1、 1 / 20TRIZ 理论TRIZ，中文音译为：萃智；TRIZ，就是 “发明问题解决理论“的俄文首字母对应转换为拉丁字母的缩写；Altshuller 被尊称为 TRIZ 之父。1946 年，前苏联发明家 G. S. Altshuller 完成了他的第一项成熟的发明在没有潜水服的情况下，从被困的潜水艇中逃生的方法，也正是在这一年，TRIZ（发明问题解决理论）开始萌芽。1946 年之后，Altshuller 逐渐展开发明问题解决理论的研究工作。当时 Altshuller 在前苏联里海海军的专利局工作，在处理世界各国著名的发明专利过程中，他总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，
2、是否有可遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？Altshuller 坚信这样的发明创造方法一定存在。在发现从心理学角度不能很好地揭示发明创造的客观规律之后，他逐渐认识到发明的实质就是技术系统发生根本性变化，他因此将注意力转移到专利文献的分析研究上。他从来自于世界各地的 20 多万项专利中挑选了 4 万已产生发明成就的专利开始进行严格分析。这一工作成果铸就了 TRIZ 的理论基础，也为日后将要开发的问题解决工具奠定了基础。Altshuller 在研究过程中发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程，都是有规律可循
3、的。人们一旦掌握这些规律，能动地进行产品设计并预测产品的未来发展趋势便成为可能。以后数十年中，Altshuller 穷其毕生的精力致力于 TRIZ 理论的研究和完善。在他的组织参与下，前苏联的数十家研究机构、大学、企业组成了 TRIZ 的研究团体，分析研究了世界 200 万份发明专利。经过多年努力，Altshuller 及其团队总结出各种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理和法则，建立一个由解决技术问题，实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系，并综合多学科领域的原理和法则，建立起 TRIZ 理论体系。2 / 20相对于传统的创新方法，比如试错法，头脑风暴
4、法等，TRIZ 理论具有鲜明的特点和优势。它成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，而不是逃避矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解，而不是采取折衷或者妥协的做法，而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程，而不再是随机的行为。实践证明，运用 TRIZ 理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。它能够帮助我们系统的分析问题情境，快速发现问题本质或者矛盾，它能够准确确定问题探索方向，不会错过各种可能，而且它能够帮助我们突破思维障碍，打破思维定势，以新的视觉分析问题，进行逻辑性和非逻辑性的系统思维，还能根据技术进化规律预测未来发展
5、趋势，帮助我们开发富有竞争力的新产品。在前苏联，大多数有工程专业的高等学府，都长期为学生提供 TRIZ 理论课程。TRIZ 同时也广泛应用于前苏联的工程领域中。苏联解体后，随着大批 TRIZ 理论研究者移居美国等西方国家，TRIZ 也在西方迅速流传开，并受到极大重视，而 TRIZ 的研究与实践随之得以普及和发展。之后不久，西北欧、美国、日本、台湾等地出现了以TRIZ 为基础的研究、咨询机构和公司，一些大学将 TRIZ 列为工程设计方法学课程。经过半个多世纪的发展，如今 TRIZ 理论和方法已经发展成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系。经过无数实践检验的TRIZ 理论，具有工程实
6、用性强等显著特征，如今正在被全世界广泛应用，创造出成千上万项重大发明，为众多知名企业取得了重大的经济效益和社会效益。TRIZ 理论进入中国应该在上世纪 70-80 年代，但对其深入研究和应用则是近 10 年的事情。近年来，TRIZ 理论已经逐渐得到国内诸多科研机构、公司和专家的重视。作为长期从事计算机辅助创新技术及相关工具开发和技术咨询的高新技术企业，亿维讯一直走在以 TRIZ 理论为核心的创新方法及其计算机实现技术的研究开发与行业应用的前列，是当今世界创新技术研发的领跑者。亿维讯在中国北京设有 CAI 研发管理中心和行业创新技术研发中心，在白俄罗斯的明斯克设有 CAI 研发中心，共同负责公司
