发布日期:2015-02-28 12:00:00
宋 锦
(黑龙江省科技成果转化中心,哈尔滨 150001,wangluo69@sohu.com)
首次接触TRIZ理论是于6月13日省科技厅在东北林业大学召开的全省范围内的技术创新方法(TRIZ理论)大会,会上科技部刘燕华副部长做了关于我国要大力开展技术创新方法(TRIZ理论)普及的重要讲话,亿维讯公司的TRIZ理论培训师赵敏同志做了关于该理论的发展介绍。我非常惊讶于俄罗斯的阿奇舒勒教授能用几十年的时间,从250万份的发明中总结、归纳出创新发明的方法,一是惊讶俄罗斯学者的为愚公移山的精神,二是感叹人家为科学奉献的精神,三是敬佩他们扎实的学术理念。科学往往是这样研究得来的。我们中国人曾经看不起俄罗斯人,说俄罗斯人一根筋,可现在怎么样,人家这种科研的精神已经使俄罗斯的科学研究远远走在了前例。
一、我所了解的阿奇舒勒教授的发明背景。
TRIZ理论被称为神奇的点金术。冷战时期,美国为首的西方国家的特工与前苏联的克格勃曾经进行过无数次惊心动魄的间谍战,其中一次就是围绕被称为神奇的“点金术”展开的。因为美国、德国等西方国家惊异于前苏联在军事、工业等方面的创造能力,他们把创造这种奇迹的神秘武器称为“点金术”,可结果强大的克格勃使欧美国家只能望“术”兴叹。
那么这种神奇的“点金术”到底是什么呢?它为什么有这么大的威力?
这个“点金术”就是当前世界上著名的发明问题解决理论,被简称为TRIZ理论,它是由前苏联发明家G. S. Altshuller在1946年创立的,TRIZ就是“发明问题解决理论”的俄语缩写,后来Altshuller也被尊称为TRIZ之父。
1946年,Altshuller开始了发明问题解决理论的研究工作。当时Altshuller在前苏联里海海军的专利局工作,在处理世界各国著名的发明专利过程中,他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!Altshuller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、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发展趋势。以后数十年中,Altshuller穷其毕生的精力致力于TRIZ理论的研究和完善。在他的领导下,前苏联的数十家研究机构、大学、企业组成了TRIZ的研究团体,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,建立一个由解决技术问题,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。
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。它成功地揭示了创造发明的内在规律和原理,着力于澄清和强调系统中存在的矛盾,而不是逃避矛盾,其目标是完全解决矛盾,获得最终的理想解,而不是采取折衷或者妥协的做法,而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程,而不再是随机的行为。实践证明,运用TRIZ理论,可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。它能够帮助我们系统的分析问题情境,快速发现问题本质或者矛盾,它能够准确确定问题探索方向,不会错过各种可能,而且它能够帮助我们突破思维障碍,打破思维定势,以新的视觉分析问题,进行逻辑性和非逻辑性的系统思维,还能根据技术进化规律预测未来发展趋势,帮助我们开发富有竞争力的新产品。
在前苏联,TRIZ方法一直被作为大学专业技术必修科目,且已广泛应用于工程领域中。苏联解体后,大批TRIZ研究者移居美国等西方国家,TRIZ流传于西方,受到极大重视,TRIZ的研究与实践得以迅速普及和发展。西北欧、美国、日本、台湾等地出现了以TRIZ为基础的研究、咨询机构和公司,一些大学将TRIZ列为工程设计方法学课程。经过半个多世纪的发展,如今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,它工程实用性强,并经过实践的检验,如今它已在全世界广泛应用,创造出成千上万项重大发明,为众多知名企业取得了重大的经济效益和社会效益。
TRIZ理论引入中国也只是近几年的事,但它已经逐渐得到国内诸多科研结构、公司和专家的重视,在以TRIZ理论为核心的创新方法与技术研究应用方面,走在前列的是我国的亿维讯科技有限公司。该公司是一家从事计算机辅助创新技术及相关工具开发和技术咨询的高新技术企业,他们的创新技术研究水平目前已经处于世界前列。他们将创新技术研发中心设在世界创新技术理论和应用研究的发源地——白俄罗斯的明斯克,那里有数百名创新技术理论专家,是当今世界上创新技术研究的领跑者;在中国则设有行业创新技术研发中,着力于创新技术在以中国为中心的工程技术领域的应用和推广。他们提供的一套完整的计算机辅助创新解决方案,正在国内诸多科研院所和大型企业研究机构发挥作用,为快速提升我们国家的创新技术水平提供技术上的支持。
二、TRIZ理论体系初探
TRIZ的含义是发明问题解决理论,其拼写是由“发明问题的解决理论”(Theory of Inventive Problem Solving)俄语含义的单词首字母组成,在欧美国家也可缩写为TIPS。其研究始于1946年,原苏联的大学、研究所和企业所组成的数百人的研究组织分析研究了世界近250万件发明专利,综合多个学科领域的原理、法则形成了TRIZ理论体系。其主要目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则。并将之归纳总结,形成能指导实际新产品开发的理论方法体系。运用这一理论,可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。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、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发展趋势。发明问题解决理论TRIZ通过分析人类已有技术创新成果——高水平发明专利,总结出技术系统发展进化的客观规律,并形成指导人们进行发明创新、解决工程问题的系统化的方法学体系。
