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发明创造的有力武器——来自苏联的萃智(TRIZ)理论

2018-11-26 来源:苏联主义 谢尔盖
      在我们的印象中,科学发明和创造通常都是高智商的科学家和工程师们在工作或者生活中的某一时刻“灵机一现”,成就了一个杰出的设想。那么,有没有一种办法,可以让我们也能成为一个发明家?
      是的,有这样的一种方法,这就是来自苏联的萃智TRIZ理论。
      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”俄文теории решения изобретательскихзадач 的英文音译Teoriya Resheniya Izobreata-telskikh Zadatch的缩写,其英文全称是Theory of the Solution of Inventive Problems(发明问题解决理论)。在欧美国家也可缩写为TIPS。
      这个理论的发明人叫根里奇•阿奇舒勒(Генрих.Саулович.Альтшуллер) 是苏联的工程师,发明家,科学家,记者和作家,1926年10月15日,生于苏联乌兹别克苏维埃社会主义共和国塔什干,1998年9月24日病逝于俄罗斯彼得罗扎沃茨克。自幼他就表现出了过人的发明创造天赋,但更重要的是,他将发明创造的办法转化为了理论,并在苏联和全世界得以推广,成为让人们掌握发明创造的有力武器。
      阿奇舒勒的一生也充满了传奇。阿奇舒勒在14岁时就获得了首个专利证书,专利作品是水下呼吸器。15岁的时候,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。从1946年开始,经过研究成千上万的专利,发现了发明背后存在的模式并形成TRIZ理论的原始基础。为了验证这些理论,相继做出了多项发明。比如:排雷装置获得苏联发明竞赛的一等奖、发明船上的火箭引擎、发明无法移动潜水艇的逃生方法等等,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。专利局的局长非常喜欢奇思妙想,一次他让阿奇舒勒为他的一个念头想出答案:给困在敌区的士兵找出不用任何外界支援而逃脱的办法。为解决这个问题,阿奇舒勒发明了一种新型武器——一种由普通药物制作的剧毒化学品,这是一项很好的发明,他有幸得到克格勃首领贝利亚的接见。
      1948年12月,担忧因第二次世界大战胜利使得苏联缺乏创新气氛,阿奇舒勒写了一封引来危险的信,信封上写着“斯大林同志亲启”。他向国家领袖指出当时苏联对发明创造缺乏创新精神的混乱状态。在信的末尾他还表达了更激烈的想法:有一种理论可以帮助工程师进行发明,这种理论能够带来可贵的成果并可以引起技术世界的一场革命。是什么促使他给斯大林写那封毁掉他事业并从此改变了他一生的信呢? “我要说的是”,阿奇舒勒说:“我不但自己发明,我还有责任帮助那些想发明创造的人。”
      很多人到他的办公室跟他说:“请看一下这个问题,”他们说,“我解决不了,怎么办?”为了回答这些人,阿奇舒勒查遍了所有的图书馆,哪怕是最初级的有关发明的课本。科学家们声称发明是偶然的结果,或者跟一个人的情绪或血型有关。阿奇舒勒不能接受这种说法——如果还不曾有发明创造法的话,总要有人来做这件事。
      阿奇舒勒将这个想法和他的同学拉菲尔·沙佩罗讲了。沙佩罗也想成为发明家。在当时,阿奇舒勒已经意识到发明只不过是利用一些原则将技术矛盾消除,如果发明者了解并运用这些原理,发明就水到渠成。沙佩罗对这一想法非常感兴趣,并建议他应该给斯大林写信以求得支持,就这样给斯大林写了这封信。
      阿奇舒勒和沙佩罗开始准备,他们在搜索新的方法,研究了所有现在的专利项目,参加发明竞赛,他们还在一次国家发明大赛中获奖。
