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多元结构思考力——萃智(TRIZ)创新理论的逻辑基座

十倍创新 237

前言:

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萃智(TRIZ)理论的前世今生

TRIZ是俄文“Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch”创新问题解决理论的词头缩写,由于使用习惯因素,学术界一直沿用其俄文缩写。

传统的基于认知科学和思维心理学的创造性思维理论认为创新活动只是科学家和工程师灵感的闪现,不承认创新的规律性,而TRIZ的创始人前苏联专利审查员G.S.Altshuller(中文译为阿奇舒勒)则始终坚信创新活动有着内在规律,只要遵循创新问题的一般规律,就能够加快创新过程,缩短创新周期,提高创新成功率。

阿奇舒勒和他的同事们,在对全世界250多万份高水平专利成果分析归纳总结的基础上,于1946年搞出的一套理论。它原来是保密的,1992年苏联解体,一批TRIZ专家移居美国等西方国家,TRIZ创新方法才得以广为流传。

2004年至今TRIZ理论由工程领域,向非技术领域扩充,迎来发展的黄金时期。

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萃智(TRIZ)理论的架构

TRIZ由庞杂的理论体系组成,既是一种哲学思想,也提供了解决具体问题的方法论和工具,TRIZ理论可以分为哲学层、方法论层和工具层三部分(如下图所示)

图 TRIZ理论层级图

第一,哲学层

理想度是TRIZ最重要的概念之一,也有学者称其为理想化水平。技术系统向提高理想度的方向演化是最重要的一条演化模式,它为创新问题的解决指明了努力方向。

在TRIZ中,理想度概念的应用包括:理想系统(解)、理想过程、想方法、理想机器和理想物质等,如理想机器指没有质量、没有体积,工作的机器;理想物质指没有物质但功能却得以实现。

解决创新问题很重要的一步就是分析系统的理想解是什么,虽然完全理想化的系统不存在,但寻求理想解仍然是一种强有力的工具,在创新过程中起着重要作用。

TRIZ的矛盾的概念来自于辩证法(Dialectics),辩证法认为矛盾无处不在,是事务发展的基本动力。

从广义上讲,矛盾可分为自然、社会和工程矛盾三类,该三类矛盾中的每一类又可细分为若干类。TRIZ理论承认传统哲学解释的关于矛盾的一般规律,但是认为这些规律过于宏观,只是提供了一种思路,提供一种原则,是描述性的,是不确定的。

TRIZ理论运用矛盾矩阵和40项创新原则定位技术矛盾的创新规律,用物质一场理论解释物质之间的相互作用与控制,并给出76项标准解。

TRIZ用具有可操作性的理论与方法,从实体间关系,实体内各因素、方面、成分之间的关系,实体属性之间的关系等关系范畴诠释并解决了产品进化过程中的技术矛盾。

TRIZ理论认为,任何没有达到理想状态的系统都有可用资源。资源可分为时间资源、空间资源、材料资源、能量场资源、信息资源和功能资源六类。从问题解决的角度又可分为系统内和系统外资源两类。对资源进行分类,详细分析和深刻理解是解决创新问题的有效途径之一。

从资源的角度考虑问题解决时,优先考虑系统内部的可用资源、其次是废弃资源、有害资源,最后是系统外部资源。资源分析主要侧重于分析产品系统中的现有可用资源,并对其进行转换以解决设计问题,关键点是不额外增加系统的复杂度和成本。尤其是把有害资源转换为有益资源,如把系统运转中产生的无效热能加以有效利用,增加系统的有益功能。资源分析时可以建立资源清单来协助。

第二,方法论层

TRIZ认为,一个问题解决的困难程度取决于对该问题的描述或程式化方法,描述的越清楚,问题的解就越容易找到。

TRIZ中,发明问题求解的过程是对问题不断描述、不断程式化的过程。经过这一过程,初始问题最根本的冲突被清楚的暴露出来,能否求解已很清楚,如果已有的知识能用于该问题则有解,如果已有的知识不能解决该问题则无解,需等待自然科学或技术的进一步发展。该过程是靠ARIZ算法实现的。

