生于苏联的塔什罕干。他在阿塞拜疆的首都巴库居住了很多年，1990年以后移居卡累利亚的彼得罗扎沃茨克。阿奇舒勒在14岁时就获得了首最专利证书，专利作品是水下呼吸器。15岁时，他制作了一条船，船上装有使用碳化物作燃料的喷气发动机。1946年，阿奇舒勒开始了发明问题解决理论的研究工作。通过研究成千上万的专利，他发现了发明背后存在的模式并形成了TRIZ理论的原始基础。为了验证这些理论，阿奇舒勒相继做出了多项发明，例如，获得前苏联发明竞赛一等奖的排雷装置、船上的火箭引擎、无法移动潜水艇的逃生方法等，多项发明被列为军事机密，阿奇舒勒也因此被安排到海军专利局工作。 　　图1-1 根里奇 阿奇舒勒 　　在海军专利局处理世界各国著名的发明专利过程中，阿奇舒勒总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，是否有可遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？答案是肯定的。他发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老和灭亡的过程，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来趋势。1948年12月，阿奇舒勒写了一封信给斯大林，向国家领袖指出当时的苏联缺乏创新精神，发明创造处于无知和混乱的状态。结果这封信给他带来了灾难，他被判刑25年，并被押解到西伯利亚，投入集中营中，而集中营却成为TRIZ的第一所研究机构。在斯大林去世一年半后，阿奇舒勒获释。1956年，阿奇舒勒在《心理学问题》杂志发表了《发明创造心理学》一文，一石激起千层浪，轰动了苏联的科技界，为发明创造开辟了新的天地。1961年阿奇舒勒出版了第一本有关TRIZ理论的著作《怎样学会发明创造》。阿奇舒勒经过研究发现，有15000对技术矛盾可以通过运用基本原理从而相对容易地解决。他说：“你可以等待100年获得顿悟，也可以利用这些原理花15分钟解决问题。”在以后的时间中，阿奇舒勒将其毕生精力致力于TRIZ理论的研究和完善，他于1970年一手创办的一所进行TRIZ理论研究和推广的学校后来培养了很多TRIZ应用方面的专家。在阿奇舒勒的领导下，由前苏联的研究机构、大学、企业组成的TRIZ研究团体，分析了世界近250万份高水平的发明专利，总结出各种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理和法则，建立了一个由解决技术，实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系，并综合多学科领域的原理和法则，建立起TRIZ理论体系。TRIZ理论和方法加上计算机辅助创新(CAI)已经发展成为一套解决新产品开发实际问题的成熟理论和方法体系，如今已在全世界被广泛应用。TRIZ可以轻易地解决那些“看似不可能解决的问题”并形成专利，提升企业的核心竞争力，使企业从“跟随者”快速成为行业技术的“领跑者”。 　　从1985年开始，早期的TRIZ专家中的一部分移居到欧美等地，从而促进了TRIZ在全世界范围内的传播。1989年，阿奇舒勒集合了当时世界上数十位TRIZ专家，在彼得罗扎沃茨克(Petrozavodsk)建立了国际TRIZ协会，阿奇舒勒担任首届主席。国际TRIZ协会从建立至今一直是TRIZ理论最权威的学术研究机构，目前它在全球10多个国家和地区拥有30余个成员组织，共拥有数千名TRIZ专家。 　　随着我国将创新提为国家发展的首要政策，各个企业和机构对创新的强烈愿望急需理论和工具的支持。遍寻世界各种创新理论，唯TRIZ独秀于林。 　　三、TRIZ的发展 　　自阿奇舒勒提出TRIZ理论以来，国外就一直比较注重TRIZ理论的研究、教育和实践工作。 　　前苏联把注重国民创新能力的开发载入宪法中，并在大学中开设“科学研究原理”、“技术创造原理”等相关创新课程，以提高学生的创新思维能力。 　　从20世纪60年代末开始，苏联建立了各种形式的发明创造学校，成立了全国性和地方性的发明家组织，在这些组织和学校里，可以试验解决发明课题的新技巧，并使它们更加有效。现在，在80座城市里，大约有100所这样的学院及学校在工作着。每年都有几千名科学工作者、工程师和大学生在学习TRIZ理论。其中，最著名的就是19 71年在阿塞拜疆创办的世界上第一所发明创造大学。事实上，苏联及东欧国家的科学家大都采用TRIZ做发明创造的工作，不仅在大学理工科开设TRIZ课程，甚至在中、小学阶段也采用TRIZ的理论设计各科的教材教法。 　　