7、核心技术和产品研发、以及行业创新解决方案的定制研发，致力于创新方法和技术在中国和世界各地的应用和推广。亿维讯提供的一套完整的计算机辅助创新解决方案，正在国内诸多科研院所和大型企业研究机构发挥作用，为快速提升我们国家的创新技术水平提供技术上的支持。TRIZ 术语TRIZ（萃智）的理论基础和基本思想是：产品或技术系统的进化有规律可循生产实践中遇到的工程矛盾往复出现彻底解决工程矛盾的创新原理容易掌握其他领域的科学原理可解决本领域技术问题TRIZ 的核心是消除矛盾及技术系统进化的原理并建立了基于知识消除矛盾的逻辑化方法，用系统化的解题流程来解决特殊问题或矛盾。下图为 TRIZ 的理论体系。3 / 20
8、TRIZ（萃智）的基本概念STC 算子：尺寸（S）-时间(T)-成本（C）算子，一种克服思维惯性的方法，它将物体的尺寸、完成功能的时间和成本因素进行一系列变化的思维试验。S 曲线：一个 S 形状的曲线，表达时间与主要功能参数的关系。标准解：按照物场模型描述的问题的典型解决方案模型。裁剪法：一种分析方法，通过裁剪系统的某个组件，然后把该功能重新分配到其他剩余的组件及超系统组件上，来改善技术系统。参数：表明任何现象、设备或其工作过程中某一种重要性质的量。如，汽轮机中蒸气的压力、温度等，是该汽轮机蒸汽的参数；电阻、电感和电容，就是电路的参数。操作空间：矛盾需求必须得到满足的物理空间。操作时间：矛盾需
9、求必须得到满足的时间段。产品：执行功能的目标组件。场：两个物质之间的相互作用。如：磁场、电场、热场等。超系统：包含技术系统和与它有关的其它系统的更大的系统。创新：即在已有的基础上，提出独特的、新颖的且富于成效的见解与思维创新原理：解决工程问题的一些常用的方法。多屏幕法：一种克服思维惯性的方法，由技术系统、子系统、超系统以及这三个系统的过去和未来组成九个屏幕，也称为“九屏幕法”。发明级别：不同的发明可能会对系统、社会、人类等产生不同的影响，按照影响的程度可以把发明分为不同的等级，即发明的级别。发明问题解决理论：是发明问题解决理论的俄语首字母转换为拉丁字母的缩写。发明问题解决算法：问题解决工具，把
10、复杂的问题模型转换成标准问题模型，用 TRIZ 工具能够高效解决。ARIZ是“发明问题解决算法”的俄语首字母的缩写。辅助功能：为了更好执行一个基本功能所服务的功能，是支撑基本功能的功能。根本原因：在因果链中导致结果出现的最初原因。工程问题：在工程领域出现的技术问题。4 / 20工具：执行功能的组件。功能：研究对象能够满足人们某种需求的一种属性。功能对象/受体：功能承受者，由于执行功能导致其参数被改变。功能分类：描述功能的特征。如有用、有害、中性。功能分析：是从技术系统抽象的“功能” 角度来分析系统，分析系统执行或完成其功能的状况。功能级别：有用功能的重要程度。实际作用与所需要的功能参数值之间的
11、比值。如果实际值需要值时，就是过度；如果实际值需要值时，定义为不足；如果两个值相等，就定义为正常。功能载体：实施功能的物体功能再分配：将被裁剪组件的有用功能分配给系统其它组件。化学效应：化学领域的科学原理、定律、法则等。基本功能：与对象的主要目的直接有关的功能，是对象存在的主要理由。几何效应：在几何学中使用的科学原理、定律、法则等。技术矛盾：是两个参数之间的矛盾，改善系统的某一个参数，导致另一个参数的恶化。技术系统：由系统组件组成,为满足人们（社会）的需求而实现某种功能的系统，该系统必须有一个功能是其子系统共同完成的。技术系统进化法则：技术系统与生物系统一样也有一个进化发展的过程，并且这个进化
12、发展过程是具有一定的规律性的，这些技术系统进化发展的规律就是技术系统进化法则。技术系统进化趋势：技术系统从一个阶段发展到另一个阶段的发展方向，这些方向是对各种技术系统进行科学统计的结果。技术预测：是对有关技术发展趋势、技术发明、应用成果及经济前景、社会影响等方面的预测。技术预测还可以根据技术发展阶段分为基础研究预测、应用研究预测、开发研究预测、生产需求预测等。价值：对象所具有的功能与获得该功能的全部成本之比。价值分析：分析技术系统的价值的方法。金鱼法：金鱼法是一种克服思维惯性的方法，它从幻想式解决构想中区分现实和幻想的部分，再从幻想的部分继续分出现实与幻想两部分，反复进行这样的划分，直到问题的
