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1.3.2 TRIZ的體系結構

任何問題的解決過程都包含兩部分:問題分析和問題解決。成功的創新經驗表明,問題分析和系統轉換對于解決問題都是非常重要的。因此,TRIZ包含用于問題分析的分析工具、用于系統轉換的基于知識的工具和理論基礎。

技術系統的進化模式或定律是TRIZ的基礎。這些模式包含用于工程系統進化的基本規律,理解這些模式可以增強人們解決問題的能力。

TRIZ分析工具包含ARIZ算法、物質-場分析、沖突分析和功能分析,這些工具用于問題模型的建立、分析和轉換。它們并不是要利用存在問題的產品的每一條信息,而是用一種特殊的方式,如沖突、物質-場模型或功能模型來表示一個問題。

(1)物質-場分析 G.S.Altshuller對發明問題解決理論的貢獻之一是提出了功能的物質-場(Sublance feld)描述方法與模型。其原理為所有的功能都可分解為兩種物質及一種場,即一種功能由兩種物質及一種場三個元件組成。產品是功能的一種實現,因此可用物質-場分析產品的功能。

(2)ARIZ算法 ARIZ(Algorithm for Inventive Problem Solving)稱為發明問題解決算法,它是TRIZ的一種主要工具,是發明問題解決的完整算法,該算法采用一套邏輯過程逐步將初始問題程式化。該算法特別強調沖突與理想解的程式化,一方面技術系統向著理想解的方向進化,另一方面如果一個技術問題存在沖突需要克服,該問題就變成一個發明問題。應用ARIZ取得成功的關鍵在于沒有理解問題的本質前,要不斷地對問題進行細化,一直到確定了物理沖突。該過程及物理沖突的求解已有軟件支持。

(3)功能分析 功能分析的目的是從完成功能的角度而不是從技術的角度分析系統、子系統和部件。該過程包括裁剪,即研究每一個功能是否必需,如果必需,系統中的其他元件是否可完成其功能。設計中的重要突破、成本或復雜程度的顯著降低往往是功能分析及裁剪的結果。

TRIZ包含基于知識的工具:40條發明原理、76個標準解和效應知識庫。這些工具是在積累人類創新經驗和大量專利的基礎之上發展起來的。基于知識的工具與分析工具的不同之處在于:基于知識的工具指出解決問題的過程中系統轉換的方式,而分析工具用于改變問題的描述。

(1)40條發明原理 用于指導TRIZ使用者找出用于創新的解決方案。每一種解決方案都是一個建議,應用該建議可以使系統產生特定的變化,以消除技術沖突。在解決大約1250項已知沖突時,沖突矩陣會推薦應當考慮的原理。

(2)76個標準解 用于解決基于技術系統進化模式的標準問題。按照目標,這些標準解被分為5類,分類中解的順序反映出技術系統的進化方向。要使用這些工具,必須先確定問題的類別(基于物質-場模型),然后再選定一系列標準解。這些標準解會建議采用哪一種系統變換來消除存在的問題。

(3)效應知識庫 該知識庫是TRIZ中最容易使用的一種工具。在對其進行研究的早期階段,G.S.Altshuller就已驗證:對于一個給定的難題,運用各種物理、化學和幾何效應可以使解決方案更理想和簡單,而要實現這一點,必須開發出一個大型的知識庫。要使用效應知識庫,必須先選定一項系統要實現的適當功能,然后知識庫會提供一些可選擇方案來轉換功能。

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