1、第三章 最終理想解triz理論，在解決問(wèn)題之初，首先拋開(kāi)各種客觀(guān)限制條件，通過(guò)理想化來(lái)定義問(wèn)題的最終理想解(idealfinal resu，lt IFR) ，以明確理想解所在的方向和位置，保證 在問(wèn)題解決過(guò)程中沿著此目標(biāo)前進(jìn)并獲得最終理 想解，從而避免了傳統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方 法中缺乏目標(biāo)的弊端，提升了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的效率。如果將 triz創(chuàng)造性解決問(wèn) 題的方法 比作通向勝利的橋，那么最終理想解就是這座橋的橋墩。3.1 理想化簡(jiǎn)介理想化是科學(xué)研究中創(chuàng)造性思維的基本方法之一。它主要是在大腦之中設(shè)立理想的模型，通過(guò)思想實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)研究客體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。一般的操作程序?yàn)?首先要對(duì)經(jīng)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行抽象，形成一個(gè)理想客體，

2、然后通過(guò)想象， 在觀(guān)念中模擬其實(shí)驗(yàn)過(guò)程， 把客體的現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)化和升華為一種理想化狀態(tài)， 使其更接近理想指 標(biāo)的要求。理想化方法最為關(guān)鍵的部分是思想實(shí)驗(yàn)，或稱(chēng)理想實(shí)驗(yàn)。它是從一定的原理出發(fā)，在觀(guān)念中按照實(shí)驗(yàn)的模型展開(kāi)的思維活動(dòng)，模型的運(yùn)轉(zhuǎn)完全是在思維中進(jìn)行操 作的，然后運(yùn)用推理得出符合邏輯的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。思 想實(shí)驗(yàn)是形象思維和邏輯思維共 同作用的結(jié)果，同時(shí)也體現(xiàn)了理想化和現(xiàn)實(shí)性的對(duì)立統(tǒng)一。誠(chéng)然，思想實(shí)驗(yàn)還不是科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，它的結(jié)論還需要科學(xué)實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐活動(dòng)來(lái)檢驗(yàn)，但這并不能否認(rèn)思想實(shí)驗(yàn)在理論創(chuàng)新中的地位和作用。新的理論往往與常識(shí) 相距甚遠(yuǎn)，人們常常為傳統(tǒng)觀(guān)念所束縛，不易走向 理論創(chuàng)新，因此，借助于

3、思想實(shí) 驗(yàn)來(lái)進(jìn)行理論創(chuàng)新以及對(duì)新理論加以認(rèn)同，不失為一種有效的手段。理想化方法的另一個(gè)關(guān)鍵部分是如何設(shè)立理想模型。理想模型建立的根本指導(dǎo)思想是最優(yōu)化原則，即在 經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)最優(yōu)的模型結(jié)構(gòu)，同時(shí)也要充分考慮到 現(xiàn)實(shí)存在的各種變量的容忍程度，把理想化與現(xiàn)實(shí) 性結(jié)合起來(lái)。理想中的優(yōu)化模型 往往具有超前性，這是創(chuàng)新的天然標(biāo)志。但是，超前行為只有在現(xiàn)實(shí)條件所 容許的 情況下，其模型的構(gòu)造才具有可行性。 應(yīng)當(dāng)指出的是， 理想模型的設(shè)計(jì)并不一定非 要遷就現(xiàn)實(shí)的條件， 有時(shí)候也需要改造現(xiàn)實(shí)，改變現(xiàn)實(shí)中存在的不合理之處，特別 是需要徹底扭轉(zhuǎn)人們傳統(tǒng)的落后的思維方式和 生活方式，為理想模型的建立和實(shí)施創(chuàng)造條件

4、。科學(xué)歷史上，很多科學(xué)家正是通過(guò)理想化獲得劃時(shí)代的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。著名的有伽俐略、牛頓、愛(ài)因斯坦、 盧瑟福等。伽俐略注意到 :當(dāng)一個(gè)球從一個(gè)斜面上滾下又滾上第 2個(gè)斜面上時(shí)，球在第 2個(gè)斜面上所達(dá)到的高度同在第 一個(gè)斜面上達(dá)到的高度近似相等。他斷定這一微小差異 是由于摩擦影響的結(jié)果，如果將摩擦消除，那么第 2 次的高度完全等于第一次的高 度。他又推想，在完全沒(méi)有摩擦的情況下，不管第 2個(gè)斜面的傾斜度多么小，它 在 第2個(gè)斜面上總要達(dá)到相同的高度。如果第 2個(gè)斜面的斜度完全消除，那么球從第一 個(gè)斜面滾下來(lái)之后，將 以恒速在無(wú)限長(zhǎng)的平面上永遠(yuǎn)不停地運(yùn)動(dòng)下去。當(dāng)然，這個(gè) 實(shí)驗(yàn)是一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，無(wú)法真實(shí)地操作