13、解决构想能够实现时为止。科学效应：科学原理、定律、法则等。效应是在特定条件下，在技术系统中自然规律体现的结果，是场（能量）与物质之间相互作用的体现。效应也可以看作是一种功能，它使用物质、场或二者的组合，将输入作用转换成所需的输出作用。控制系统：是技术系统的一部分，用来控制技术系统其他部分的功能,如空调系统的恒温调节器。理想度：有用功能/（有害功能+成本消耗）理想方法：就是不消耗能量及时间，但通过自身调节，能够获得所需的功能。理想过程：就是只有过程的结果，而无过程本身，突然就获得了结果。理想机器：就是没有质量、体积、但能完成所需的工作。理想物质：就是没有物质，功能得以实现。理想系统：就是没有实体
14、，没有物质，也不消耗能量，但能实现所有需要的功能。理想资源：就是存在无穷无尽的资源，供随意使用，而且不必付费。流程：为达到一定的目的，由一系列顺序动作组成的活动序列矛盾：在事物中存在的既对立又统一的现象。矛盾矩阵：是一种问题解决工具，由 39 个通用工程参数构成的 3939 矩阵表格，用来查找创新原理编号以解决技术矛盾。能量源：是技术系统的超系统的组成部分，产生系统运行的能量，比如汽车发动机。生物效应：生物领域使用的科学原理、定律、法则等。思维惯性：在过去获得的经验和知识的基础上形成的感性认识，逐渐沉淀成为一种特定的认知模式。5 / 20问题情境分析：识别系统以外的环境、情况等限制因素对结果的
15、影响。物场分析：利用物质和场来描述系统问题的方法叫做物场分析方法，有时也称为物场理论。物场模型：由两种物质和一种场组成的系统模型。物场破坏：现有的物场模型存在有害作用，为了消除这种有害作用，而必须采取的动作。物理矛盾：是针对物体的同一个参数产生两种完全相反的要求而产生的矛盾。物理效应：物理学领域的科学原理、定律、法则等。物质：一切物体，如水、空气、人等。相互作用分析：功能分析的一部分，明确组件模型中各个组件之间的相互作用。相互作用矩阵：分析系统与超系统中组件之间相互作用的表格。小人法：一种克服思维惯性的方法，当系统内的某些组件不能完成其必要的功能，并表现出相互矛盾的作用时，用一组小人来代表这些
16、不能完成特定功能的部件。通过能动的小人实现预期的功能，然后根据小人模型对结构进行重新设计。因果链：根本原因与结果之间存在的一系列因果关系，构成一条或多条的因果关系链。因果链分析：通过构建因果链指出事件发生的原因和导致的结果的分析方法。有害功能：伴随有用功能的产生而出现的，对系统其它组件或超系统组件产生有害作用的功能。预测：是人们根据事物之间的相互联系和事物发展的历史资料，利用已经掌握的科学知识和手段，对客观事物的未来发展状况或趋势进行事前分析和推断的方法元件：是构成技术系统的不能够被继续分割的组成部分知识库：以科学效应库为基础，包括了多个领域专利产生的解决方案的知识集合。中性功能：伴随有用功能
17、的产生而出现的，没有对系统其它组件或超系统组件产生有害或者有用作用的功能。主要功能：与对象的主要目的直接有关的功能，是对象存在的主要理由。主要功能价值参数：是决定 MSPV 的客观的技术参数（如物理、化学、几何、生物参数等）。主要价值参数：对产品价值起主要作用的参数。主要战略价值参数：反映市场上消费者需求的产品属性。属性：是指事物（对象）的特质、特征、性质等。专利：一项发明创造的首创者所拥有的受保护的独享权益专利规避：以他人专利发明思想的基础，设法经过一定的技术或法律手段的转化应用，从而避开别人的专利束缚。资源：就是一切可被人类开发和利用的物质、能量和信息的总称。组件：技术系统的组成部分，也称
18、为子系统。组件功能：在系统执行功能过程中组件的贡献。组件价值：组件的功能与其成本的比值。组件价值分析：分析技术系统及其组件的绝对价值与相对价值的方法。组件模型：用规范化的功能描述，建立的技术系统所有组件之间的相互作用关系以及如何实现系统功能的图形。最终理想结果：在最小程度地改变系统的条件下实现技术系统最大程度的自服务。TRIZ（萃智）的解题模式使用 TRIZ 解决问题多多流程大致分为三步：首先将待解决的实际问题转化为 TRIZ 中的某种通用问题模型，然后利用 TRIZ 中相应的中间工具，得到 TRIZ 的经济方案模型。整个过程的流程如图所示。6 / 20TRIZ（萃智）的工具体系TRIZ（萃智