      在1950年,他们突然得到通知要到格鲁吉亚的第比利斯,他们到达后就被逮捕了。2天后,在贝利亚的一个监狱里审讯开始,他们被指控利用发明技术进行阴谋破坏,被判刑25年。
      “在入狱之前,我只是对单纯的疑虑而困惑。如果我的想法那么重要,为什么别人没有意识到呢?我所有的困惑都因KGB(苏联国家安全部)而烟消云散”,他被捕以后,由于各种恶劣情况的出现,为了保存生命,阿奇舒勒利用TRIZ来做自我保护。
在莫斯科监狱,阿奇舒勒拒绝签署认罪书而被定为“连轴审讯”对象。他被整夜审讯,白天也不允许睡觉,阿奇舒勒明白如果这样下去他的生存无望。他将问题确定为:我怎么才能同时即睡又不睡呢?这项任务看起来很难完成。他被允许的最大的休息是在椅子上睁着眼。这意味着:要想睡觉,他的眼睛必须同时又睁着又闭着,这就容易了。他从烟盒上撕下两片纸,用烧过的火柴头在每片纸上画一个黑眼珠。他的同囚室友将两片“纸眼珠”蘸上口水粘在他闭着的眼睛上。然后他就坐着,冲着牢房门的窥视孔,安然入睡。这样他天天都能睡觉。以至于他的审讯者很奇怪,为什么每天夜里审讯他时他还那么精神。
      最后,阿奇舒勒被转到西伯利亚的古拉格,他在那里每天工作12个小时。想到这样繁重的劳动难以支持下去,他向自己提问:“哪种情况更好些?是继续工作,还是拒绝工作而被监禁起来?”他选择监禁而被转到监狱和罪犯关在一起,这里,求生变得简单多了。他向囚犯们讲了很多他熟记于心的科幻故事,从而他们对他都很友好。
      之后,他又被转到另一个集中营,这里关押着很多高级知识分子(科学家、律师、建筑设计师),他们都在郁郁等死。为了使这些人燃起生之希望,阿奇舒勒开创了他的“一个学生的大学”。每天有12-14个小时,他挨个到每个重新激起生活热情的教授那里去听课,这样他获得了他的“大学教育”。在另一个古拉格集中营瓦库塔煤矿,他每天利用12-14小时开发TRIZ理论。并不断地为煤矿发生的紧急技术问题出谋献策。没有人相信这个年轻人第一次在煤矿工作,他们都认为他在骗人,矿长不想相信是TRIZ理论和方法在帮助解决问题。有一天晚上,阿奇舒勒听到斯大林去世的消息,一年半以后,阿奇舒勒被释放了。在他返回巴库时,他才知道他的母亲因为看不到与儿子重逢的希望而自杀了。
      1956年,阿奇舒勒和沙佩罗合写的文章“发明创造心理学”在《心理学问题》杂志上发表了。对研究创造性心理过程的科学家来说,这篇文章无疑像一枚重磅炸弹。直到那时,苏联和其他国家的心理学家还都在认为,发明是由偶然顿悟产生的——来源于突然产生的思想火花。阿奇舒勒在研究了大量的世界范围的专利后,依赖人类发明活动的结果,提出了不同的发明办法,即发明从对问题的分析以找出矛盾而产生的。研究了20万项专利后,阿奇舒勒得出结论:有1500对技术矛盾可以通过运用基本原理而相对容易地解决。他说:“你可以等待100年获得顿悟,也可以利用这些原理用15分钟解决问题。”
      如果阿奇舒勒的反对者们知道H.阿尔托夫(阿奇舒勒的笔名)所写的奇妙的科幻小说足够支持他的生活费用,而这些小说都是利用TRIZ原理写出来的,他们还能说什么呢?阿奇舒勒就是用他的创造性思想来写这些小说的。1961年,阿奇舒勒写出了他的第一本书《如何学会发明》,在这本书里他嘲笑人们普遍接受的看法,即只有天生的发明家。他批判了用错误尝试法去进行发明。
      1959年,为了使他的理论得到认可,阿奇舒勒向苏联最高专利机构VOIR(苏联发明创造者联合会)写了一封信,他要求得到一个证明自己理论的机会。9年后,在写了上百封信后,他终于得到了回信,信中要求他在1968年12月之前到格鲁吉亚的津塔里举行一个关于发明方法的研讨会。这是TRIZ的第一个研讨会,也是他第一次遇到了认为是他的学生的人。一些年轻的工程师(以后还有很多其他的人)在各自的城市开创了TRIZ学校,成百上千的从阿奇舒勒学校进行过培训的人,邀请他去苏联不同的城市举办研讨会和TRIZ学习班。