5、這個(gè)實(shí)驗(yàn)， 因?yàn)橛肋h(yuǎn)也無(wú)法把摩擦力消除盡， 也無(wú)法找到和制作一個(gè)無(wú)限長(zhǎng)的平面。伽利略是理想實(shí)驗(yàn)的先驅(qū)，后來(lái)牛 頓把伽利 略的慣性原理確立為動(dòng)力學(xué)第一定律 :慣性定律。牛頓繼承了伽利略的傳統(tǒng)， 在思索萬(wàn)有引力問(wèn)題時(shí)也設(shè)計(jì)了一個(gè)著名的理想實(shí)驗(yàn):拋體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。 一塊石頭投出，由于自身重壓力，被迫離開(kāi)直線(xiàn)路徑，如果單 有初始技擲，理應(yīng)按直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而卻在空中描出 了曲線(xiàn)，最終落在地面上，投擲的 速度越大，它落地前走得越遠(yuǎn)。于是，我們可以假設(shè)當(dāng)速度增到如此之 大，在落地 前描岀1， 2， 5， 100， 1000英里長(zhǎng)的弧線(xiàn)，直到最后超岀了地球的限度，進(jìn)入空間永不觸及地球。這個(gè)實(shí)驗(yàn)在當(dāng)時(shí)的物質(zhì)條件下是無(wú)論

6、如何不能實(shí)現(xiàn)的。牛頓 在真實(shí)的拋體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮 思維的力量把拋體的速度推到地球引力范圍之外。愛(ài)因斯坦是 20 世紀(jì)理想實(shí)驗(yàn)的卓越大師。愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論源于追光理想 實(shí)驗(yàn)。愛(ài)因斯坦創(chuàng)建廣義相對(duì)論的突破口 :等效原理，亦源于理想實(shí)驗(yàn)。盧瑟福的原子有核模型是科學(xué)史上最著名的理想模型之一。1907年，盧瑟福為了驗(yàn)證他導(dǎo)師的原子模型，建議研究生蓋革和馬斯登觀(guān)察錨發(fā)射岀的高速a粒子穿過(guò)薄的金屬宿片后的偏轉(zhuǎn)情況，結(jié)果岀人意料。盧瑟福以a粒子實(shí)驗(yàn)為事實(shí)根據(jù)，發(fā)揮思維的力量建立起了類(lèi)似太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)的原子有核模型，開(kāi)創(chuàng)了原子能時(shí)代。3.2 TRIZ 中的理想化最優(yōu)的模型結(jié)構(gòu)，來(lái)分析TRIZ 理論中，在問(wèn)題

7、解決之初，先拋開(kāi)各種限制條件，設(shè)立各種理想模型，即 問(wèn)題，并以取得最終理想解作為終極追求目標(biāo)。理想化模型包含所要解決的問(wèn)題中所涉及的所有要素， 可以是理想系統(tǒng)、 理想過(guò)程、 理想資源、理想方法、 理想機(jī)器、理想物質(zhì)等。理想機(jī)器就是沒(méi)有質(zhì)理想系統(tǒng)就是沒(méi)有實(shí)體，沒(méi)有物質(zhì)，也不消耗能源，但能實(shí)現(xiàn)所有需要的功能 理想過(guò)程就是只有過(guò)程的結(jié)果，而無(wú)過(guò)程本身，突然就獲得了結(jié)果。 理想資源就是存在無(wú)窮無(wú)盡的資源，供隨意使用，而且不必付費(fèi)。 理想方法就是不消耗能量及時(shí)間，但通過(guò)自身調(diào)節(jié)，能夠獲得所需的功能。個(gè)參數(shù)，那就是系統(tǒng)的理量、體積，但能完成所需要的工作。 理想物質(zhì)就是沒(méi)有物質(zhì)，功能得以實(shí)現(xiàn)。 因?yàn)槔硐牖?/p>