19、）理论的主要内容创新从最通俗的意义上讲就是创造性地发现问题和创造性地解决问题的过程，TRIZ（萃智）理论的强大作用正在于它为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具。TRIZ（萃智）理论体系目前主要包括以下几个方面的内容：1. 创新思维方法与问题分析方法TRIZ（萃智）理论中提供了如何系统分析问题的科学方法，如多屏幕法。而对于复杂问题的分析，它包含了科学的问题分析建模方法物场分析法，它可以帮助快速确认核心问题，发现根本矛盾所在。2. 技术系统进化法则针对技术系统进化演变规律，在大量专利分析的基础上 TRIZ（萃智）理论总结提炼出八个基本进化法则。利用这些进化法则，可以分析确认当
20、前产品的技术状态，并预测未来发展趋势，开发富有竞争力的新产品。3. 工程矛盾解决原理不同的发明创造往往遵循共同的规律。TRIZ（萃智）理论将这些共同的规律归纳成 40 个发明原理与 11 个分离原理，针对具体的矛盾，可以基于这些创新原理寻求具体解决方案。4. 发明问题标准解法针对具体问题物场模型的不同特征，分别对应有标准的模型处理方法，包括模型的修整、转换、物质与场的添加，等等。7 / 205. 发明问题解决算法 ARIZ主要针对问题情境复杂，矛盾及其相关部件不明确的技术系统。它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析，问题转化，直到问题解决。TRI
21、Z（萃智）理论的研究与应用TRIZ（萃智）理论以其良好的可操作性、系统性和实用性在全球的创新和创造学研究领域占据着独特的地位。在经历了理论创建与理论体系的内部集成后，TRIZ（萃智）理论正处于其自身的进一步完善与发展，以及与其它先进创新理论方法的集成阶段，尤其是已成为最有效的计算机辅助创新技术和创新问题求解的理论与方法基础。经过半个多世纪的发展，TRIZ（萃智）理论已经发展成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系，它实用性强，并经过实践检验，应用领域也从工程技术领域扩展到管理、社会等方面。现在 TRIZ（萃智）理论在西方工业国家受到极大重视，TRIZ 的研究与实践得以迅速普及和发展
22、。如今它已为众多知名企业取得了重大的效益。TRIZ40 原理1 分割 11 事先防范 21 减少有害作用的时间 31 多孔材料2 抽取 12 等势 22 变害为利 32 颜色改变3 局部质量 13 反向作用 23 反馈 33 均质性4 增加不对称性 14 曲面化 24 借助中介物 34 抛弃或再生5 组合 15 动态特性 25 自服务 35 物理或化学参数改变6 多用性 16 未达到或过度的作用 26 复制 36 相变7 嵌套 17 空间维数变化 27 廉价替代品 37 热膨胀8 重量补偿 18 机械振动 28 机械系统替代 38 强氧化剂9 预先反作用 19 周期性作用 29 气压和液压结构
23、 39 惰性环境10 预先作用 20 有效作用的连续性 30 柔性壳体或薄膜 40 复合材料下面是对这 40 个创新原理的具体介绍，大部分创新原理包括几种具体的应用方法。本节将对每个创新原理做简单的介绍，并给出相应的应用实例。原理 1. 分割A 把一个物体分成相互独立的部分 为不同材料（如玻璃、纸、铁罐等）的再回收设置不同的回收箱B 将物体分成容易组装和拆卸的部分 组合家具C 提高物体的可分性 活动百叶窗替代整体窗帘原理 2. 抽取A 从物体中抽出产生负面影响的部分或属性，或者仅抽出物体中必要的部分或属性 空气压缩机工作，将其产生噪音的部分即压缩机移到室外 用光纤或光波导分离主光源，以增加照明
24、点原理 3. 局部质量A 将物体、环境或外部作用的均匀结构变为不均匀的 将系统的温度、密度、压力由恒定值改为按一定的斜率增长B 让物体的不同部分各具不同功能 瑞士军刀（带多种常用工具，如螺丝刀、起瓶器、小刀、剪刀等）8 / 20C 让物体的各部分处于完成各自功能的最佳状态 在餐盒中设置间隔，在不同的间隔内放置不同的食物，避免串味原理 4. 增加不对称性A 将物体的对称外形变为不对称的 引入一个几何特性来防止元件不正确的使用（如电插头的接地棒） 为改善密封性，将 O 型密封圈的截面由圆形改为椭圆形B 增加不对称物体的不对称程度 为增强防水保温性，建筑上采用多重坡屋顶原理 5. 组合A 在空间上将