在创新实践方面，苏联大力推广TRIZ理论，从而使苏联在20世纪70年代中期专利申请量和批准量跃居世界第二，在冷战时期保持了对美国的军事力量平衡。 　　苏联解体后，TRIZ理论系统地传人西方，在美、欧、日、韩等世界各地得到了广泛的研究与应用。目前，TRIZ已成为最有效的创新问题求解方法和计算机辅助创新技术的核心理论。在俄罗斯，TRIZ理论方法已广泛应用于众多高科技工程（特别是军工）领域中；欧洲以瑞典皇家工科大学(KTH)为中心，集中十几家企业开始了实施利用TRIZ进行创造性设计的研究计划；日本从1996年开始不断有杂志介绍TRIZ的理论方法及应用实例；在以色列也成立了相应的研发机构；在美国也有诸多大学相继进行了TRIZ技术研究 世界各地有关TRIZ的研究咨询机构相继成立，TRIZ理论和方法在众多跨国公司迅速得以推广。如今TRIZ已在全世界被广泛应用，创造出成千上万项重大发明。经过半个多世纪的发展，TRIZ理论和方法已经发展成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系，并经过实践的检验，为众多知名企业和研发机构创造了巨大的经济效益和社会效益。 　　目前TRIZ被认为是可以帮助人们挖掘和开发自己的创造潜能、最全面系统地论述发明创造和实现技术创新的新理论，被欧美等地的专家认为是“超级发明术”。一些创造学专家甚至认为阿奇舒勒所创建的TRIZ理论，是发明了发明与创新的方法，是20世纪最伟大的发明。 　　第二节 创造与创新 　　创造的概念出现得很早，在旧约全书中就已经被使用。《辞海》中对创造的解释是：“做出前所未有的事情。”从《词源》来看，创造和创新不仅在汉语词汇组合上不同，而且在英语中，创造( creation)和创新(innovation)的基本含义也由不同的词汇来表达。creation和innovation都来自拉丁文。creation最初的拉丁文本意是“种植”和“生长”，意味着从无到有。innovation的拉丁文词根nova表示“新的”意思，加上前缀in导致动词化，具有“更新”的含义，意味着对原来已有的东西加以更新和改造。由此可见，创造表示一个从无到有的发生过程，创新则体现在对现有事物的更新改造过程中。二者虽然都能给予认识主体一种“全新”的感觉，但是作为结果，前者意味着“从未见过”的结果，后者则给人一种“旧貌换新颜”和“推陈出新”的感觉。所以，创造与创新的根本区别在于“出新”的前提是“有”还是“无”。 　　一、创造 　　1．创造的内涵 　　到目前为止，中外关于“创造”的内涵还没有统一的认识，主要有以下几种观点：①创造是指人们在综合观念、形象、解决问题并由此而产生新事物时，显示特异性的活动。这种说法强调了创造的“综合性”和“特异性”。②创造是不同质的素材的新组合。这种定义对科学、艺术、哲学、宗教等精神活动的全部领域都适用。重点在“新组合”上，而且是“不同质的素材”的新组合。③创造就是解决新问题、进行新组合、发现新思想、发展新理论。用了四个“新”强调创造的创新特性，显然，新异性是创造的一个本质特点。④创造就是依靠今日的条件对明日世界-未来梦想的实现。这种说法注重“今日”与“未来”时空的跨越。 　　我国学者认为，“创造”的内涵有狭义和广义之分。狭义创造专指科学、技术、理论、方法和产品（包括精神产品和物质产品）在世界范围内的首次产生。它是一种“从无到有”的过程，故有人将其简称为首创或原创。狭义创造将“对已有事物的改进”排除在创造概念之外。创造主体仅是少数的天才、精英们。广义创造则指创造主体首次做成功自己从未做成功过、也不知别人做成功过，或知道别人做成功过、但不知道别人是如何做的，并有益于社会发展的事情。做成功的事情是创造；做的过程、做的方法，如果满足新颖条件，也是创造。前者为物品（泛指物质物品和精神物品）创造，后者为方法创造。 　　2．创造的特性 　　综合分析，创造具有5个特性：①创造的主体性。即创造主体必须是现实的人，即现实的个人、群体或全人类。②创造的控制性。即任何一种创造都是主体有目的地控制、调节客体的一种活动，是主体为实现自己的目标而使活动作用于自身客体、自然客体、社会客体，并在创造活动中有控制地进行信息、物质和能量的交换。③创造的新颖性。即凡是创造就意味着一种创造活动必须要能产生出一种前所未有的新成果。④创造的功利性。即创造的进步性。就是说，任何一种创造活动的成果必须是具有社会价值的、有利于社会进步的。⑤创造的综合性。即说任何一种创造都是主体辩证地综合来自各方面的信息，重新组织新信息的过程。从这个意义上说，综合就是创造。 　　上述特性的要点是：创造的主体是人；创造是人有目的