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TRIZ理論的基本內容創新等級
發布日期:2009-09-29 瀏覽次數: 信息來源: 黑龍江省科技廳

TRIZ理論的基本內容
創新等級

    當阿奇舒勒對250萬個專利進行研究時,發現可以根據創新程度的不同,將這些專利技術解決方法分為5個“創新等級”。


    第1級:技術系統的簡單改進,所要求技術在系統相關的某行業范圍內(32%); 
    第2級:包括技術矛盾解決方法的發明,要求系統相關的不同行業知識(45%); 
    第3級:包含物理矛盾解決方法的發明,要求系統相關行業以外的知識(18%); 
    第4級:包含突破性解決方法的新技術,要求不同科學領域知識(4 %); 
    第5級:新現象的發現(1%)。(括號中的為占總專利比重。) 


    對于第1級阿奇舒勒認為不算是創新,而對于第5級,他認為“如果一個人在舊的系統還沒有完全失去發展希望時,就選擇一個完全新的技術系統,則成功之路和被社會接受的道路是艱難而又漫長的。因此發明幾種在原來基礎上的改進是更好的策略”。他建議將這兩個等級排除在外,TRIZ工具對于其他3個等級創新作用更大。一般來說,等級2,3稱為“革新(Innovative)”,等級4稱為“創新(Inventive)”。


    理想化發明創造是有級別的,級別越高,創新設計的過程越困難,則產品的市場競爭力越強。高級別產品的發明不僅需要設計人員自身的素質,更需要行業以外或全人類的已有研究成果。企業要不斷地吸收不同行業的知識創新成果,并在自己的產品中應用,以永遠保持企業的市場競爭力。發明創造的理想狀態是理想解的實現,盡可能使企業的產品接近于其理想解是產品創新的指導思想。確定所設計產品的理想解是設計人員綜合素質的體現。


    把所研究的對象理想化是自然科學的基本方法之一。理想化是對客觀世界中所存在物體的一種抽象,這種抽象客觀世界既不存在,又不能通過實驗驗證。理想化的物體是真實物體存在的一種極限狀態,對于某些研究起著重要作用,如物理學中的理想氣體、理想液體,幾何學中的點與線等。在TRIZ中理想化是一種強有力的工具,在創新過程中起著重要作用。


    TRIZ理論,在解決問題之初,首先拋開各種客觀限制條件,通過理想化來定義問題的最終理想解(ideal final result,IFR),以明確理想解所在的方向和位置,保證在問題解決過程中沿著此目標前進并獲得最終理想解,從而避免了傳統創新涉及方法中缺乏目標的弊端,提升了創新設計的效率。如果將TRIZ創造性解決問題的方法比做通向勝利的橋,那么最終理想解就是這座橋的橋墩。 


    在大森林里有一個溶洞,這個洞又高又大,里面一個洞套著一個洞,村里的人發現了它,準備把它開發成旅游勝地。為了能夠詳細地向游人介紹這個溶洞,村里人想測量一下這個溶洞中各個洞的高度。要求既不能影響溶洞的環境,而且要注意不花費村民的大量經費,方法也要簡單易行才好。請問你能找到一個又好又簡單的方法么?請考慮理想化的要求。 

    答案就是用氫氣球來測量溶洞的高度,這樣既不損壞周圍的環境,而且經濟、簡單。 


    理想化是科學研究中創造性思維的基本方法之一。它主要是在大腦之中設立理想的模型,通過思想實驗的方法來研究客體運動的規律。一般的操作程序為:首先要對經驗事實進行抽象,形成一個理想客體,然后通過想象,在觀念中模擬其實驗過程,把客體的現實運動過程簡化和升華為一種理想化狀態,使其更接近理想指標的要求。


    理想化方法最為關鍵的部分是思想實驗,或稱理想實驗。它是從一定的原理出發,在觀念中按照實驗的模型展開的實驗結論。思想實驗是形象思維和邏輯思維共同作用的結果,同時也體現了理想化和現實性的對立統一。誠然,思想實驗還不是科學實踐活動,它的結論還需要科學實驗等實踐活動來檢驗,但這并不能否認思想實驗在理論創新中的地位和作用。新的理論往往與常識相距甚遠,人們常常為傳統觀念所束縛,不易走向理論創新,因此,借助于思想實驗來進行理論創新以及對新理論加以認同,不失為一種有效的手段。