25、相同物体或相关操作加以组合 集成电路板上的多个电子芯片 并行计算机的多个 CPUB 在时间上将相同或相关操作进行合并 冷热水混水器原理 6. 多用性A 使一个物体具备多项功能，消除了该功能在其它物体内存在的必要性（进而裁减其他物体） 牙刷的把柄内装牙膏 可移动的儿童安全椅，既可放在汽车内，拿出汽车外也可单独作为儿童车 企业中的有多种才能的人才原理 7. 嵌套A 把一个物体嵌入另一个物体，然后将这两个物体再嵌入第三个物体，依此类推 俄罗斯套娃 可伸缩电视天线 汽车安全带B 让某物体穿过另一物体的空腔 伸缩式天线原理 8. 重量补偿A 将某一物体与另一能提供升力的物体组合，以补偿其重量 用氢气球悬
26、挂广告牌B 通过与环境（利用空气动力、流体动力或其他力等）的相互作用实现物体的重量补偿 直升机的螺旋桨（利用空气动力学） 轮船应用阿基米德定律产生可承重千吨的浮力 赛车安装上阻流板用来增加车身与地面的摩擦力则使用了空气动力学的特征原理 9. 预先反作用A 事先施加机械应力，以抵消工作状态下不期望的过大应力 酸碱缓冲溶液B 如果问题定义中需要某种相互作用，那么事先施加反作用 在灌注混凝土之前，对钢筋预加应力原理 10. 预先作用A 预先对物体（全部或至少部分）施加必要的改变 不干胶粘贴（只需揭出透明纸，即可用来粘贴） 手术前将手术器具按所用顺序排列整齐B 预先安置物体，使其在最方便的位置开始发挥
27、作用而不浪费运送时间9 / 20 在停车场安置的预付费系统 建筑内通道里安置的灭火器原理 11. 事先防范A 采用事先准备好的应急措施，补偿物体相对较低的可靠性 显影剂可依据胶卷底片上的磁性条来弥补曝光不足 降落伞的备用伞包 航天飞机的备用输氧装置原理 12. 等势A 改变操作条件，以减少物体提升或下降的需要 工厂中与操作台同高的传送带 巴拿马运河的水闸原理 13. 反向作用A 用相反的动作代替问题定义中所规定的动作 将两个套紧的物体分离，将内层物体冷冻（传统的方法是将外层物体升温）B 让物体或环境可动部分不动，不动部分可动 加工中心中变工具旋转为工件旋转 健身器材中的跑步机C 将物体上下或内
28、外颠倒 通过把杯子倒置从下边喷入水来进行清洗原理 14. 曲面化A 将物体的直线、平面部分用曲线或球面代替，变平行六面体或立方体结构为球形结构 两表面间引入圆倒角，减少应力集中B 使用滚筒、球、螺旋结构 千斤顶中螺旋机构可产生很大的升举力 圆珠笔和钢笔的球形笔尖，使书写流畅C 改直线运动为旋转运动，应用离心力 洗衣机中的离心甩干机原理 15. 动态特性A 调整物体或环境的性能，使其在工作的各阶段达到最优状态 飞机中的自动导航系统B 分割物体，使其各部分可以改变相对位置 装卸货物的铲车，通过铰链连接两个半圆形铲斗，可以自由开闭，装卸货物时张开，铲车移动时铲斗闭合 折叠椅/笔记本电脑C 如果一个物
29、体整体是静止的，使之移动或可动 可弯曲的饮用麦管 在医疗检查中，使用挠性肠镜原理 16. 未达到或过度的作用A 如果所期望的效果难以百分之百实现，稍微超过或稍微小于期望效果，会使问题大大简化 印刷时，喷过多的油墨，然后再去掉多余的，使字迹更清晰 在孔中填充过多的石膏，然后打磨平滑原理 17. 空间维数变化A 将物体变为二维（如，平面）运动，以克服一维直线运动或定位的困难；或过渡到三维空间运动以消除物体在二维平面运动或定位的问题10 / 20 螺旋梯可以减少占地面积B 单层排列的物体变为多层排列 立交桥 印刷电路板的双层芯片C 将物体倾斜或侧向放置 自动垃圾卸载车D 利用给定表面的反面 双面的地
30、毯 两面穿的衣服E 利用照射到邻近表面或物体背面的光线 苹果树下的反射镜原理 18. 机械振动A 使物体处于振动状态 电动振动剃须刀B 如果已处于振动状态，提高振动频率（直至超声振动） 超声波清洗C 利用共振频率 超声波碎石机击碎胆结石D 用压电振动代替机械振动 高精度时钟使用石英振动机芯E 超声波振动和电磁场耦合 超声波振动和电磁场共用，在电熔炉中混合金属，使混合均匀原理 19. 周期性作用A 用周期性动作或脉冲动作代替连续动作 警车所用警笛改为周期性鸣叫，避免产生刺耳的声音B 如果周期性动作正在进行，改变其运动频率 用频率调音代替摩尔电码 使用 AM(调幅 ), FM(调频), PWM(脉
31、宽调制)来传输信息C 在脉冲周期中利用暂停来执行另一有用动作 医用的呼吸机系统为：每五次胸廓运动，进行一次心肺呼吸原理 20. 有效作用的连续性A 物体的各个部分同时满载持续工作，以提供持续可靠的性能 汽车在路口停车时，飞轮储存能量，以便汽车随时启动B 消除空闲和间歇性动作 后台打印，不耽误前台工作原理 21. 减少有害作用的时间A 将危险或有害的流程或步骤在高速下进行 照相用闪光灯原理 22. 变害为利A 利用有害的因素（特别是环境中的有害效应），得到有益的结果 废热发电 回收废物二次利用，如再生纸B 将两个有害的因素相结合进而消除它们11 / 20 潜水中用氮氧混合气体，以避免单用造成昏迷
