作为一种方法学，TRIZ对新设计与改进设计，在概念设计阶段为设计者提供了过程模型、工具与方法（檀润华，2002）。

发明问题解决理论的核心是技术系统进化原理。按照这一原理，技术系统一直处于进化之中，解决冲突是其进化的推动力。

3.1.2.1 产品进化理论

TRIZ中的产品进化理论将产品进化过程分为四个阶段：婴儿期、成长期、成熟期和退出期。针对不同阶段，提出了相应的技术发展策略。它还研究了产品进化模式、进化定律与进化路线。沿着这些路线，设计者可较快地取得设计中的突破。

通过对大量专利的分析，阿奇舒勒发现产品通过不同的技术路线向理想解方向演化。他提出了八条产品进化定律：

定律1：组成系统的完整性定律。一个完整的系统必须由四部分组成：能源装置、执行机构、传动部件和控制装置

定律2：能量传递定律。技术系统的能量从能源装置到执行机构，传递效率向逐步提高的方向进化。

定律3：交变运动和谐性定律。技术系统向着交变运动与零部件自然频率相和谐的方向进化。

定律4：增加理想化水平定律。技术系统向增加其理想化水平的方向进化。

定律5：零部件的不均衡发展规律。虽然系统作为一个整体在不断改进，但零部件的改进是单独进行的、不同步的。

定律6：向超系统传递的定律。当一个系统自身发展到极限时，它向着变成一个超系统的子系统方向进化，通过这种进化，原系统升级到一种更高水平。

定律7：由宏观到微观的传递定律。产品所占空间向较小的方向进化。

定律8：增加物质—场的完整性定律。对于存在不完整物质—场的系统，向增加其完整性的方向进化。

20世纪90年代，美国Ideation International Inc.的专家们，将阿奇舒勒的产品进化四个阶段和产品进化八定律发展成为技术系统进化的八种模式：

模式1：技术系统的生命周期为出生、成长、成熟、退出。

模式2：增加理想化水平。

模式3：系统的不均衡发展导致冲突的出现。

模式4：增加动态性和可控性。

模式5：通过集成以增加系统功能。

模式6：部件的匹配与不匹配交替出现。

模式7：由宏观系统向微观系统进化。

模式8：增加自动化程度，减少人的介入。

前面谈到的和谐管理理论中的系统优化路径之一是“消减不确定性”，与这里的模式8——减少人的介入是相通的。对于技术系统而言，减少人的介入除了为了消减人的不确定性，当然也就增加了系统的可靠性之外，还有另外一个重要的原因，就是超越人的能力。所以，更先进技术的应用、自动化程度的增加，不仅可以提高系统的可靠性，还可以提高系统的效率，甚至完成由人本身不可能完成的任务。所以，从技术系统演化来说，“减少人的介入”无疑是一种规律，但是，管理系统中却不能把“减少人的介入”作为一种规律。按照德鲁克的思想，企业系统如果没有了人的作用，就一事无成。因此，如前面所说，有些领域或者场合要消减人的不确定性是正确的，但如果把“消减不确定性”作为管理人的追求，就会失之于片面。

3.1.2.2 分析

分析是TRIZ的工具之一，也是解决问题的一个重要阶段，包括功能分析、理想解确定、可用资源分析和冲突区域的确定。

1.功能分析

功能分析的目的是从完成功能的角度而不是从技术的角度分析系统、子系统和部件。该过程包括剪裁（Trimming），即研究每一个功能是否必须有，如果必须有，系统中的其他元件是否可完成其功能。设计中的重要突破、承包或者复杂程度的显著降低往往是功能分析及检测的结果。

假如在分析阶段问题的解已经找到，则可以转移到实现阶段；假如问题的解还没有找到，而该问题的解需要最大限度的创新，则基于知识的三种工具——原理、预测和效应都可采用。在很多情况下，这三种工具要同时使用。