      1969年,阿奇舒勒出版了他的新作《发明大全》。在这本书中,他给读者提供了40个创新原则——第一套解决复杂问题的完整法则。苏联TRIZ协会于1989年成立,由阿奇舒勒出任主席。阿奇舒勒1998年9月24日逝世于彼得罗扎沃茨克,享年72岁。
      TRIZ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,解决矛盾是其进化的推动力。它们大致可以分为3类:TRIZ的理论基础、分析工具和知识数据库。其中,TRIZ的理论基础对于产品的创新具有重要的指导作用;分析工具是TRIZ用来解决矛盾的具体方法或模式,它们使TRIZ理论能够得以在实际中应用,其中包括矛盾矩阵、物-场分析、ARIZ发明问题解决算法等;而知识数据库则是TRIZ理论解决矛盾的精髓,其中包括矛盾矩阵 (39个工程参数和40条发明原理)、76个标准解决方法等。
      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地分析问题情境,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。
      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理论体系。TRIZ创新原理是由39个工程参数构成的矛盾矩阵、40个解决技术矛盾的创新原理以及11个解决物理矛盾的分离原理等组成。在运用TRIZ解决问题的过程中,通常先将实际问题转换表达为一个TRIZ问题,然后利用TRIZ的理论和工具来进行求解,获得TRIZ问题的通用解,再根据实际条件的限制,将TRIZ问题的解转化为具体问题的解。(如下图所示)而针对工程中的技术难题,提炼出存在技术矛盾的矛盾对,或物理矛盾,映射到矛盾矩阵的相应位置,即可得到TRIZ理论所推荐的创新原理来创造性的解决技术难题。
      那么,我们就来看看萃智理论有哪些秘密。
 
      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”。技术系统进化法则是在快速变革的过程中,技术系统要素与外部环境之间稳定、重复的关系,了解和掌握技术系统进化的八大法则,会使工程技术人员能够避免系统进化过程中的许多得不偿失的试错,其可以应用于市场需求、定性技术预测、产生新技术、运筹专利布局和选择企业战略制定的时机等,还可以用来解决难题,预测技术系统,是解决创造性问题的有力工具。TRIZ的技术系统八大进化法则分别是:
      -完备性法则:任何产品的创新与进化都在遵循着一定的规律,而要实现其功能,一个完整的技术系统必须包含以下4个部分:动力装置、传输装置、执行装置、控制装置,它们最终的目标是使产品能够达到最理想的功能与状态。例如,一辆马车的动力装置是马;传输装置是车轴;执行装置是车辕和车轮;控制装置是鞭子。 
      -协调性法则:该法则规定有效技术系统存在的必要条件是协调,它主要表现在三方面:①结构上的协调;②各个性能参数的协调;③工作节奏与频率上的协调。如果很好地掌握了协调性法则,就可以让技术系统发挥出最大的功能。这里我们举一个大一点的非技术系统的例子——现代化军事指挥系统,它是由电子计算机、指挥运算程序、通信网络、终端和各分系统之间的接口形成的体系结构,要搞好这个体系运作,没有结构、性能参数、工作节奏上的协调一致是难以想象的。
      -子系统不均衡进化法则:技术系统中的子系统及子系统之间的进化都存在着不均衡的现象,以不同的速率进化,这就导致了技术矛盾的出现和技术系统的进化。例如,CPU作为电脑中的重要子系统,如果没有达到和其它零部件一样先进的水平,也就不能使这台电脑达到理想化的状态。 
