4.3 TRIZ及其体系结构
4.3.1 TRIZ
苏联发明专家Genrich S Altshuller及一批研究人员，经过多年的努力提出及创建了发明问题解决理论（TRIZ）。TRIZ是发明问题解决理论俄文“теориирешенияизобретательскихзадач”词头ТРИЗ转换成拉丁字母的专门用语，其英文缩写为TIPS（Theory of Inventive Problem Solving）。该理论是Altshuler等人自1946年开始，在研究世界各国大量高水平专利基础上，提出的具有完整体系的发明问题解决理论。其核心是发明问题解决的过程、支持工具及可用资源等，使设计者或问题解决人员能运用前人不同领域创新的知识和经验，能够快速高效地解决自己的问题。
Savransky认为TRIZ是基于知识的、面向人的、发明问题解决系统化的方法学。
1）TRIZ是基于知识的方法
● TRIZ是解决发明问题的启发式方法的知识。这些知识是从全世界范围内的专利中抽象出来的，TRIZ是为数不多的基于产品进化趋势的客观启发式方法。
● TRIZ大量采用自然科学及工程中的效应知识。
● TRIZ利用出现问题领域的知识。这些知识包括技术本身、相似或相反的技术或过程、环境、发展及进化。
2）TRIZ是面向人的方法
TRIZ中的启发式方法是面向设计人员的，不是面向机器的。TRIZ理论本身是基于将系统分解为子系统、区分有益及有害功能的实践，这些分解取决于问题及环境，本身就具有随机性。计算机辅助创新软件仅起支持的作用，而不能完全代替设计人员。TRIZ为处理这些随机问题的设计人员们提供了方法与工具。
3）TRIZ是系统化的方法
● 在TRIZ中，问题的分析采用了通用及详细的模型，该模型中问题的系统化知识是重要的。
● 解决问题的过程已系统化，设计人员可以方便地应用已有的知识。
4）TRIZ是发明问题解决理论
● 为了取得创新解，需要解决设计中的冲突，但解决冲突的某些步骤是不知道的。● 未知所需要的情况往往可以被虚构的理想解代替。
● 理想解可通过环境或系统本身的资源获得。
● 理想解可通过已知的系统进化趋势推断。
4.3.2 TRIZ体系结构
TRIZ通过由若干工具支持的系统化、结构化思维过程与方法定义问题、分析问题和解决问题，避免解决问题过程中烦琐的试验究错，最大限度地应用前人在不同领域实现创新的知识，指导设计人员或发明人突破原有惯性思维、循序渐进得解决问题，提高解决问题的成功率、质量与效率。
TRIZ体系包含丰富的定义问题、分析问题及解决问题的方法。定义问题的方法主要有有理想解与最终理想解；分析问题工具包括九窗口分析、冲突分析、物质—场分析、资源分析等方法；解决问题方法或工具包括需求进化定律、技术进化理论、技术成熟度预测、冲突解决原理、76个标准解、效应原理、发明问题解决算法（ARIZ）等。这些方法有序的集合即构成了TRIZ理论体系，如图4-5所示。
图4-5 TRIZ体系结构
1）TRIZ分析方法
TRIZ中有九窗口分析、冲突分析、物质—场分析、资源分析等方法，主要用于模型建立、分析和转换，以发现并确定问题。
● 九窗口分析：以时间与空间分别为横轴与纵轴，考察系统、超系统与子系统的现在、过去与将来的九种状态，以便发现问题。
● 冲突分析：发现冲突、解决冲突、实现创新是TRIZ的基本思想。冲突分析是建立各种模型，如物质—场模型、QFD（质量功能布置）模型、TOC（约束理论）模型，通过模型确定冲突是否存在。
● 物质—场分析：Altshuller提出了面向系统功能的物质—场（Substance-Field）描述方法与模型。物质—场分析是TRIZ理论中的一种分析工具，它将所有功能分解为两种物质与一种场，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，并通过场“作用”的有无、强弱等发现问题。
● 资源分析：TRIZ中的资源指的是系统内部或外部一切可用资源的总称。资源的有效利用是提高系统理想化水平的关键。资源分析是确定可用资源，实现低成本创新的方法。
2）TRIZ解决问题方法
TRIZ中包括需求进化定律、技术进化理论、技术成熟度预测、冲突解决原理、76个标准解和效应原理等方法。这些方法是在分析人们创新的经验和大量专利的基础之上发展起来的。下面对几个重点内容详细叙述一下。
● 技术进化理论：技术进化理论包括需求预测、技术成熟度预测、技术进化定律。这些方法能够分析当前技术所处阶段，防患于未然。如技术进化定律指导设计人员通过技术进化路线，发现未来技术发展的潜力状态并产生具有商业价值的创意。
● 冲突解决原理：Altshuller认为发明问题的原理一定是客观存在的，如果掌握这些原理，不仅可以提高发明的效率、缩短发明的周期，而且能使发明问题更具有可预见性。通过对大量的专利进行研究、分析、总结，归纳出TRIZ中最重要的、具有普遍用途的40个发明原理，用于指导TRIZ使用者找出创新的解决方案，每一种解决方案都是一个创意，应用这些创意可以使系统产生特定的变化以消除冲突。
● 76个标准解：标准解法是Altshuller于1985年创立的，用于解决基于技术系统进化模式的标准问题，这些标准解共有76个，按照目标被分为5级，各级中解法的先后顺序反映了技术系统必然的进化过程和进化方向。标准解法既是TRIZ高级理论的精华，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。
● 效应原理：效应原理是应用知识库转换并实现预期的功能，该库包含数理化等不同学科中的科学原理，是TRIZ中最常使用的一种工具。应用科学效应应遵循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个科学效应。对于一个给定的功能求解难题，运用物理、化学和几何等效应可使解决方案更理想和简单地实现。
虽然TRIZ中已有很多成熟方法并在世界各国的工业界得到了成功应用，但TRIZ本身并不完善，理论界不断地进行相关基础理论研究使其更适应工业界的要求。