TRIZ理论本质上是对前人创造知识的更为系统和程式化的总结。这一总结仍然处于发展之中,像技术系统的进化过程一样,TRIZ理论本身也正在经历着从“婴儿期”向“成长期”“成熟期”进化发展的一个过程。鉴于本书化解冲突的研究观点,这里主要讨论TRIZ中有关冲突化解工具方法的一些新的发展。
3.1.4.1 现代工程参数
达雷尔·曼恩(Darrell Mann)团队把新的发明专利与TRIZ冲突矩阵作比较,发现经典冲突矩阵得到的建议原理的效用只有48%,认为冲突及解决技术还不完善,特别是有些设计中的冲突用39个参数不能表述,也就不能选择冲突解决原理。达雷尔·曼恩团队成功更新了TRIZ的经典冲突矩阵,称为2003冲突矩阵表,最突出的变化是将原有的39个工程参数扩充为48个。表3-4是现代工程参数及解释。其中,“物体”可以理解为系统、物质、对象等;另外,第2列的数字显示了各参数在经典TRIZ中的参数编号。
表3-4 现代工程参数及解释
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刘彦辰经过分析研究,进一步认为技术参数中还缺少“可控性”和“舒适性”两个参数,现代工程参数有可能由48个增加到50个。
现代工程技术参数反映出,TRIZ的冲突解决工具对创新问题冲突倾向于向越来越精确描述的发展方向,这也符合科学技术演化的规律。
3.1.4.2 矩阵结构的变化
TRIZ期刊(The TRIZ Journal)提供了一个进行了修改的冲突解决矩阵,但仍称作是阿奇舒勒矩阵(经典冲突矩阵),表3-5显示了这一矩阵的部分结构。
表3-5 冲突解决矩阵的修改(部分)
在这一修改的矩阵表中,各单元格的序号中的序号是一样的,但是单元格中原有空白的地方现在有一个词“全部”,表示40条发明原理的每一条都应该试一试。特别是,经典TRIZ矩阵中对角线的部分原来是认为没有填入原理解的必要,在修改版中也填入了“全部”。它实质上是认为,40条发明原理对创新问题的固有性冲突(即希望某一参数改进的同时又避免其劣化)的解决都有试一试的必要。
在这个TRIZ矩阵的修改中,技术参数并没有进行扩充,但不同于经典TRIZ矩阵,矩阵表中所有的单元格都有相应的原理解供参考使用。那么对于问题的解决来说,关键就在于冲突的分析和确定了。
有的TRIZ学者在达雷尔·曼恩2003冲突矩阵表的研究基础上,提出利用“创新问题解决引导表”(见表3-6)来解决创新中冲突不明确的问题。这种方法可以使冲突不明确的问题得到初步方案,拟定解决问题的方向和思路后,为下一步避免冲突打下良好基础。
表3-6 创新问题解决引导表
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综上所述,TRIZ冲突和冲突化解技术的发展呈现出一个明显的趋势:无论是对于TRIZ方法的研究,还是对于TRIZ技术的应用来说,冲突参数的分析都成为TRIZ冲突矩阵技术的关键。并且,有关的技术发展也显示:参数冲突的分析一方面是在冲突矩阵中更加精确地确定冲突参数;另一方面是在冲突参数可能没有准确描述时,也能给出可参考的原理解来。
冲突的分析作为TRIZ冲突解决理论研究和应用的基础,将在本书的管理创新方法的研究中所借鉴。
3.1.4.3 ARIZ的应用发展
ARIZ包含了TRIZ理论的大多数观点和工具,给出了解决复杂问题的完整流程,发展了TRIZ理论。但根据TRIZ的成熟度理论,ARIZ还处于婴儿期,其理想状态是找到一种适用于大多数复杂问题的分析解决方法。
ARIZ仍然主要应用于工程技术领域。其在各国的传播、应用中,发展了一些改进或简化了的新形式。
1.对ARIZ算法过程的改进
ARIZ算法主要有Ⅲ模式、WOIS理论、PI理论、MIS理论等几种发展。
(1)Ⅲ(Ideafion International Inc.)模式。该公司主要核心研究力量是来自前苏联基希纳乌的TRIZ学校的诸位专家。该模式试图提供一些方法和过程作为分析问题方法的统一入口。问题分析人员根据有害和有用影响的区分,手工绘出问题中各部分因果关系网络图,然后利用软件工具,对图中每一个节点能够自动列出问题的看法或者解决方法意见,每一个看法为使用者推荐了合适的传统TRIZ工具。此外,Ⅲ模式还开发了创新环境调查问卷(Inventive Situation Questionnaire,ISQ)、预期失效判定(Anticipatury Failure Determination,AFD)和演变指导(Directed Evolution,DE)等新的分析工具。Ⅲ模式改进了ARIZ的入口过程,丰富了创新分析工具。