      -向微观级进化法则:该法则规定技术系统是沿着其元件分解的大致方向进化的。也就是说,这种技术进化的过程,是由大到小、由宏观系统向微观系统的转化过程。例如,电子元件向微观级的进化是:真空管——晶体管——集成电路;播放器向微观级的进化是:录音机——随身听——便携CD机——mp.3——耳环播放机。 
      -能量传递法则:技术系统要实现其功能,必须保证能量能够从能量源流向技术系统的所有零部件。反之,如果技术系统中的某个零件不能接受能量,就会影响其发挥作用,那么整个技术系统就不能执行其有用功能,或者有用功能作用的发挥就会大打折扣。例如,收音机在金属屏蔽的环境(如在汽车里)中或在地下隧道里就不能够正常收听高质量的广播效果,能量源的传递就会受阻,要解决这一问题,只要在车外加一根天线就可以了。 
      -提高理想度法则:这一法则规定技术系统应当沿着提高理想度的方向进化,贯穿其整个寿命的始终,趋向更加简单、可靠、有效,它是八大技术系统进化法则的首要法则。例如,为了使有限空间的房间变得更加宽敞,可以将原本分散开的衣柜、电视柜、酒柜等家具组合成一套功能齐全而又完整的组合柜。 
      -向超系统进化法则:任何先进的技术系统都会走这样一条路:沿着从简单单系统向两个和多个系统或不同系统混合的方向进化。比如,我们日常所使用的小刀,其功能单一,就是切东西。但是现在我们使用的是一把组合刀,可以从中抽出来的不只是小刀,还有瓶启子、指甲剪子、锥子、餐叉、小齿锯、螺丝刀子、镊子等具有其它功能的工具。这些原来各自独立分离的物品最终形成了一个统一的、却又保留了原来功用的新产品。
      -动态性进化法则:技术系统的发展变化就像生物进化一样存在着一些客观规律,看看我们身边的产品,如测量长度的工具,经历了从刚性直尺到折叠尺、从柔性卷尺到激光测距的进化过程;又如切割工具,经历了从刚性刀子到铰接剪子、从线切割到水切割又到激光切割的进化过程;老师们使用的教鞭,经历了木杆教鞭到伸缩教鞭又到激光教鞭的进化过程……总之,技术系统的进化是朝着柔性、可移动性和可控性方向发展的,这就是动态性进化法则。例如,电脑键盘的发展历程就充分体现了柔性化:普通键盘——可折叠键盘——柔性键盘——液晶键盘——虚拟激光键盘等。再如,楼道里声控灯的使用,居民只要咳嗽一声或者跺一下脚,灯就亮起来了,这种进化就体现了人为控制的作用。 
      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。
      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40个发明原理,分别是:
      1、分离法:a.将物体分成独立的部分。b.使物体成为可拆卸的。c.增加物体的分割程度。例:货船分成同型的几个部分,必要时,可将船加长些或变短些。
      2、提取法:从物体中拆出"干扰'部分("干扰"特性)或者相反,分出唯一需要的部分或需要的特性。与上述把物体分成几个相同部分的技法相反,这里是要把物体分成几个不同的部分。例,一般小游艇的照明和其他用电是艇上发动机带动发电机供给的,为了停泊时能继续供电,要安装一个由内燃机传动的辅助发电机,发动机必然造成噪音和振动。建议将发动机和发电机分置于距游艇不远的两个容器里,用电缆连接。
      3、局部质量改善法: a.从物体或外部介质(外部作用)的一致结构过渡到不一致结构。b.物体的不同部分应当具有不同的功能。c.物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件。例:为了防治矿山坑道里的粉尘,向工具(钻机和料车的工作机构)呈锥体状喷洒小水珠。水珠愈小,除尘效果愈好;但小水珠容易形成雾,这使工作困难。解决办法:环绕小水珠锥体外层再造成一层大水珠。" 