8、含多種要素，系統(tǒng)的理想化程度需要進(jìn)行衡量，于是就引岀了一 想化水平。3.3理想化水平向著更理想的方向發(fā)展。理想化是系統(tǒng)的進(jìn)化方向，不管是有意改變還是系統(tǒng)本身進(jìn)化發(fā)展，系統(tǒng)都在 系統(tǒng)的理想程度用理想化水平來(lái)進(jìn)行衡量。統(tǒng)在完成人們所期望的功我們知道，技術(shù)系統(tǒng)是功能的實(shí)現(xiàn)，同一功能存在多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，任何系 能中，同時(shí)亦會(huì)帶來(lái)不希望的功能。TRIZ 中，用正反兩面 的功能比較來(lái)衡量系統(tǒng)的理想化水平。理想化水平衡量公式 :(3-1)I = 2Uf / 3Hf式中I 一一理想化水平；習(xí)UF-有用功能之和； 習(xí)Hf-有害功能之和。從式（3-1）可以得到 :技術(shù)系統(tǒng)的理想化水平與有用功能之和成正比，與有害

9、功能之和成反比。理想化水平 越高，產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力越強(qiáng)。創(chuàng)新中以理想化水平增加的方向作為設(shè)計(jì)的目標(biāo)。根據(jù)式 （3-1） ，增加理想化水平有 4個(gè)方向 :1）增大分子，減小分母，理想、化增加顯著；2）增大分子，分母不變，理想化增加；3）分子不變，分母減少，理想化增加；4）分子分母都增加，但分子增加的速率高于分母增加的速率，理想化增加。實(shí)際工程中進(jìn)行理想化水平的分析，式 （3-1）中的各個(gè)因子需要細(xì)化，為便于分 析，通常用效益之和 （ I， B）代替分子（有用功能之和），將分母（有害功能之和）分解為兩部分：成本之和（I, C）、危害之和（立的。于是，理想化水平衡量公式變?yōu)?:I = IB/（ IC

10、+ IH）（3-2）式中 I 一一理想化水平 ;IB一一效益之和；IC 成本之和（如材料成本、時(shí)間、空間、資源、復(fù)雜度、能量、重量）；習(xí)H一危害之和（廢棄物、污染）。根據(jù)式（3-2），增加理想化水平I有以下6個(gè)方向：1 ）通過(guò)增加新的功能，或從超系統(tǒng)獲得功能，增加有用功能的數(shù)量; 2）傳輸盡可能多的功能到工作元件上，提升有用功能的等級(jí) ;3）利用內(nèi)部或外部已存在的可利用資源，尤其是超系統(tǒng)中的免費(fèi)資源，以降低成本 ;4）通過(guò)剔除無(wú)效或低效率的功能，減少有害功能的數(shù)量;5）預(yù)防有害功能， 將有害功能轉(zhuǎn)化為中性的功能， 減輕有害功能的等級(jí) ; 6）將有害功能移到超系統(tǒng) 中去，不再成為系統(tǒng)的有害功能。

11、3.4 理想化方法TRIZ中的系統(tǒng)理想化按照理想化涉及的范圍大小，分為部分理想化和全部理想化2種方法。技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，首先考慮部分理想化，當(dāng)所有的部分理想化嘗 試失敗后，才考慮系統(tǒng)的全部理想化。3.4.1 部分理想化部分理想化是指在選定的原理上，考慮通過(guò)各種不同的實(shí)現(xiàn)方式使系統(tǒng)理想化 部分理想化是創(chuàng)新設(shè)計(jì)中最常用的理想化方法，貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中。部分理想化常用到以下 6種模式 ：件、給系統(tǒng)引入調(diào)節(jié)裝置失、浪費(fèi)等，或采用更便宜播放器、收音機(jī)、照相機(jī)、以減少有害功能的數(shù)量，1 ）加強(qiáng)有用功能。通過(guò)優(yōu)化提升系統(tǒng)參數(shù)、應(yīng)用高一級(jí)進(jìn)化形態(tài)的材料和零部加強(qiáng)。或反饋系統(tǒng)，讓系統(tǒng)向更高級(jí)進(jìn)化，獲得有用功