    理想化方法的另一個關鍵部分是如何設立理想模型。理想模型建立的根本指導思想是最優化原則,即在經驗的基礎上設計最優的模型結構,同 時也要充分考慮到現實存在的各種變量的容忍程度,把理想化與現實性結合起來。理想中的優化模型往往具有超前性,這是創新的標志。但是,超前性只有在現實條件所容許的情況下,其模型的構造才具有可行性。應當指出的是,理想模型的設計并不一定非要遷就現實的條件,有時候也需要改造現實,改變現實中存在的不合理之處,特別是需要徹底扭轉人們傳統的落后的思維方式和生活方式,為理想模型的建立和實施創造條件。


    科學歷史上,很多科學家正是通過理想化獲得劃時代的科學發現的,著名的有伽利略、牛頓、愛因斯坦、盧瑟福等。伽利略注意到,當一個球從一個斜面上滾下又滾上第2個斜面上時,球在第2個斜面上所達到的高度同在第1個斜面上達到的高度近似相等。他斷定這一微小差異是由摩擦而產生的結果,如果摩擦消失,那么第2次的高度完全等于第1次的高度。他又推想,在完全沒有摩擦的情況下,不管第2個斜面的傾斜度多么小,它在第2個斜面上總要達到相同的高度。如果第2個斜面的斜度完全消除,那么球從第1個斜面滾下來之后,將以恒速在無限長的平面上永遠不停地運動下去。當然,這個實驗是一個理想實驗,無法真實地操作,因為摩擦力永遠也不會被消除,也無法找到和制作一個無限長的平面。伽利略是理想實驗的先驅,后來牛頓把伽利略的慣性原理確立為動力學第一定律,即慣性定律。


    牛頓繼承了伽利略的傳統,在思索萬有引力問題時也設計了一個著名的理想實驗:拋物體運動實驗。一塊石頭投出,由于自身重力,被迫離開直線路徑,如果單有初始投擲,理應按直線運動,但其卻在空中描出了曲線,最終落在地面上。投擲的速度越大,它落地前走得越遠。于是,我們可以假設當速度增到如此之大,在落地前描出1, 2, 5, 100, 1 000千米長的弧線,直到最后超出了地球的限度,進入空間永不觸及地球。這個實驗在當時的物質條件下是無論如何不能實現的。牛頓在真實的拋體運動的基礎上,發揮思維的力量把拋物體的速度推到地球引力范圍之外。愛因斯坦是20世紀卓越的理想實驗大師。愛因斯坦的狹義相對論源于追光理想實驗。愛因斯坦創建廣義相對論的突破口為等效原理,亦源于理想實驗。


    盧瑟福的原子有核模型是科學史上最著名的理想模型之一。1907年,盧瑟福為了驗證導師的原子模型,建議研究生觀察鐳發射出的高速α粒子穿過薄的金屬箔片后的偏轉情況,結果出人意料。盧瑟福以α粒子實驗為事實根據,發揮思維的力量建立起類似太陽系結構的原子有核模型,開創了原子能時代。 


    TRIZ的一個基本觀點是“系統是朝著不斷增加的理想狀態進化的”。技術系統理想狀態包括3個方面內容:①系統的主要目的是提供一定功能。傳統思想認為,為了實現系統的某種功能,必須建立相應的裝置或設備;而TRIZ則認為,為了實現系統的某種功能不必引入新的裝置和設備,而只需對實現該功能的方法和手段進行調整和優化。②任何系統都是朝著理想化方向發展的,也就是向著更可靠、簡單有效的方向發展。系統的理想狀態一般是不存在的,但當系統越接近理想狀態,結構就越簡單、成本就越低、效率就越高。③理想化意味著系統或子系統中現有資源的最優利用。

 

    技術系統的主要目的是提供一定功能。傳統思想認為“為了得到這樣和那樣的功能,就必須建立這樣和那樣的裝置或設備。”TRIZ則認為“為了得到這樣和那樣的功能,而不對系統引入新的裝置和設備。” 


    任何技術系統都是朝著理想化發展,也就是更為可靠、簡單、有效。理想系統是不存在的,但當技術系統越接近理想狀態時就越簡單、成本越低效率也更高。理想化也意味著系統或子系統中現有資源的最大化利用。


 
 
 
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