所谓原理，就是后面将要给出的解决冲突问题的40条发明原理。

预测又称为技术预报。根据上面给出的八种技术系统进化的模式，当模式确定后，系统、子系统及部件的设计应向高一级的方向发展。

效应是指应用本领域，以及其他领域的有关定律解决设计中的问题。例如，采用数学、化学、生物及电子等领域中的原理，解决机械设计中的创新问题。

2.理想解确定

在前面的技术系统进化模式2中，提出了“增加理想化水平”。提升理想状态或理想度（Ideality）是TRIZ理论中非常重要的概念。理想解是一种不需要任何能量、物质以及其他资源，并且没有任何不良影响，就能在规定的时间、地点完成所有功能的系统。显然，这样的理想解客观上是不存在的，所有的改进都是致力于趋近这种理想状态，这是解决创造性问题的一般规律。

TRIZ指出，技术系统是功能的实现，同一功能存在多种技术实现，任何系统在完成人们所需要的功能时，都有副作用。为了对正、反两方面作用进行评价，采用如下公式（Vladir Pertrov，2006）

式中，I表示理想化水平；∑UF表示有用功能之和；∑HF表示有害功能之和。

该公式的含义是：技术系统的理想化水平与有用功能之和成正比；与有害功能之和成反比。

为了分析更加方便，还可以将上式中的有害功能分解为代价与危害；将有用功能之和用效益之和来代替。则理想化水平可以写为

式中，B表示效益；E表示代价；H表示危害。

代价包括原料的成本、系统所占用的空间、所消耗的能量及所产生的噪声等；危害包括废弃物及污染等。

还有学者给出了更为细致的理想状态模型，公式为

式中，I表示理想化水平；F_i表示第i个有用功能；Q_i表示第i个有用功能品质；C_j表示为实现有用功能而发生的第j项时间和成本；H_k表示第k个有害功能；α、β_k表示调和系数，其中β_k为第k个有害功能的调和系数。

理想解的确定方法：

产品处于理想状态的解称为理想解（Ideal Final Result，IFR）。理想解可以采用与技术及实现无关的语言对需要创新的原因进行描述，创新的重要性进展往往通过对问题的深入的理解所获得。确认那些使系统不能处于理想化的元件是创新成功的关键。

理想解有如下四个特点：

（1）消除了原系统的不足之处。

（2）保持原系统的优点。

（3）没有使系统变得更复杂（采用无成本或可用资源）。

（4）没有引入新的缺陷。

当确定了待设计产品或系统的理想解后，可用上述四个特点检查，也可以用上面的理想化水平的公式检查理想解是否正确。

“ARIZ”是俄语创新问题解决算法的词头缩写，它的英文是“Algorithm for Inventive-Problem Solving”。它是TRIZ的一种重要工具，是创新问题解决的完整算法。它还给出了确定理想解的步骤（后面将详细介绍它的功能）。

（1）设计的最终目的是什么？

（2）理想解是什么？

（3）达到理想解的障碍是什么？

（4）出现这种障碍的结果是什么？

（5）不出现这种障碍的条件是什么？创造这些条件存在的可用资源是什么？

檀润华教授（2002）还举了一个例子，来说明上述理想解确定方法。这个例子对管理创新思路非常具有启发意义，也可以说，TRIZ中已经很好地应用了营销学中关于客户“核心利益”的思想。

一个生产割草机的公司，如果它的设计任务是减少割草机的噪声，其理想解为安静的割草机。为了达到低噪声的目的，可以考虑为系统增加阻尼器、减振器等，但这不仅增加了系统的复杂性，同时也降低了系统的可靠性。更好的改进路径应该是寻找并消除噪声源，这不仅提高了割草机的效率，也达到了最初要求降低噪声的目的。但这还是不够的。更好的创新路径在哪里？也可以说，理想解在哪里？这要从分析客户为什么需要割草机开始，也就是客户的核心利益是什么。客户需要的是不再长高的漂亮的草坪，因此，培养这种理想草坪的草种，才是这个问题的理想解。这就是“理想解可以采用与技术及实现无关的语言对需要创新的原因进行描述”的原因。