      4、非对称法: a.物体的对称形式转为不对称形式。b.如果物体不是对称的,则加强它的不对称程度。例:防撞汽车轮胎具有一个高强度的侧缘,以抵抗人行道路缘石的碰撞。
      5、组合法:a.把相同的物体或完成类似操作的物体联合起来。b.把时间上相同或类似的操作联合起来。例:双联显微镜组:由一个人操作,另一个人观察和记录。 
      6、一物多用法:一个物体执行多种不同功能,因而不需要其他物体。例:提包的提手可同时作为拉力器(苏联发明证书187964)。
      7、套叠法:a.一个物体位于另一物体之内,而后者又位于第三个物体之内,等等。b.一个物体通过另一个物体的空腔。例:“弹性振动超声精选机”是由两个互相夹紧的半波片构成。其特征是,为了减小精选机的长度和增大它的稳定性,两个半波片制成相互套在一起的空锥体(苏联发明证书186781)。在苏联发明证书0462315中,也采用该解决方案来缩小变压器压电元件输出部分的外形尺寸。在苏联发明证书304027中,金属拉制设备的"玩偶"是由拉模组成。
      8、重量补偿法:a.将物体与具有上升力的另一物体结合以抵消其重量。b.将物体与介质(最好是气动力和液动力)相互作用以抵消其重量。例:“调节转子风力机”转数的制动式离心调节器安在转子垂直轴上。其特征是:为了在风力增大时把转子转速控制在小的转数范围内,调节器离心片做成叶片状,以保证气动制动(苏联发明证书167784)。有趣的是,在发明公式里明显地反映了发明所克服的矛盾.在给定的风力和给定的离心片质量的条件下,获得了一定的转数;为了减少转数(当风力增大时),必须增大离心片质量;但离心片在旋转,很难靠近它。于是矛盾这样消除,使离心片具有形成气功制动的形状,即把离心片制成具有负迎角的翼状。总的设想显面易见:如果需要改变转动物体的质量,而其质量又不能按照一定的要求改变,那么应使该物体成为翼状的,改变翼片运动方向的倾斜角度,便可获得需要方向的附加力。
      9、预先反作用法:如果按课题条件必须完成某种作用,则应提前完成反作用。例:杯形车刀车削方法是:在车削过程中车刀绕自己的几何轴转动。其特征是为了防止产生振动,应预先向杯形车刀施加负荷力,此力应与切削过程中产生的力大小相近,方向相反(苏联发明证书536866)。
      10、预先作用法:a.预先完成要求的作用(整个的或部分的)。b.预先将物体安放妥当,使它们能在现场和最方便地点立即完成所需要的作用。
      11、预先防范法:以事先准备好的应急手段补偿物体的基本可靠性。例:“用等离子束加工无机材料”如光纤,其特征是:为提高机械强度,预先往无机材料上涂敷碱金属或碱土金属的溶液或熔融体(苏联发明证书522150)。还有人事先涂敷可使小裂缝愈合的物质,按苏联发明证书456594的办法,树枝在锯掉之前套上一个紧箍环,树木感知该处有"病",于是向那里输送营养物质和治疗物质,这样,在树枝被锯之前这些物质便积聚起来,锯后锯口会迅速愈合。
      12、等势法:改变工作条件,使物体上升或下降。例:有一种装置不必使沉重的压模升降;这种装置是在压床上安装了带有输送轨道的附件(苏联发明证书264679) 。
      13、逆向运作法:a、不实现课题条件规定的作用而实现相反的作用。b、使物体或外部介质的活动部分成为不动的,而使不动的成为可动的。c.将物体颠倒。例:在研究课题“关于消除灰尘的过滤器”时,苏联发明证书156133中过滤器用两块磁铁制成,在磁铁之间是铁磁粉末。7年之后又有了苏联发明证书319325,它的过滤器是相反的:对液体或气体进行机械清洗的电磁过滤器,它包括有磁场源和颗粒状磁性材料制的过滤元件,其特征是,为降低单位耗电量和提高生产率,过滤元件放在磁场源的周围,以形成外部闭式磁路。