(2)WOIS理论(面向冲突的创新战略)。它是由德国科堡应用技术大学机械系教授汉斯·于尔根·林德(Hans Jürgen Lind)和他的同事卡尔海因茨·摩尔教授(Karlheinz Moore)及贝尔恩德·希尔(BerndHill)博士创立的。WOIS理论的基本思想是“置之死地而后生”,将冲突推向极端,并通过引进“悖论性发展要求”来破解这种绝境,完善了冲突思维。这也是该理论改进ARIZ的焦点。[6]
WOIS的核心仍是TRIZ,只是对TRIZ作了扩展并有所区别:
1)与ARIZ相比,WOIS的优势是使用了基于德尔菲法的大趋势分析,以启发开发人员的思路。
2)WOIS对技术产品的各个进化阶段的研究和考虑有了明显的扩展。
3)ARIZ更多地是给自由发明者提供理论思路,而WOIS则是为日常技术开发提供的基于实践经验的工具,但WOIS的效能有一定损失。(www.daowen.com)
4)WOIS需要一个专业的开发小组,而TRIZ主要为个人发明家使用。
5)WOIS是一种模糊的方法并融合了心理学知识,而ARIZ的创新过程是分析式的。
(3)PI理论。其意为以问题为中心的发明方案。该理论是由不来梅大学创新与能力转移教研室主任默尔勒(MoErle)教授和潘能·贝克(Pan Kann Bäcker)硕士于1997年在他们任教的科特布斯工业大学创立的。该理论与ARIZ最大的不同是没有规定的起点和终点,不必事先规定步骤的顺序,对频度和强度没有限制。这一理论建立在米勒·梅尔巴赫(Miller Mel Bach)的五场分析法框架模型基础上,把一个问题区别为五个部分:现状、资源、规定状态、目标和相互关联互动的转换(由现状跃迁为规定状态)。对于这些场中的每个场,都有对应的“工具”可供使用。
(4)MIS(面向市场的创新战略)理论。它是原亚琛工业大学的施皮斯教授提出的。MIS理论的基本思想是:把那些在凭直觉进行发明过程中于潜意识中发生的过程化为有意识的过程,由此将“发明的飞跃”分解为一系列小的、一目了然的和可把握的步骤。MIS的实施过程分成三大步骤:
1)寻找可重新组合的现有技术和方法。
2)小组讨论找出最可行最接近规定状况的方案。
3)提出改造和组合的实施方案。
2.对ARIZ的简化
其中,最主要的是SIT(Systematic Inventive Thinking,系统化创新思考)/USIT(Uni-fied Structured Inventive Thinking,统一结构化创新思考)[7]模式体系的发展,因形成了自己的特点和体系而受到更多关注。
SIT模式原由移民到以色列的TRIZ专家Filkosky在1980年左右创立,目的是简化TRIZ,以便使其被更多人接受[8]。1995年,福特公司Sickafus博士将SIT模式进行结构化形成USIT模式。该模式能帮助公司工程师短时间内(三天培训期)接受和掌握TRIZ,为实际问题在概念产生阶段迅速地产生多种解决方法。
USIT将TRIZ设计过程分为三个阶段:问题定义、问题分析和概念产生。它将解决方法概念的产生简化为只有四种技术(属性维度化、对象复数化、功能分布法和功能变换法),而不需要采用知识库或计算机软件。但USIT解决问题的好坏依赖于问题解决人员知识的广度和深度[9]。USIT的方法流程如图3-4所示。
图3-4 USIT方法流程图
另一个简化模式是RLI(Renaissanc eLeadership Institute)模式。RLI是在简化ARIZ的基础上,进行了某些改进。该模式是由RLI公司的分支机构Leonaxdo da Vinci研究院的一些专家开发的。RLI模式对ARIZ的贡献主要体现在:
(1)针对TRIZ的复杂性,开发了8个问题解决的算法,用于简化古典ARIZ问题的解决步骤。
(2)针对物质—场分析工具存在的缺陷,提出了运用新的三元分析法[10](Triad Analy-sis)代替物质—场的三元分析法,并将其结合到所开发的8个发明算法中。