32、或中毒C 增大有害因素的幅度直至有害性消失 森林灭火时用逆火灭火（在森林灭火时，为熄灭或控制即将到来的野火蔓延，燃起另一堆火将即将到来的野火的通道区域烧光。） “以毒攻毒”原理 23. 反馈A 在系统中引入反馈 声控喷泉 自动导航系统B 如果已引入反馈，改变其大小或作用 在 5 公里航程范围内，改变导航系数的敏感区域 自动调温器的负反馈装置原理 24. 借助中介物A 使用中介物实现所需动作 用拨子弹月琴B 把一物体与另一容易去除的物体暂时结合 饭店上菜的托盘原理 25. 自服务A 物体通过执行辅助或维护功能为自身服务 自清洗烤箱/自补充饮水机B 利用废弃的能量与物质原理 26. 复制A 用简单
33、、廉价的复制品代替复杂、昂贵、不方便、易损、不易获得的物体 虚拟现实系统，如虚拟训练飞行员系统 看电视直播，而不到现场B 用光学复制品（图像）代替实物或实物系统，可以按一定比例放大或缩小图像 用卫星相片代替实地考察 由图片测量实物尺寸C 如果已使用了可见光复制品，用红外光或紫外光复制品代替 利用紫外光诱杀蚊蝇原理 27. 廉价替代品A 用若干便宜的物体代替昂贵的物体，同时降低某些质量要求（例如，工作寿命） 用一次性的物品，如一次性的餐具，清洁卫生原理 28. 机械系统替代A 用视觉系统、听觉系统、味觉系统或嗅觉系统代替机械系统 用声音栅栏代替实物栅栏（如光电传感器控制小动物进出房间） 在煤气中
34、掺入难闻气体，警告使用者气体泄漏（替代机械或电子传感器）B 使用与物体相互作用的电场、磁场、电磁场 为混合两种粉末，用电磁场代替机械震动使粉末混合均匀C 用运动场代替静止场，时变场代替恒定场，结构化场代替非结构化场 早期的通讯系统用全方位检测，现在用特定发射方式的天线D 利用带铁磁粒子的场作用12 / 20 用不同的磁场加热含磁粒子的物质，当温度达到一定程度时，物质变成顺磁，不再吸收热量，来达到恒温的目的原理 29. 气压和液压结构A 将物体的固体部分用气体或流体代替，如充气结构、充液结构、气垫、液体静力结构和流体动力结构等 气垫运动鞋，减少运动对足底的冲击 汽车减速时液压系统储存能量，在汽车
35、加速时再释放能量 运输易损物品时，经常使用发泡材料保护原理 30. 柔性壳体或薄膜A 使用柔性壳体或薄膜代替标准结构 在网球场地上采用充气薄膜结构作为冬季保护措施 农业上使用塑料大棚种菜B 使用柔性壳体或薄膜，将物体与环境隔离 用薄膜将水和油分别储藏原理 31. 多孔材料A 使物体变为多孔或加入多孔物体（如多孔嵌入物或覆盖物） 为减轻物体重量，在物体上钻孔，或使用多孔性材料B 如果物体是多孔结构，在小孔中事先引入某种物质 用海绵储存液态氮原理 32. 颜色改变A 改变物体或环境的颜色 在暗室中使用安全灯，做警戒色B 改变物体或环境的透明度 感光玻璃，随光线改变其透明度原理 33. 均质性A 存
36、在相互作用的物体用相同材料或特性相近的材料制成 方便面的料包外包装用可食性材料制造 用金刚石切割钻石，切割产生的粉末可以回收原理 34. 抛弃或再生A 采用溶解、蒸发等手段抛弃已完成功能的零部件，或在系统运行过程中直接修改它们 可溶性的药物胶囊 火箭助推器在完成其作用后立即分离B 在工作过程中迅速补充系统或物体中消耗的部分 草坪剪草机的自锐系统 自动铅笔原理 35. 物理或化学参数改变A 改变聚集态（物态） 酒心巧克力，先将酒心冷冻，然后将其在热巧克力中蘸一下 用液态石油气运输，不用气态运输以减少体积和成本B 改变浓度或密度 用液态的肥皂水代替固体肥皂，可以定量控制使用，减少浪费C 改变柔度
37、硫化橡胶改变了橡胶的柔性和耐用性D 改变温度13 / 20 提高烹饪食品的温度（改变食品的色、香、味） 降低医用标本保存温度，以备后期解剖原理 36. 相变A 利用物质相变时产生的某种效应。如体积改变，吸热或放热 水在固态时体积膨胀，可利用这一特性进行定向无声爆破原理 37. 热膨胀A 使用热膨胀或热收缩材料 装配钢双环时，可使内环冷却收缩，外环升温膨胀，再将两环装配，待恢复常温后，内外环就紧紧装配在一起了B 组合使用不同热膨胀系数的几种材 热敏开关（两条粘在一起的金属片，由于两片金属的热膨胀系数不同，对温度的敏感程度也不一样，可实现温度控制)原理 38. 强氧化剂A 用富氧空气代替普通空气
