1 介绍

    二战以后，美国品质优良、技术先进的产品充实了全世界，但是二十世纪七十年代的石油危机，使得美国在许多与石油相关的廉价产品上，输给了欧洲和亚洲的竞争对手。美国的创新技术不再具有优势。

    二十世纪九十年代以后美国的工业开始复苏，尤其在汽车工业，这主要得益于这些工业受到了许多日本质量控制方法的影响，这些质量控制方法使帮助美国的工业产品提高了质量、降低了成本，并重新赢得了客户，随着美国产品质量的差距和日本产品越来越小，美国就开始寻找新的方法来增加客户满意度、提高产品质量、降低成本、加快产品面市时间，在美国被称为“更快、更好、更便宜”。

    但是有太多的设计开发手段去实现这种新创新思想，例如质量功能展开（QFD） 是告诉我们要解决什么问题而不是怎么去解决问题。树状图法，要求是有经验的设计师，也许是要某一领域的专家，如果一个材料工程师要找一种防潮材料时，他只会去寻找橡胶材料。于是这样一种超越工程师经验的方法，应该如何去解决呢？利用TRIZ，这样工程师就可以在非自己专长的领域去探索设计方法。

    Rockwell汽车分部面临一个大问题，他们在设计高尔夫手推车的刹车时要输给日本的竞争对手了，由于Rockwell 和日本的对手都是汽车行业，他们都在重新设计一种运用更小的零件来组装的刹车系统。在TRIZ，这种解决方案是在一种被称为“心理惯性”的物场内，这很自然就会让人们用他们的经验去解决，而不会超越这种局限。利用TRIZ方法，这个问题的解决方法是重新设计两轮车的刹车系统，用更大的零件，但整个产品的零件数量由十二个降为四个，成本降低50%。

2 TRIZ 历史

    人们通常面临两类问题：一类是知道一般的解决方法，一类是不知道解决方法。有解决方法的通常可以通过查找书籍、技术文献或相关专家提供信息来解决。假定我要设计一种车床，但只要低速100rpm 的电机就够了，但大多数的交流电机都是高速3600rpm 的，那么问题就是如何降低电机的速度，解决方案是用齿轮箱或变流器，于是就设计特定尺寸、重量、转速、扭矩的齿轮箱等等，来解决问题。

    发明问题另一类问题是没有解决方法的，这被称为发明问题，也许有矛盾对立体的要求。早在四世纪时，一个埃及的科学家提出要建立一种启发式科学来解决发明问题，在现代，发明问题的解决被归入与洞察力和创新能力相关的心理学，通常用到的方法就是头脑风暴、尝试法。由于问题非常复杂，那么尝试的次数就要很多，如果解决方法是某一领域的经验的话，则尝试的次数就会少一些，但是如果在某一领域找不到解决方法的话，发明者就要到其他领域支找了，那么这种尝试的数量就很大了，并且要求发明者掌握心理学知识象头脑风暴、直觉知识和创造力。紧接着问题就来了，直觉和经验是很难在一个组织中传授给别人的。这就导致了被称为心理惯性的现象，发明被局限在某种经验，在新概念设计时不会有多种解决方法。如果我们要克服心理惯性，就必须博览科学和技术知识，但经过研究我们发现好的发明方法往往超出了发明家的经验。

2.1 TRIZ 之父——Genrich S. Altshuller

    一种更好的不是在心理学而是在技术层面的发明方法由前苏联发明家Genrich S.Altshuller, 生于1926 。他在14岁时就创造了他的第一个发明，潜水呼吸器，二十纪四十年代，他凭借其爱好作为一个专利专家供职于苏联海军，他的工作就是帮助发明家应用他们的专利，然而他常被要求一起去解决问题，于是好奇心驱使他去研究标准的解决问题的方法。他发现心理学方法已经不适应二十世纪的发明了，Altshuller 认为发明理论必须满足以下条件：

    a. 自成体系统并程序化

    b. 指导人们在很多方法中直接到理想的发明方法

    c. 可重复和可靠的非心理学的方法

    d. 能直接访问发明知识库

    e. 能添加发明知识到知识库中

    f. 熟悉足够多的发明家的发明方法的思路此后几年中，Altshuller 研究了 200,000 份发明专利，专门研究发明家解决发明问题的方法，这其中只有40,000 份是有发明方法的，其他都是改进。Altshuller 更清晰地定义了一个发明问题的解决方法并由此引起的另外的一个问题。例如要增加金属板的强度就要以牺牲重量为代价，一般发明家是在几个特征之间进行折衷，但这不能得到合理的解决方案。在专利的研究中，Altshuller 发现许多发明是消除或解决矛盾而不是去找折衷方法。

    Altshuller 以新颖的方式对专利进行分类，而不是传统的分类方法，并把主题词去掉以使发明问题解决的过程展现在世人面前。他也发现经常同一个问题被一次又一次地解决，用的是四十条基本发明原则中的一条。如果以后的发明家具有这种方法以后，就可以更快更有效地进行发明。

    在1960s 和1970s, 他将解决方法分为五级：

    一级常规设计问题，由专业领域有名的方法进行解决，无需发明，大约有32% 的方法是在这一级。

    二级对现有系统进行改进，由工业领域知名的方法加以解决。

    三级对现有系统进行根本性改造，由工业领域以外的知名方法加以解决，主要是解决矛盾，大约有18% 的方法在这一级。

    四级利用新的方法对现有的系统功能进行升级换代，这类方法往往在更多的是在科学领域而非技术领域。大约有4%的方法在这一级。

    五级以科学发现或独创的发明为基础的全新的系统，这一级方法只占1%。他也指出了在每一级成功的方法上，当每一种解决问题的方法找到前，都需要大量的知识及更多的相应的解决方法。他的方法总结在一个表一中表一发明方法的级别:

    例如，用人造金刚石来做刀具时会存在一些肉眼看不见的裂缝，这个问题是由于传统的金刚石切割方法就会导致这些裂缝的产生，这些看不见的裂缝要到使用中才能被发现。那么需要解决的是沿着金刚石的自然裂缝进行切割，而不产生新的破坏的方法。新的方法取自于一种在食品罐装行业中去除辣椒籽的方法，辣椒首先被放在密封容器中，加压至8个大气压，辣椒皮在茎干处被压破，接着急速减压，辣椒籽就会从压破的喷出来。这种方法被用到金刚石上就把它沿着自然裂缝处分割开。Altshuller 从这些专利中抽取了问题、矛盾和解决方法放到了TRIZ中去。

3 TRIZ: 发明问题解决理论

    TRIZ 中有一系列的原则，其中一条是增加有用度，它是由所有有利于系统的所有有利部分Ui相加除以所有对系统有害的部分Hj之和。理想的系统是存在的都是有利的部分而无有害的部分。这一观点对于工程师而言就是要不断追求有利部分的最大值，而降低劳动力成本、原材料成本、能源损耗等不利部分，一般而言人们总是在有利部分和有害部分之间寻求折衷的方法来解决矛盾，而增加有用度原则则是要求工程师去除或解决矛盾，最终的结果是对产品有益的功能都保留而有害的功能都去除。由机械式手表向电子式手表的升级革命就是增加有用度的很好的实例。