3.可用资源分析

TRIZ认为，设计中的产品是一个系统，任何系统都是超系统的一部分，超系统又是自然的一部分。系统在特定的空间与时间中存在，要由物质构成，要应用场以完成某种特定的功能。TRIZ按自然、空间、时间、系统、物质、能量和功能，将可用资源分为八类。

设计中的可用资源对创新设计起着重要作用。问题的解越接近理想解，可用资源就越重要。任何系统只要还没有达到理想解，就应该具有可用资源。

在设计过程中，合理地利用资源可使问题的解更容易接近理想解。如果利用了某些资源，还可能取得附加的、未曾设想的效益。

资源可分为内部资源与外部资源。内部资源是在冲突发生的时间、区域内存在的资源；外部资源是在冲突发生的时间、区域外部存在的资源。设计过程中所用到的资源不一定明显，需要认真挖掘才能成为有用资源。TRIZ给出了一些资源利用的通用建议：

（1）将所有的资源首先集中于最重要的动作或子系统。

（2）合理、有效地利用资源，避免资源损失、浪费等。(www.daowen.com)

（3）将资源集中到特定空间与时间。

（4）利用其他过程中损失或浪费的资源。

（5）与其他子系统分享有用资源，动态地调节这些子系统。

（6）根据子系统隐含的功能，利用其他资源。

（7）对其他资源进行变换，使其成为有用资源。

TRIZ中关于可用资源的分析与利用的思路和方法可以被借鉴到管理创新中，使管理系统趋向于理想状态。

例如，它的“将所有的资源首先集中于最重要的动作或子系统”的思想。企业管理始终面临着资源的稀缺性问题。企业在不同时期面临着不同的最重要的任务，因此，需要将最好的资源首先集中于最重要的业务或部门或岗位。举例来说，企业在一元化与多元化业务的选择中，之所以有时甚至是常常要选择一元化战略，就是要首先集中资源把一项业务做好，取得持续的竞争优势。当这种优势的竞争地位稳定之后，再考虑进入新一项业务。

又如，它的（2）～（7）的建议中，谈到的都是最大限度地利用各种资源的问题。这是所有的企业、在任何时候都应该重视的问题。产生于日本企业的精益管理（Lean Production Management）模式，就是最大限度地利用人力资源、空间资源、时间资源等资源的管理模式。

如果从企业利用内、外部资源的角度来说，企业可以利用内部的人力、空间、时间等资源，以及利用企业内部的非正式组织资源；企业还可以利用外部的产业政策、战略联盟企业、虚拟企业、公共媒体等资源。

4.冲突区域的确定

冲突区域的确定是要理解出现冲突的区域。区域既可指时间，又可指空间。确定冲突区域也是ARIZ创新算法的一个主要因素和步骤。对于初学者，可以对研究题目提出下列题目：“谁有题目？题目像什么？什么时候发生？一直持续吗？在哪种情形下？在哪儿发生？为什么发生？怎样发生？”这一连串的“谁、什么、时间、地点、为什么、怎样”通常被称为“5W1H”，可以引导创新者找到冲突区域。

5W1H技术是对研究工作以及每项活动从目的、原因、时间、地点、人员、方法上进行提问。为了清楚地发现问题，可以连续几次提问，根据提问的答案，找出相冲突的因素所在，再进一步探讨化解冲突的可能性。假如在这一分析阶段中，问题冲突的解已经找到，就可以直接移到问题的实现阶段。

5W1H技术在管理创新中也得到应用。

3.1.2.3 冲突矩阵及发明原理

冲突是TRIZ的一个核心要素，表示隐藏在问题背后的固有矛盾。TRIZ认为创造性问题的解决至少要解决一对冲突。阿奇舒勒认为冲突可分为三类：技术冲突、物理冲突和管理冲突。TRIZ只解决前两种冲突。技术冲突是指系统的某一个方面得到改进时，另一方面就会出现不希望得到的结果。例如，增加飞机发动机的功率，发动机的重量就要相应增加。消除技术冲突的过程就是在改善冲突的一个方面的同时，不降低另一个方面的期望。物理冲突是指系统同时表现出的两种相反状态。例如，当增加一个零件的强度时，往往其质量和尺寸也会增加，而设计者不希望增加质量和尺寸，这两种状态就是物理冲突。TR1Z采用时间分离、空间分离、整体与部分分离、按条件分离这四种方法来解决物理冲突。