38、为持久在水下呼吸，水中呼吸器中储存浓缩空气B 用纯氧代替空气 用乙炔氧代替乙炔 空气切割金属 用高压纯氧杀灭伤口厌氧细菌C 将空气或氧气进行电离辐射；D 使用离子化氧气；E 用臭氧代替含臭氧氧气或离子化氧气原理 39. 惰性环境A 用惰性环境代替通常环境 用氩气等惰性气体填充灯泡，做成霓虹灯B 使用真空环境 真空包装食品，延长储存期原理 40. 复合材料A 用复合材料代替均质材料 飞机外壳材料用复合材料代替。 用玻璃纤维制成的冲浪板，更加易于控制运动方向，更加易于制成各种形状 进化树进化树是对经典 TRIZ 的继承和发展，可是在经典 TRIZ 的进化法则基础上进一步发展形成的产物。运用进化树能
39、帮助我们很好地分析技术系统的过去和现在、预测技术系统的未来、事先规划某项技术或产品的专利布局图，制定符合企业发展的专利战略，帮助企业在技术上抢占市场先机、成为行业领跑者。任何一个公司都努力改善它的产品。需要在实验室里和测试台前进行大量的工作，才能够产生新想法，得到新知识，它们是建立更加完善的新产品的基础。做这些工作时，也需要收集和处理大量的专利和技术信息，来对市场上该产品现有的方案形式进行研究，研制出具有竞争力的产品。为了达到这个目的，也需要一种经过分类的信息结构，也就是说，需要一张图，这张图能够清晰快捷地反映出产品现有的所有方案形式，进化树就具有这个功能。14 / 20将专利信息和技术信息经
40、过结构性的整合变为进化树以后，可以对公司所要研发的产品的发展做出详尽的预测，这使得企业能够采取有依据的措施来发展事业。使用进化树能够较好地规避竞争对手的专利，保护自己的技术解决方案，包括建立起所谓的专利保护伞。使用专利树可以有效地看到技术系统发展的全貌、其所有主要的方案形式，包括最独特的和最有前景的方案形式。这在进行生产、创新和商务的战略性规划时显得尤为重要。CAI 技术一、CAI 的缘起：概念设计的空白回顾过去，我们从甩图板开始，然后是 CAD 二维转三维，CAD/CAE/CAM 集成，实施 PDM 和 ERP，后来实施OA 和 EB 等等纵观制造业信息化的发展，如果说传统 CAX 体系是由
41、 CAD/CAM/CAPP/CAT/CACD 等组成的话，那么我们可以说，CAI 的出现发展和补充了传统的 CAX 技术，并有力支持了创新设计和技术改进。其实，产品设计大致分为两类：一类是详细设计，一类是概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分，其作用主要体现在产品设计的初期阶段，把根据产品功能的需求而萌发的原始构思形成产品的主体框架及其主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计；然后进行评估和优化，确定整体设计方案；最后，将设计思想落实到具体设计中去，实现详细设计。可见，概念设计是个不断创新的过程，并且在概念设计期间，所涉及的设计需求和条件等，往往是不精确的、近似的或位置的，这
42、造成了概念设计过程的复杂和困难。作为详细设计的辅助工具，传统的 CAX 技术所解决的只是将思想表达为实际图形或成果的问题，如：将设计者头脑中的成形飞机总体或零部件的设计方案很好地表达为图纸、造型、仿真结果等，但传统的 CAX 工具不可能为设计者提供任何参考设计方案。那么什么才是概念设计的工具？概念设计对产品的性能、研制成本和周期等方面的影响更甚于详细设计。在 20 多年前，美国的国家科学基金会就提出了，产品的性能与成本的 70%是由概念设计阶段决定的。我们对于概念设计的缺失和概念生成的方法的缺失，是导致了我们目前从“中国制造 ”无法走到“中国创造” 的主要原因。二、何为计算机辅助创新 CAI（
43、Computer Aided Innovation）CAI，计算机辅助创新技术于 20 世纪 90 年代初，首现于前苏联。苏联解体后，该技术伴随着前苏联大批科技人员流入欧美，进入中国则始于 2002 年亿维讯公司成立之时。早期的 CAI 仅仅是将发明问题解决理论 TRIZ 的应用进行了电子化。由于 TRIZ 理论自身使用门槛高，致使其传播推广速度受到阻滞。现代的 CAI 技术是“创新理论+创新技术+ IT 技术”的结晶，使 TRIZ 理论不再只是专家们才能使用的创新工具，降低 TRIZ 理论门槛的同时，也加速了 TRIZ 理论的传播应用。经过多年的发展，计算机辅助创新 CAI 已经成为新产品开