发明问题解决理论TRIZ是CAI技术的理论基础。
国际TRIZ协会(MATRIZ)由TRIZ之父G.S.Altshuller于1989年创建,总部位于俄罗斯的Petrozavodsk,是TRIZ理论最权威的研究和推广学术性机构,目前它在全球10多个国家和地区拥有30余个成员组织。MATRIZ认证是目前世界上最权威的TRIZ应用能力认证,由MATRIZ协会于1998年推出。认证由易到难共分五级。亿维讯集团是MATRIZ认证在中国的惟一指定代理机构,在不同地区设有相关研发中心:计算机辅助创新相关软件的研发中心在美国,进行CAI相关软件产品的开发;计算机辅助创新技术的研发中心设在世界创新技术理论和应用研究的发源地——白俄罗斯的明斯克。该中心是目前世界上独一无二的、规模最大的CAI技术研发中心,拥有数百名TRIZ专家;行业创新技术研发中心设在中国,针对中国不同行业的特点,为中国的企业提供符合行业特点的创新工具。
TRIZ是专门研究创新设计的理论,已建立一系列的普适性工具帮助设计者尽快获得满意的领域解。TRIZ作为技术问题或发明问题解决的一种强有力方法,并不是针对某个具体的机构、机械或过程,而是要建立解决问题的模型及指明问题解决对策的探索方向。TRIZ的原理、算法也不局限于任何特定的应用领域。它是指导人们创造性解决问题并提供科学的方法、法则。因此,TRIZ 可以广泛应用于各个领域创造性的解决问题。不仅在前苏联得到广泛应用、在美国的很多企业特别是大企业,如波音、通用、克莱斯勒、摩托罗拉等的新产品开发得到了应用,创造了可观的经济效益。
三、TRIZ理论体系切入点和内容
G. S. Altshuler开始就坚信发明问题的基本原理是客观存在的,这些原理不仅能被确认也能被整理而形成一种理论,掌握该理论的人不仅提高发明的成功率、缩短发明的周期,也使发明问题具有可预见性。
发明问题解决理论的核心是技术进化原理。按这一原理,技术系统一直处于进化之中,解决冲突是其进化的推动力。进化速度随技术系统一般冲突的解决而降低,使其产生突变的唯一方法是解决阻碍其进化的深层次冲突。
G.S. Altshuller依据世界上著名的发明,研究了消除冲突的方法,他提出了消除冲突的发明原理,建立了消除冲突的基于知识的逻辑方法,这些方法包括发明原理(Inventive Principles)、发明问题解决算法(ARIZ,Algorithm for Inventive Problem Solving)及标准解(TRIZ Standard Techniques)。
在利用TRIZ解决问题的过程中,设计者首先将待设计的产品表达成为TRIZ问题,然后利用TRIZ中的工具,如发明原理、标准解等,求出该TRIZ问题的普适解或称模拟解(Analogous solution);最后设计者在把该解转化为领域的解或特解。
现代TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。首先,无论是一个简单产品还是复杂的技术系统,其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的,即具有客观的进化规律和模式。其次,各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。再就是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。
TRIZ理论主要内容。创新从最通俗的意义上讲就是创造性地发现问题和创造性地解决问题的过程,TRIZ理论的强大作用正在于它为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具。具体包括以下几个方面的内容:
1. 创新思维方法与问题分析方法。TRIZ理论中提供了如何系统分析问题的科学方法,如多屏幕法等;而对于复杂问题的分析,则包含了科学的问题分析建模方法——物-场分析法,它可以帮助快速确认核心问题,发现根本矛盾所在。
2. 技术系统进化法则。针对技术系统进化演变规律,在大量专利分析的基础上TRIZ理论总结提炼出八个基本进化法则。利用这些进化法则,可以分析确认当前产品的技术状态,并预测未来发展趋势,开发富有竞争力的新产品。
3. 技术矛盾解决原理。不同的发明创造往往遵循共同的规律。TRIZ理论将这些共同的规律归纳成40个创新原理,针对具体的技术矛盾,可以基于这些创新原理、结合工程实际寻求具体的解决方案。
4. 创新问题标准解法。针对具体问题的物-场模型的不同特征,分别对应有标准的模型处理方法,包括模型的修整、转换、物质与场的添加等等。
5. 发明问题解决算法ARIZ。主要针对问题情境复杂,矛盾及其相关部件不明确的技术系统。它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程,实现对问题的逐步深入分析,问题转化,直至问题的解决。
6. 基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库。基于物理、化学、几何学等领域的数百万项发明专利的分析结果而构建的知识库可以为技术创新提供丰富的方案来源。
我们这次在黑河培训班上学到的只是很多TRIZ培训教材中的一个,这套教材的吸引人之处是让人打破常规心里思维惯性想问题的解决办法,并将技术系统归纳起来并总结出了十个技术进步法则系统,人们可以套用这些系统来解决问题。同时这个理论利用解决问题必须利用资源的道理,将资源进行了详细分类,以及怎样找出关键技术矛盾,利用资源和40个解决矛盾的办法来解决问题。学习关键是对40个解决技术矛盾方法的理解和掌握,只有在大量的生产实际应用中才能提高运用TRIZ理论的能力。我们在学习期间运用该理论解决了部分生产中的简单的实际问题,感觉受益非浅。我们也会按照省科技厅的要求,积极在全省相关单位大力推广,因为开展此工作能逐步提高企业和科研单位总体技术创新能力,使企业和研究单位多增加技术原创发明来,促进企业和研究单位掌握正确、科学、快捷的技术创新方法。
参加这次培训班,我们体会到了从国家科技部到省科技厅都非常重视这项工作,特别是省科技厅杨厅长在百忙中还回来听学员的毕业答辩和结业式,计划处李建峰处长始终和学员一起学习,这些都给学员以极大的鼓励,充分显示了省科技厅做好该工作的决心和信心。作为第一批学员中的一个,我非常感谢省科技厅和黑河市科技局对我们的这次培训创造的条件,祝愿我们省将此工作开展的越来越好。