      14、曲化法:a.从直线部分过渡到曲线部分,从平面过渡到球面,从正六面体或平行六面体过渡到球形结构。b.利用棍子、球体、螺旋。c.从直线运动过浑到旋转运动,利用离心力。例:把管子焊入管栅的装置,具有滚动球形电极。
      15、动态法:a、物体(或外部介质)的特性的变化应当在每一工作阶段都是最佳的。b.将物体分成彼此相对移动的几个部分。c.使不动的物体成为动的。例:用带状电焊条进行自动电弧焊的方法,其特征是,为了能大范围地调节焊池的形状和尺寸,把电焊条沿着母线弯曲,使其在焊接过程中成曲线形状(苏联发明证书258490)。
      16、局部超越法:如果难于取得百分之百所要求的功效,则应当取得略小或略大的功效。此时可能把课题大大简化。
      17、多维法:a.如果物体作线性运动(或分布)有困难,则使物体在二维度(即平面)上移动。相应地,在一个平面上的运动(或分布)可以过渡到三维空间。b.利用多层结构替代单层结构。c.将物体倾斜或侧置。d.利用指定面的反面。e.利用投向相邻面或反面的光流。 例: 越冬圆木在圆形停泊场水中存放,其特征是,为了增大停泊场的单位容积,和减小受冻木材的体积,将圆木扎成捆,其横截面的宽和高超过圆木的长度,然后立着放"(苏联发明证书2236318)。
      18、机械振动法:a、使物体振动。b、如果巳在振动,则提高它的振动频率(达到超声波频率)。c.利用共振频率。d.用压电振动器替代机械振动器。e.利用超声波振动同电磁场配合。例:无锯末断开木材的方法,其特征是,为减少工具进入木材的力,使用脉冲频率与被断开木材的固有振动频率相近的工具(苏联发明证书307986)。
      19、周期作用法:a.从连续作用过渡到周期作用(脉冲)。b.如果作用已经是周期的,则改变周期性。c.利用脉冲的间歇完成其他作用。例:用热循环自动控制薄零件的触点焊接方法是基于测量温差电动势的原理。其特征是,为提高控制的准确度,用高频率脉冲焊接时,在焊接电流脉冲的间隔测量温差电动势(苏联发明证书9336120)。
      20、连续有益作用法:a.连续工作(物体的所有部分均应一直满负荷工作)。b.消除空转和间歇运转。例:加工两个相交的圆柱形的孔如加工轴承分离环的槽的方法,其特征是,为提高加工效率,使用在工具的正反行程均可切削的钻头(扩孔器)(苏联发明证书M262582)。
      21、跃过法:高速跃过某过程或其个别阶段(如有害的或危险的)。例:生产胶合板时用烘烤法加工木材,其特征是,为保持木材的本性,在生产胶合板的过程中直接用300~600度的燃气火焰,短时作用于烘烤木材(苏联发明证书338371)。
      22、变害为利法:a.利用有害因素(特别是介质的有害作用)获得有益的效果。b.通过有害因素与另外几个有害因素的组合来消除有害因素。c.将有害因素加强到不再是有害的程度。例:恢复冻结材料的颗粒状的方法,其特征是,为加速恢复材料的颗粒和降低劳动强度,使冻结的材料经受超低温作用(苏联发明证书409938)。
      23、反向联系法:a.进行反向联系。b.如果已有反向联系,则改变它。例:自动调节硫化物沸腾层焙烧温度规范的方法是:随温度变化改变所加材料的流量;其特征是,为提高控制指定温度值的动态精度,随废气中硫含量的变化而改变材料的供给量(苏联发明证书302382)。
      24、中介法:a.利用可以迁移或有传送作用的中间物体。b.把另一个(易分开的)物体暂时附加给某一物体。例:校准在稠密介质由测量动态张力仪器的方法是:在静态条件下装入介质样品及置入样品中的仪器;其特征是,为提高校准精度,应利用一个柔软的中介元件把样品及其中的仪器装入(苏联发明证书354135)。
      25、自我服务法:a、物体应当为自我服务,完成辅助和修理工作。b.利用废料(能的和物质的)。例,一般都是利用专门装置供给电焊枪中的电焊条.建议利用电焊电流工作的螺旋管供给电焊条。"