TRIZ采用创造性的方法完全消除技术冲突。阿奇舒勒对大量技术领域的专利研究分析后发现，引起技术冲突的参数是有限的。他总结归纳了39个工程技术参数（简称为技术参数或者工程参数），如表3-1所示。任何一个技术冲突都可以用其中的一对参数来描述。

表3-1 阿奇舒勒的39个技术参数

阿奇舒勒用39个技术参数构造了一个39×39的冲突矩阵，其列是欲改进的技术参数，行是相应的不希望得到的结果。在冲突矩阵中，除了主对角线外，行与列的交叉点构成一对冲突。对于每对冲突，阿奇舒勒共提出了解决冲突的40条发明原理，如表3-2所示。

表3-2 40条发明原理

（资料来源：Ideation International Inc.，1999：p83.）

40个发明原理可以解决技术冲突矩阵中的1288个冲突，表3-3给出其中的一部分作为示例。另外，还有194个冲突没有得到解决，因为当时还没有出现解决这些冲突的专利。

表3-3 冲突解决矩阵

例如，改进参数为“静止物体的重量”，恶化参数为“自动化程度”，对应冲突解决矩阵（行2列38）可以找到创新原理为“2.抽出”“26.复制”“35.参数改变”。

3.1.2.4 物质—场分析及76个标准解

在TRIZ理论中，阿奇舒勒最伟大的贡献之一是，他认为任何功能都可以分解为三个基本的元素，而一个功能必须具备三个基本元素才能存在。三个基本元素为两种物质S₁、S₂和物质之间相互作用的场F。可以这样描述一个功能：物质S₂通过场F作用于物质S₁，如图3-1所示。

这种分析方法是重要的分析工具之一。基于“物质—场”分析法在不同领域的分析与应用，阿奇舒勒总结了不同领域的问题解决的通用标准条件及标准解法。这些标准解法共有76个，即76个标准解。76个标准解共分为五类：①不改变或少量改变以改进系统（13个解）；②改变系统（23个解）；③系统传递（6个解）；④检测与测量（17个解）；⑤简化与改进策略（17个解）。后面还将给出这76个标准解的更详细的内容。

图3-1 物质—场模型

3.1.2.5 ARIZ算法及效应知识库

ARIZ是对创新问题的系统化思考，它不是通常意义上的方程式。该算法采用一套逻辑过程，逐步将初始问题程式化，特别强调冲突与理想解的程式化。TRIZ认为，一个问题解决的困难程度取决于对该问题的描述或程式化方法，创新问题求解的过程是对问题不断描述、不断程式化的过程。在这一过程中，初始问题的最根本的冲突被清楚地暴露出来。如果已有的知识能用于解决该问题则有解；反之则无解，需等待技术的进一步发展。该过程是依靠ARIZ算法实现的，它是TRIZ中解决包含物理冲突的最复杂发明问题的最有力工具。一般而言，只有1%的技术创新问题才能用到ARIZ，大多数技术创新问题都可以应用TRIZ的其他各个工具分别解决。

在ARIZ中，冲突的消除有强大的效应知识库的支持。效应就是不同科学领域里的一些自然定律。专利研究显示，很多创新方案是在特定的工程领域应用没有使用过的自然效应得到的。TRIZ中，效应数据库被当作“黑箱”系统，没有内部结构，不能进一步分解，只能对特定输入产生特定响应。