12、能作用的2）降低有害功能。通過(guò)對(duì)有害功能的預(yù)防、減少、移除或消除，降低能量的損的材料、標(biāo)準(zhǔn)件等。3）功能通用化。應(yīng)用多功能技術(shù)增加有用功能的數(shù)量。比如手機(jī)，具有掌上電腦等通用功能，功能通用化后，系統(tǒng)獲得理想 化提升。4）增加集成度。集成有害功能，使其不再有害或有害性降低，甚至變害為利， 節(jié)約資源。分解出去。比如，近年來(lái)5）個(gè)別功能專(zhuān)用化。功能分解，劃分功能的主次，突出主要功能，將次要功能 專(zhuān)用制造劃分越來(lái)越細(xì)，元器件、零部件制造交給專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家生產(chǎn)，汽車(chē)廠(chǎng)家只進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和組裝。耗和空間的占用。比如，6）增加柔性。系統(tǒng)柔性的增加，可提高其適應(yīng)范圍，有效降低系統(tǒng)對(duì)資源的消以柔性設(shè)備為主的生產(chǎn)線(xiàn)越來(lái)越

13、多，以適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)變化和個(gè)性化定制的需求。3.4.2全部理想化是在部分理想化嘗試元效助的功能，讓系統(tǒng)簡(jiǎn)單化。輔助子系統(tǒng)，則能夠大大降全部理想化是指對(duì)同一功能，通過(guò)選擇不同的原理使系統(tǒng)理想化。全部理想化 后才考慮使用。全部理想化主要有 4種模式。1 ） 功能的剪切。在不影響主要功能的條件下，剪切系統(tǒng)中存在的中性功能及輔2）系統(tǒng)的剪切。 如果能夠通過(guò)利用內(nèi)部和外部可用的、 或免費(fèi)的資源后可省掉低系統(tǒng)的成本。3）原理的改變。 為簡(jiǎn)化系統(tǒng)或使得過(guò)程更為方便， 如果通過(guò)改變已有系統(tǒng)的工 作原理可達(dá)到目的， 則改變 系統(tǒng)的原理，獲得全新的系統(tǒng)。4）系統(tǒng)換代。依據(jù)產(chǎn)品進(jìn)化法則，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入第 4個(gè)階段一一衰退

14、期，需要考 慮用下一代產(chǎn)品來(lái)替代當(dāng)前 產(chǎn)品，完成更新?lián)Q代。3.5 理想化設(shè)計(jì)理想化設(shè)計(jì)可以幫助設(shè)計(jì)者跳出傳統(tǒng)問(wèn)題解決辦法的思維圈子， 進(jìn)入超系統(tǒng)或 子系統(tǒng)尋找最優(yōu)解決方案。 理想設(shè)計(jì)常常打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中自以為最有效的系統(tǒng)，獲 得耳目一新的新概念。理想設(shè)計(jì)和現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)之間的距離從理論上講可以縮小到零，這距離取決于設(shè)計(jì) 者是否具有理想設(shè)計(jì)的理 念，是否在追求理想化設(shè)計(jì)。雖然二者僅存一詞之差，但 設(shè)計(jì)結(jié)果卻存在著天壤之別。例 3-1一磅 金子在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，實(shí)驗(yàn)者在研究熱酸對(duì)多種金屬的腐蝕作用，他們將大約 20個(gè)各種金屬的實(shí)驗(yàn)塊擺放在容器底部，然后潑上酸液，關(guān)上容器的 門(mén)并開(kāi)始加熱。實(shí)驗(yàn)持續(xù)約 2周后，

15、打開(kāi)容器，取出實(shí)驗(yàn)塊在 顯微鏡下觀(guān) 察表面的腐蝕程度。"真糟糕， "實(shí)驗(yàn)室主任說(shuō)， " 酸把容器壁給腐蝕了。 " "我們應(yīng)該在容器壁上加一層耐酸蝕的材料，比如金子。"一位實(shí)驗(yàn)員說(shuō)。 " 或者白金。 "另一位實(shí)驗(yàn)員說(shuō)。"不行的，”主任說(shuō)，”那需要大約1磅E的金子，成本太高了 !"突然，發(fā)明家誕生了來(lái)找到理想答案。 "如何盛裝呢 ?從理想化的幾個(gè)酸液對(duì)杯壁的腐蝕即可獲得實(shí)"為什么一定要用金子呢 ?"發(fā)明家說(shuō)， "讓我們看一下這個(gè)問(wèn)題的模式 從理想設(shè)計(jì)角度出發(fā)，

