技术冲突与发明问题解决理论的进展与应用

    随着市场竞争的日益加剧，对产品开发速度的要求越来越快。技术系统的进化速度已成为现代经济竞争的焦点。与10年前相比，一方面，新产品占有市场的进程正在加快，而新产品成为老产品的市场寿命也在缩短。花费较长时间开发新产品既是陈旧的观念，又是竞争中被淘汰的潜在危机.另一方面，许多设计人员只知提高产品的性能，但不知提高产品的级别。面对产品一个特征参数的改进带来对另一特征参数产生的负面影响所引起的技术冲突，设计人员只能按照传统的设计方法，采用折衷法解决设计中的冲突，但折衷解通常不是创新解。因此设计人员不知或不会同时满足冲突双方需求的解法是造成上述局面的关键。
   
    在新产品或工艺的开发策略中，TRIZ是当今世界公认的正确、高效的技术创新理论，TRIZ是俄文缩写，即TIPS(theory of inventive problem solving)—发明问题解决理论，由前苏联著名发明家G. Altshuller创立，其核心是技术系统进化原理。根据TRIZ理论，技术系统进化速度将随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技术系统进化的深层次冲突。
   
    TRIZ在前苏联解体以前曾有过神奇的传说.美国、德国等西方国家惊异于前苏联在军事、工业等方面的创造力，围绕着被称为“点金术”的TRIZ展开惊心动魄的间谍战，但强大的克格勃使欧美国家只能望“术”兴叹。前苏联解体后，TRIZ随其研究人员移居国外而真相大白，并迅速在各大企业、研发机构中推广。如今它已在全世界广泛应用，并创造出成千上万项重大发明。
   
    本文主要介绍TRIZ的产生与进展，冲突及分类，冲突的一般化，发明原理及工程应用。

1 TRIZ的创立与进展
   
    TRIZ的研究始于1946年，由G. Altshuller领导的研究机构持续调查了50年，按照创新原则分析了世界上近250万件高水平发明专利，按照创造力水平进行分类，归纳出3个主要发现。①在工业和科学界的某些问题和解决方案重复出现;②某些技术发展模式在工业和科学界中重复出现;③大量的创新采用了其他领域获得进展的科学成果。
   
    在综合、总结多学科领域的原理和法则的基础上，研究提出消除冲突的发明原理，建立消除冲突的基于知识的逻辑方法，创立了TRIZ体系，其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，即任何领域的产品改进完善、技术变革创新和生物系统进化均具有共同之处，都存在着产生、生长、成熟、衰老、灭亡的进化过程，是有规律可循的。TRIZ正是这些规律的归纳、综合和总结。
   
    TRIZ体系包括:①技术系统的进化模式;②发明问题解决算法;③发明原理;④冲突表;⑤分离原理;⑥物质场分析;⑦标准解;⑧技术效果和现象。
   
    运用TRIZ，可大大加快人们创造发明的进程并能获得高质量的创新产品，掌握TRIZ规律，就可能动地进行产品设计并能预测产品的未来发展趋势。

2 冲突及分类

    2.1设计中的冲突
   
    产品是功能的实现。任何产品都包含一个或多个功能，为实现这些功能，产品需要由具有相互关系的多个零部件组成。为提高产品的市场竞争力，需要不断对产品进行改进设计.当改变某个零部件的设计，即提高产品某方面性能时，会影响到与被改进设计零部件相关联的零部件，结果可能使产品或系统另一些方面性能受到影响。如果这些影响是负面影响，则表明设计出现了冲突。
   
    TRIZ的核心是解决冲突。即概念设计的新解具有双面需求:“既改进系统中的一个零部件或性能的同时，不能对系统或相邻系统中的其它零部件性能造成负面影响”。

    2.2冲突的分类
   
    冲突分为物理冲突和技术冲突两类。
   
    物理冲突是指为了实现某种功能，一子系统或元件应具有一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性。如:一子系统中有用功能的加强同时导致该子系统中有害功能的加强;一子系统中有害功能的降低同时导致该子系统中有用功能的降低。
   
    技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引人或有害效应的消除导致一个或几个子系统或整个系统变坏。技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。如:在一子系统中引人一有用功能，导致另一子系统产生一有害功能，或加强了己存在的另一有害功能;消除一有害功能导致另一子系统有用功能变坏;有用功能的加强或有害功能的减弱使另一子系统或整个系统变得太复杂。

3 技术冲突解决类型
   
    技术冲突可用图1表示。特征参数A与特征参数B构成一对技术冲突，两个参数各自向好的趋势发展均以对方向坏的趋势发展为代价，因此图中曲线称为等设计能力曲线。

    技术冲突传统设计策略的解法是在等设计能力曲线上找出一个解决冲突的折衷点C。而TRIZ的策略是要消除冲突。两种解法的区别如图2所示。
   
    TRIZ所得到冲突的解分为两类:离散解彻底消除了技术冲突，或新解使得原有技术冲突不再存在;连续解使新解部分消除了冲突，但其余冲突仍然存在。这一系列存在的其余冲突称为冲突链，如图2中的一系列虚线n所示。