ARIZ最初由阿奇舒勒于1956年提出，经过多次完善才形成比较完整的体系。它集成了TRIZ理论中大多数观点和工具，专门用于解决复杂、困难的发明问题^[1]。

但ARIZ本身过于复杂，不宜掌握，对使用者要求较高。ARIZ的应用远不及TRIZ其他方法工具那样广泛，除非是极其困难的情况。否则ARIZ极少用于日常实践中。

下面从两个方面介绍ARIZ的主要内容：

1.ARIZ的主导思想和观点

（1）冲突理论。发明问题的特征是存在冲突，ARIZ强调发现并解决问题中的冲突。ARIZ采用一套逻辑过程，逐步将一个模糊的初始问题转化为用冲突清楚表示的问题模型。创新是克服冲突趋近于理想解的过程^[2]。

（2）克服思维惯性。ARIZ强调在解决问题过程中，必须开阔思路，克服思维惯性。可以通过利用TRIZ已有工具和一系列心理算法克服思维惯性^[3]。

1）将初始问题转化为“缩小问题”（Mini-Problem）（也可称为最小问题选定）和“扩大问题”（Maxi-Problem）两种形式^[4]。

2）强调应用系统内、外和超系统的所有种类可用资源。其主要包括七种潜在的资源类型：物质、能量/场效果、可用空间、可用时间、物体结构、系统功能和系统参数，并且可用资源的种类和形式是随着技术的进步而不断扩展的。

3）系统算子。系统算子方法考虑系统内问题是否可以转移到所在超系统、前系统、后系统及系统的不同时间段。有时系统内难解决的问题在系统以外很容易解决。

4）参数算子。考虑系统长度参数、时间参数，以及成本增大或减小可能出现的情况，目的是加强冲突或发现隐含问题。

5）尽量采用非专业术语表述问题。

（3）集成应用TRIZ中的大多数工具。具体包括理想解、技术冲突理论、物理冲突理论、物质—场分析与标准解、效应知识库。这对使用者有很高要求，必须可以熟练使用TRIZ理论中的其他工具。

（4）充分利用TRIZ效应库和实例库，并不断扩充实例库。

图3-2给出了发明问题解决算法流程图。

2.ARIZ的版本发展

ARIZ从1956年被提出，已发展了十余个版本。现在，ARIZ的一些早期版已经不再使用。ARIZ每一个新版本对前面的版本来说都有提高和改进，其解决问题的基本思路一致，只是步骤有所不同。

图3-2 发明问题解决算法流程图

ARIZ-85C是一个有代表性的版本。它宏观上可分为九步，每一步又由一些更细分的步骤组成：

（1）将初始问题转换为意义清楚的“小问题”。

（2）系统分析与冲突表述。分析问题所在技术系统各要素，构建技术冲突表述问题，并尝试采用发明原理与标准解法解决技术冲突。

（3）确定理想解（IFR）。IFR的描述会揭示与系统中的关键部件相反的特性，即物理冲突。如果对于一些问题，前三步已得到其解，则转到（7）；反之，则继续。

（4）利用外部可用物质或场资源。

（5）利用知识库消除物理冲突。

（6）如果问题已有解，转到（7）；反之，转到（1），重新定义“小问题”。

（7）分析物理冲突的解决过程。

（8）将所求出的原理解具体化或工程化。

（9）对全过程合理性的分析。

对ARIZ的改进有两种方案：一是因ARIZ-85C及以前的版本都由阿奇舒勒本人提出及改进，后续的版本还由其本人进行；二是由其他人来完成，由于阿奇舒勒本人的研究重点转入TRTL（Theory of Development of a Strong Creative Personality，强劲创造性人格发展理论），1989年阿奇舒勒正式允许他的学生们进行ARIZ的改进^[5]。

ARIZ-85C后出现了若干个版本，如ARIZ—KE-89/90、ARIZ—SMAV91（E）、ARIZ—An Americanized Learning Framework。ARIZ—KE-89/90与ARIZ-85C相似，只是增加了对问题所处环境的分析；ARIZ—SMAV91（E）之前的版本都是基于手工设计的算法，该算法是一种基于计算机辅助设计的平台；ARIZ—An Americanized Learning Framework之前的

算法都是由前苏联TRIZ专家制定的，该算法的制定有美国人参加，因此，算法中包含了美国人的思维方式。