16、容器是個(gè)輔助子系統(tǒng)，可以剪切。但是，酸液 方向看，容器功能可由實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)塊承擔(dān) :將待實(shí)驗(yàn)塊做成中空的，像杯子那樣，然后將酸液注入杯中。實(shí)驗(yàn)后觀(guān)察驗(yàn)結(jié)果。整個(gè)系統(tǒng)顯得如此簡(jiǎn)單。(譯自 Gerich S. Altshuller ， And Suddenly the Inventor Appeared)3.6 最終理想解 盡管在產(chǎn)品進(jìn)化的某個(gè)階段，不同產(chǎn)品進(jìn)化的方向各異，但如果將所有產(chǎn)品作為一個(gè)整體，低成本、高功能、 高可靠性、 無(wú)污染等是產(chǎn)品的理想狀態(tài)。 產(chǎn)品處于理想狀態(tài)的解稱(chēng)為最終理想解。 產(chǎn)品無(wú)時(shí)無(wú)刻不處于進(jìn)化之 中，進(jìn)化的過(guò)程就是產(chǎn)品由低級(jí)向高級(jí)演化的過(guò)程。TRIZ解決問(wèn)題之初，就首先確

17、定IFR，以IFR為終極目標(biāo)而努力，將解決問(wèn)題的效率大大提升了。理想解可采用與技術(shù)及實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)的語(yǔ)言對(duì)需要?jiǎng)?chuàng)新的原因進(jìn)行描述，創(chuàng)新的重要進(jìn)展往往通過(guò)對(duì)問(wèn)題的 深入理解而獲得。確認(rèn)系統(tǒng)中非理想化狀態(tài)的元件是創(chuàng)新成功的關(guān)鍵。最終理想解有 4個(gè)特點(diǎn) :1）保持了原系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) ;2）消除了原系統(tǒng)的不足 ;3）沒(méi)有使系統(tǒng)變得更復(fù)雜 ;4）沒(méi)有引入新的缺陷。01 磅=0.4536千克。當(dāng)確定了待設(shè)計(jì)產(chǎn)品或系統(tǒng)的最終理想解之后，可用這4個(gè)特點(diǎn)檢查其有無(wú)不 符合之處，并進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，以確認(rèn)達(dá)到或接近IFR為止。在用TRIZ進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，對(duì)于多種方案的比較選擇時(shí)，根據(jù)公式（3-1 ）和（3-2 ）計(jì) 算各方案的理

18、想化水平， 將理想化水平值按照高低排序，作為方案選擇的第一依據(jù)。例如割草機(jī)改進(jìn)。割草機(jī)在割草時(shí)，發(fā)出噪音、消耗能源、產(chǎn)生空氣污染、高速 飛出的草有時(shí)會(huì)傷害到 操作者。現(xiàn)在的第一任務(wù)是改進(jìn)已有的割草機(jī)，解決噪音問(wèn)題。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了達(dá)到降低噪音的目的，一般的設(shè)計(jì)者要為系統(tǒng)增加阻尼器、 減震器等等的子系統(tǒng)，這 不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且增加的子系統(tǒng)也降低了系 統(tǒng)的可靠性。顯然，這不符合IFR的4個(gè)特點(diǎn)中的 后2個(gè)。如果用IFR來(lái)分析問(wèn)題，會(huì)得到截然不同的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。先確定客戶(hù)需求是什么， 客戶(hù)需要的是漂亮整潔的草坪， 割草機(jī)并不是客戶(hù)的 最終需求， 只是維護(hù)草坪 的一個(gè)工具，割草機(jī)具有維護(hù)草坪整潔的一個(gè)有用功能之 外，帶來(lái)的是大量的無(wú)用功能。從割草機(jī)與草坪構(gòu)成的系統(tǒng)看，其IFR為草坪上的草始終維持一個(gè)固定的高度，為此，就誕生了 "漂亮草種（smart grass seed）"，這種草生長(zhǎng)到一定高度就停止生長(zhǎng)。割草機(jī)不再被需要。問(wèn)題得到理想解決。3.7 最終理想解的確定最終理想解的確定是問(wèn)題解決的關(guān)鍵所在，很多問(wèn)題的解決。設(shè)計(jì)者的慣性思維常常讓自己陷于問(wèn)題當(dāng)中不能