44、发中的一项关键基础技术。CAI 经过在欧美国家的迅速发展，进入中国后，通过广泛的研究，亿维讯公司专家创造性地将发明问题解决理论 TRIZ 研究、本体论（Ontology）、多工程领域的创新技法、现代设计方法学、自然语言处理技术和计算机软件技术相结合，开发出新一代的 CAI 技术工具计算机辅助创新设计平台 Pro/Innovator。三、现代 CAX 体系的创新优势15 / 20集合了 CAI 技术的现代 CAX 体系则具备创新的优势。一般来说，一件产品的完整的生命周期，如图一，从客户需求到产品报废，CAI 可以支持从 “创新概念构造”到“ 仿真分析”阶段；“仿真分析” 之后直到“库存”阶段可由
45、 CAD 等支持；“库存” 之后属运作管理阶段，可由 ERP、CRM 等加以支持。CAI 为整个流程提供“非物化知识”，包括隐性知识、规则、方法等；CAD 等所提供的是“物化知识” ，包括外观设计、总体布置、零件造型、装配、说明书等；运作管理流程一般又包括：原材料管理、计划进度、物流等。非物化知识和物化知识均属于企业的智力资产，而非物化知识的应用更需要强大且易用的计算机辅助工具加以支持。由此可以看出，CAI 技术是企业信息化整体解决方案中的重要组成部分，在产品的生命周期中具有举足轻重的作用。由创新知识和产品知识所共同组成的企业智力资产是企业交付最终产品的不竭源泉，也是企业核心竞争力之所在。图一
46、，CAI 在产品生命周期中的作用阶段四、CAI 在中国作为制造业信息化建设不可或缺的部分，CAI 在上世纪 90 年代末受到关注。国家科技部 863 计划软件重大专项特设计算机辅助创新课题。同时作为 CAI 技术与应用领跑者的亿维讯公司结合各项世界领先技术开发出新一代CAI 技术工具计算机辅助创新设计平台 Pro/Innovator。作为简单易用的创新工具，Pro/Innovator 既继承了TRIZ 理论中独特有效的创新技法，又将本体论所描述的对象关系应用于行业创新方案库的组织中，使得创新方案的获得更准确更快捷。在正确地描述问题、创造性地解决问题、客观地评价方案，直至全面地保护创新成果等不同
47、阶段，为普通的研发人员提供全面的计算机辅助创新解决方案。2005 年 3 月 25 日，亿维讯创新能力拓展平台 CBT/NOVA 正式通过国际 TRIZ 协会鉴定，并获得其颁发的证书，成为目前世界上唯一通过国际 TRIZ 协会认证的 TRIZ 培训软件。该软件能够让使用者在短时间内了解并掌握最先进的创新理论和方法，以全新的思维方式分析问题。它可以按照使用者需求量身定制，即按照实际情况来做培训拓展，从而提高企业全员创新能力，或者针对高校特点来提高学生的创新素质和就业能力。2005 年上半年，机械工程协会也在所推出的机械工程师认证体系中将 CBT/NOVA 作为资格认证考试科目之一，预示着创新技能
48、未来必将成为国内工程师必备的职业素质，从中也不难看出国家对于加速推进行业科技创新步伐、加速创新型人才培养的决心。16 / 20五、CAI 功能模块剖析CAI 软件 Pro/Innovator 是目前 CAI 技术应用研究的最高成果，对 Pro/Innovator 的各功能模块的剖析，可以最直观地帮助我们了解 CAI 技术的创新价值。 Pro/Innovator 软件的主要包括：项目导航、技术系统分析、问题分解、解决方案、创新原理、专利查询、专利生成、方案评价、报告生成和知识库编辑器等十大功能组建和平台。其中，图二 Pro/Innovator 解题流程图项目导航：简言之，即提供解题过程中各模块的
49、切换、方案评价、专利生成和项目报告生成等整个创新设计过程的导航。系统分析：基于能量流分析原理、价值工程原理、TRIZ 理论的物质场分析方法均等，通过在模块中建立功能模型，并对其进行分析和评价，从而有效地揭示技术系统中存在的问题，找到进一步提升和改进技术系统功能的方向。问题分解：运用三轴问题分析法，沿流程时序轴、系统层次轴和因果关系轴对初始问题进行分析与重定义，将复杂的工程问题分解成为多个子问题，从而逐步暴露出初始问题的根本原因，揭示现有系统中可用来解决问题的资源（图三）。17 / 20图三 柴油机油耗过高的问题分解树解决方案：实践证明，工程师遇到的 80%的问题都已经在其它领域被解决。因此 Pro/Innovator 提供有效的、可实施的解决方案库，这些方案来自于对欧美 900 万高水平发明专利的分析，最后形成涵盖不同领域的创新方案知识库（图四）。图四 解决方案中图文并茂的知识表达18 / 20创新原理：为用户提供基于 TRIZ 理论的启发式问题求解。在创新原理模块中涉及的 TRIZ 理论以 40 个创新