ARIZ(Algorithm for Inventive-Problem Solving )称为发明问题解决算法,是TRIZ的一种主要工具,是发明问题解决的完整算法,该算法采用一套逻辑过程逐步将初始问题程式化。

该算法特别强调冲突与理想解的程式化,一方面技术系统向着理想解的方向进化,另一方面如果一个技术问题存在冲突需要克服,该问题就变成了一个创新问题。

ARIZ中,冲突的消除有强大的效应知识库的支持。效应知识库包含物理的、化学的、几何的等效应。作为一种规则,经过分析与效应的应用后问题仍无解,则认为初始问题定义有误,需对问题进行更一般化的定义。

应用ARIZ取得成功的关键在于没有理解问题的本质前,要不断地对问题进行细化,一直到确定了物理冲突。该过程及物理冲突的求解已有软件支持。

第三,工具层

阿奇舒勒和他的TRIZ研究机构50多年来提出了TRIZ系列的多种工具,如冲突矩阵、76标准解答、AFD、物质--场分析、ISQ、 DE、8种演化类型、科学效应、40个创新原理,39个工程技术特性,物理学、化学、几何学等工程学原理知识库等,常用的有基于宏观的矛盾矩阵法(冲突矩阵法)和基于微观的物-场变换法。

事实上TRIZ针对输入输出的关系(效应)、冲突和技术进化都有比较完善的理论。这些工具为创新理论软件化提供了基础,从而为TRIZ的实际应用提供了条件。由于涉及的内容比较庞大,本文不作详细展开。

03

TRIZ理论与十倍创新

与传统创造性思维方法相比而言,TRIZ主要以工程技术的发展规律为背景探讨创新问题的解决过程,以技术系统为主体,着重研究技术创新的规律,强调解决技术系统的进化矛盾,重点在创新问题求解。

TRIZ着重于逻辑思维,采用系统化的方法,从特定的角度思维,给定问题解的约束边界,定向搜索,不断缩小搜索空间,直到寻找到创新问题的最优解,甚至是问题的理想解。

由于TRIZ是创新问题解决的结构化方法,因此对设计师知识和经验的依赖性大大降低,其搜索的方向更加明确,搜索步骤和时间也大大缩短。可以使设计者避免在求解空间中迷失方向,同时避免设计中已有知识和经验的束缚,容易激发突破性思维。

TRIZ理论的层级架构与多元结构思考力冰山模型有异曲同工之妙,这两者都要求在创新实践中实现本体论、认识论、方法论的穿透与统一。

多元结构思考力阶梯图

众多的应用成果证明TRIZ是一套高效的创新理论体系。

前苏联和美国相比,GDP相差甚远,但他们搞出了第一颗人造卫星、第一名宇航员、第一座核电站等等, TRIZ就是他们的秘密武器。

据悉在美国,导入TRIZ的企业有波音、福特、通用、克莱斯勒、惠普、宝洁;在日本,导入TRIZ的企业有索尼、松下、富士、施乐;在德国,导入TRIZ的企业有西门子、奔驰、宝马、大众、博世;还有韩国三星导入TRIZ后从一个技术跟随者摇身一变为行业领跑者,等等。

2001年,波音公司邀请25名前苏联TRIZ专家,对波音450名工程师进行了两星期培训加讨论,取得了767空中加油机研发的关键技术突破,最终波音战胜空客公司,赢得了15亿美元空中加油机订单。

2003年,三星电子在67个研究开发项目中使用了TRIZ,为公司节约经费1.5亿美元,并产生了52项专利技术。福特公司应用TRIZ理论后,公司每年创造的效益大约在1亿美元以上。

TRIZ理论作为一个具有浓厚多元结构思考力色彩的创新理论体系,它的受欢迎程度及应用效果都强有力地证明:多元结构思考力是十倍创新的重要保障。

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