      26、复制法:a.用简单而便宜的复制品代替难以得到的、复杂的、昂贵的、不方便的或易损坏的物体。b.用光学拷贝(图像)代替物体或物体系统。此时要改变比例(放大或缩小复制品)。c.如果利用可见光的复制品,则转为红外线的或紫外线的复制。例:大地测量学直观教具是一个平面艺术全景。其特征是:为进行地形图像全景测量摄影,教具按视距摄影数据制成,并声地形的有代表性的各点上配备缩微视距尺(苏联发明证书86560)。
      27、替代法:用廉价的不持久性代替昂贵的持久性原则用一组廉价物体代替一个昂贵物体,放弃某些品质(如持久性)。例:一次性的捕鼠器是一个带诱饵的塑料管;老鼠通过圆锥形孔进入捕鼠器,孔壁是可伸直的,老鼠只能进,不能出。
      28、系统替代法:a.用光学、声学、味学等设计原理代替力学设计原理。b.用电场、磁场和电磁场同物体相互作用。c、由恒定场转向不定场,由时间固定的场转向时间变化的场,由无结构的场转向有一定结构的场。d.利用铁磁颗粒组成的场。例:在热塑材料上涂金属层的方法是将热塑材料同加热到超过它的熔点的金属粉末接触,其特征是,为提高涂层与基底的结合强度及密实性,在电磁场中进行此过程(苏联发明证书445712)。
      29、压力法:利用气动和液压结构的原则:用气体结构和液体结构代替物体的固体的部分,如充气和充液的结构,气枕,静液的和液体反冲的结构。例:为使船的推进器轴同螺杆套连接,在轴内作一槽,槽内放一弹性空容器(窄"气袋");如果此容器充进压缩空气,则胀大并将螺杆套挤到推进器轴上(苏联发明证书313741)。一般在这种情况下利用金属连接元件,但同气袋连接相比,后者简易,因为不需要精磨相接平面。此外,这种连接可以消除冲击负荷。此项发明同后来发表的苏联发明证书445611此较,颇为有趣。该项发明是:运输易碎制品(如排水管)的集装箱里面有一个充气囊,使制品在运输中相互靠紧不致撞坏。技术领域虽然不同,但课题和解决方法是绝对相同的。在苏联发明证书249583中,起重机抓斗利用充气元件工作;在苏联发明证书409875中,在锯木装置中利用气囊夹持易碎制品... "气袋"使一个制品紧靠另一个制品,这是典型的物场系统。在该物场系统中,"袋"起着机械场的作用。按照物-场系统发展的一般规则,该场必然会过渡到铁磁场系统,这种过渡确实发生了:在苏联发明证书534351中提议在"气袋"中加入铁磁粉末,利用磁场使物体挤靠紧。
      30、柔化法:a.利用软壳和薄膜代替一般的结构。b.用软壳和薄膜使物体同外部介质隔离。例:充气混凝土制品的成型方法是在模型里浇注原料,然后在模中静置成型。其特征是,为提高膨胀程度,在浇注模型里的原料上罩以不透气薄膜(苏联发明证书339406)。
      31、孔化法:a.把物体作成多孔的或利用附加多孔元件(镶嵌,覆盖,等等)。b.如果物体是多孔的,事先用某种物质填充空孔。例:电机蒸发冷却系统的特征是,为了消除给电机输送冷却剂的麻烦,活动部分和个别绪构元件由多孔材料制成,例如渗入了液体冷却剂的多孔粉末钢,在机器工作时冷却剂蒸发,因而保证了短时、有力和均匀的冷却(苏联发明证书187135)。
      32、改变颜色法:a.改变物体或外部介质的颜色。b.改变物体或外部介质的透明度。c.为了观察难以看到的物体或过程,利用染色添加剂。d.如果已采用了这种添加剂,则采用荧光粉。例;美国专利3425412:透明绷带不必取掉便可观察伤情。
      33、同质化法:同指定物体相互作用的物体应当用同一(或性质相近的)材料制成。例:获得固定铸模的方法是用铸造法按芯模标准件形成铸模的工作腔。其特征是,为了补偿在此铸模中成型的制品的收缩,芯模和铸模用与制品相向的材料制造(苏联发明证书456679)。