3.软件化的尝试
IMC(Inventive Machine Corp.)模式。IMC公司是由前苏联人工智能和TRIZ专家Tsourik-ov博士移民到美国后创建的。IMC努力将解决冲突的创新原则、分隔原则、效果库等知识库工具集成为一个有用而方便的软件TechOptimizerTM。由于引入了相应的现代软件开发和人工智能技术,该软件具有容易使用与界面友好的特点。该软件分为两个集合,包括五个模块:
集合1:原则模块、预测模块、效果模块。
集合2:TechOptimizer模块、特征转换模块。
原则模块负责从知识(专利)库给出类似的例子化解冲突;效果模块允许从专利数据库获取类似的物理、化学和地理成果;而预测模块则是参照其演化趋势数据库中的22个演化趋势和200多个分模式对问题得出未来的解决方法;集合2的各模块则负责对问题进行分析,使问题清晰化。
4.国内的一些研究
黄旗明、潘云鹤在ARIZ基础上,总结了一个技术创新思维过程模型(见图3-5)。在图3-5中,矛盾1是指设法减小有害行为时有用行为也会减小的矛盾;矛盾2是指设法增强有用行为时有害行为也会增加的矛盾;宏观矛盾是指在操作时间和空间里必然发生在顶层系统或子系统内的矛盾;微观矛盾是指在操作时间和空间内在微观条件/行为下必然发生的相反的物理状态/行为;理想解1是指在操作时间和空间内,在不增加系统复杂度的条件下,增加正作用的同时也减少副作用;理想解2是指在操作时间和空间内,资源能够提供微观领域内正的物理状态/行为,也能够提供相反的物理状态/行为。
图3-5 ARIZ型技术创新思维过程模型
在分析了资源、矛盾和理想解后,就是消除矛盾。矛盾的消除分为几个层次:第一个层次是改变时间、空间、系统组成或物质的状态,通过更改部分资源看是否能够消除物理矛盾;第二个层次是应用相似问题的成功解决方法,采用基于实例的推理方法解决矛盾;第三个层次是应用系统对立问题克服的典型技法,即根据系统的矛盾选择40个发明原理,从而明确解决问题的关键和解决对策的探索方向;第四个层次是利用物质—场分析,即对具体问题定义并将问题模型化的方法;第五个层次是利用发明问题的标准解决方法,即将发明问题按其物质—场模型进行分类,将各类相似问题的解决方法标准化、体系化。在探索具体问题的解决对策时,实现某些机能所需的物理、化学、几何学等具体原理则由物理、化学、几何学等应用知识库提供。
胡艳营、师忠秀和缑亚楠借鉴沙希德S.艾哈迈德(Shahid S.Ahmed)的研究,基于TRIZ的可行扩展方法,建立了一个创新推理辩证模型。在TRIZ算法中,存在着一个潜在的规律——每一种工具和方法均依赖于辩证的推理。在辩证推理中,系统是需要与不需要的一种混合。在特定环境里,发现使得需要方面能够克服不需要方面的条件,其结果将是下一个更高级别里解的综合。在新的级别里,这个问题将在不同的功能需求下被重新检查,并且得到创新过程的下一级别的综合。以此类推,就形成了辩证链。
总的来说,ARIZ在前苏联计划经济体制下的发展与应用背景,使其对于现代企业来说显得过于繁杂和笨重。ARIZ在技术领域的应用集中反映出其发展的方向:①ARIZ必须改造或完善,以适合现代产品设计的需要;②ARIZ应该精炼并智能化,以满足快速掌握和应用的需要。
韦子辉等人提出了现阶段ARIZ的主要问题及改进方向:
(1)TRIZ主要是基于知识与经验的创新方法理论。ARIZ首次采用系统化的分析推理过程引导人类的创新思维,在此基础上应进一步结合其他领域关于问题分析、知识表示、逻辑推理的相关研究成果,完善ARIZ的分析推理决策过程。
(2)产品设计中会遇到各种形式的问题,要实现通用的问题解决方法,首先要提供通用的问题表示及分析方法,并在此基础上划分问题类型,研究不同种类问题的解决方法。
(3)ARIZ比较适用于解决详细设计阶段和改进设计遇到的问题,针对概念设计阶段问题的理论方法还有待研究。
(4)复杂问题往往包含多个冲突,今后应在TRIZ冲突理论的基础上研究如何解决多冲突问题。
(5)改进ARIZ使其应用更加方便,并开展软件实现方法的研究。
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