      34、自生自弃法:a.已完成自己的使命或已无用的物体部分应当剔除(溶解.蒸发等)或在工作过程中直接变化。b.消除的部分应当在工作过程中直接再生。例:检查焊接过程的高压区的方法是向高温区加入光导探头。其特征是,为改善在电弧焊和电火花焊接过程中检查高温区的可能性,利用可熔化的探头.它以不低于自己熔化速度的速度被不断地送人检查的高温区(苏联发明证书N433397) 。
      35、性能转换法:这里包括的不仅是简单的过渡,例如从固态过渡到液态,还有向"假态"(假液态)和中间状态的过渡,采用弹性固体。例:联邦德国专利1291210“降落跑道的减速地段”,建成"浴盆"形式,里面充满粘性液体,上面再铺上厚厚一层弹性物质。
      36、形状改变法:利用相变时发生的现象,例如体积改变,放热或吸热。例:密封横截面形状各异的管道和管口的塞头,其特征是,为了规格统一和简化结构,塞头制成杯状,里面装有低熔点合金,合金凝固时膨胀,从而保证了结合处的密封性(苏联发明证书319806)。
      37、热膨胀法:a.利用材料的热膨胀(或热收缩)。b.利用一些热膨胀系数不同的材料。例:苏联发明证书463423:温室盖用铰链连接的空心管制造,管中装有易膨胀液体。温度变化时,管子重心改变,目此管子自动升起和降落。当然,还可以利用双金属薄板固定在温室盖上。
      38、逐级氧化法:a.用富氧空气代替普通空气。b.用氧气替换富氧空气。c.用电离辐射作用于空气或氧气。d. 用臭氧化了的氧气。e. 用臭氧替换臭氧化的(或电离的)氧气。例:利用在氧化剂媒介中化学输气反应法制取铁箔。其特征是,为了增强氧化和增大铁箔的均一性,该过程在臭氧媒质中进行(苏联发明证书261859)。
      39、惰性环境法:a、用惰性介质代替普通介质。b.在真空中进行某过程。该技法与上述技法正好相反。例:"预防棉花在仓库中燃烧”的方法,其特征是,为提高棉花贮存的可靠性,在向贮存地点运输的过程中用惰性气体处理棉花 (苏联发明证书270170)。
      40、混合材料法:由同种材料转为混合材料。例:在热处理时,为保证规定的冷却速度,采用介质做金属冷却剂,其特征是,冷却剂由气体在液体中的悬浮体构成(苏联发明证书187060)。
      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。
 
      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。 
 
      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。
 
      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。 
 
      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。
 
      物-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。
 
      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。
      TRIZ理论的基本哲理包括以下6条: 
      1、 所有的工程系统服从相同的发展规则。这一规则可以用来研究创造发明问题的有效解,也可用来评价与预测如何求解一个工程系统(包括新产品与新服务系统)的解决方案。
      2、 像社会系统一样,工程系统可以通过解决冲突(Conflicts)而得到发展。 
      3、 任何一个发明或创新的问题都可以表示为需求和不能(或不再能)满足这些需求的原型系统之间的冲突。所以,“求解发明问题”与“寻找发明问题的解决方案&
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