發明問題解決理論TRIZ法解讀講義

目錄

前言.........................................................................5

第1章TRIZ法基本思想和體系....................................................3

1.1TRIZ法理論的由來及其基本思想..........................................3

1.2TRIZ法的定義..........................................................4

1.3TRIZ法體系結構........................................................5

1.3.1理論基礎.........................................................5

1.3.2TRIZ法問題分析工具..............................................6

1.3.3基于知識的問題解決工具...........................................7

1.4TRIZ法問題解決流程....................................................8

1.5TRIZ法中的科學思想和思維..............................................9

第2章專利分級與系統進化S曲線...............................................13

2.1專利的等級劃分........................................................13

2.2技術系統進化S曲線....................................................16

2.2.1技術系統介紹.....................................................16

2.2.2系統進化S曲線..................................................17

2.2.3技術進化S曲線的運用............................................20

2.2.4系統進化多維S曲線..............................................21

2.2.5系統進化多維S曲線的運用........................................25

第3章技術系統進化及其模式分析...............................................28

3.1技術系統和產品進化簡介................................................28

3.2技術系統進化模式......................................................29

3.2.1模式一技術系統的生命周期.......................................29

3.2.2模式二增加理想化水平...........................................29

3.2.3模式三系統不均衡發展導致矛盾出現...............................36

3.2.4模式四增加動態性和可控性.......................................36

3.2.5模式五技術集成以增加系統功能...................................37

3.2.6模式六系統元件的匹配與不匹配...................................37

3.2.7模式七系統由宏觀向微觀進化.....................................38

3.2.8模式八提高自動化程度和智能化程度...............................38

3.3技術系統進化綜合運用..................................................38

第4章物理矛盾與技術矛盾解決原理............................................40

4.1矛盾的概念及分類......................................................40

4.2物理矛盾及其解決原理..................................................41

4.3技術矛盾及其解決原理..................................................46

4.4矛盾矩陣及其應用......................................................55

4.4.1矛盾矩陣的構造..................................................55

4.4.2矛盾矩陣的應用..................................................56

4.4.3技術矛盾解決方法實際應用舉例....................................57

4.5TRIZ法技術矛盾和物理矛盾解的基本思路................................83

4.640個發明創新原理的使用竅門............................................85

第5章物質■場模型分析........................................................88

5.1物質-場模型...........................................................88

5.2物質-場模型分析模式...................................................89

5.3物質-場模型的描述.....................................................89

5.4物質-場模型工作流程...................................................91

5.5物質?場模型組建的規則.................................................92

5.6物質-場模型功能分析法的應用..........................................96

5.7物質-場模型理論運用實例...............................................97

第6章ARIZ算法簡介..........................................................104

6.1ARIZ算法背景介紹....................................................104

6.2ARIZ算法主導思想和觀點.............................................104

63ARIZ算法的流程......................................................106

6.4ARIZ算法的特色和不足...............................................108

6.4.1ARIZ算法的特色................................................108

6.4.2ARIZ算法的不足................................................109

6.5ARIZ算法的運用......................................................109

第7章TRIZ法的產生和發展...................................................112

7.1TRIZ法的誕生........................................................112

7.2TRIZ法的傳播........................................................114

7.3RTIZ法的應用和發展..................................................116

7.4對TRIZ法的簡要評價.................................................118

附錄..........................................................................120

附錄ATRIZ矛盾矩陣....................................................120

附錄B解決問題的76個標準解............................................121

附錄C效應知識庫.......................................................126

附錄D參考書目.........................................................136

2

第1章TRIZ法基本思想和體系

1.1TRIZ法理論的由來及其基本思想

“TRIZ”一詞是俄文“發明問題解決理論”的首字母縮寫，英文名稱為Theory

ofInventiveProblemSolvingo自從1946年以來,以G.S.Altschuller先生

為首的專家，經過對250萬份專利文獻的研究發現，一切技術問題在解決過程中

都有一定的模式可循，可對大量好的專利進行分析并將其解決問題的模式抽取出

來，為人們進行學習并獲得創新發明的能力提供參考。經多年搜集、分析、比較

和歸納，這一研究建立了一整套體系化的、實用的發明問題解決方法，這就是所

謂的TRIZ法理論。圖1.1所示為TRTZ法理論的來源。

每個技術系統如產品和生產工藝等都是針對各自的技術功能的，可謂五花八

門。他們之間有沒有相互聯系，是何種聯系，是值得探索的問題。

TRIZ法理論基本思想為：大量發明創造所包含的基本問題和矛盾是相同的，

只是技術領域不同而已，將先前發明所涉及的有關知識進行提煉和重新組織，形

成一種系統化的理論知識，可以用來指導后來者的發明創造、創新和開發。TRTZ

法的基本思想打破了人們思考問題片面性和惰性的制約，避免了傳統創新過程的

試錯法帶來的盲目性和局限性，明確指出了解決問題的方法和途徑。

圖1.1TRIZ法理論的來源

TRIZ法理論的創始者G.S.Altschuller先生堅信，發明問題的基本原理是

客觀存在的，這些原理不僅能被確認，而且還能被整理進而形成一種理論，掌握

該理論不僅能提高發明的成功率，縮短發明的周期，還可使發明問題具有可預見

性。解決發明創造問題的理論核心是技術系統進化理論，即技術系統如同生物系

統一樣，一直處于進化之中，解決技術矛盾和沖突是進化的推動力，進化速度隨

技術系統一般矛盾的解決而降低，使其產生突變的惟一方法是解決阻礙技術系統

3

進化的更深層次、關鍵和核心的矛盾和沖突。以數字化信息存儲技術為例，從穿

孑慳帶到磁帶，到發展為磁盤、光盤，到現在的U盤和移動硬盤，技術矛盾不斷

的得到解決，存儲技術突飛猛進，進化神速。

TRIZ法是專門研究創新和概念設計的理論，已建立了一系列的普適性工具，

以幫助設計者盡快獲得滿意的概念解。由于TRIZ法將產品創新的核心一一產生

新工作原理的過程具體化，并提出了一系列規則、算法與發明創造原理供研究人

員使用，使得其已經成為一種較為完善的創新設計理論。TRIZ法理論不僅在前

蘇聯得到廣泛的應用，目前在歐美日的很多企業，如波音、通用、克萊斯勒、摩

托羅拉等公司的新產品開發中也同樣得到了較好的應用，取得了可觀的經濟效

益。

1.2TRIZ法的定義

國際著名TRIZ法專家Savransky給TRIZ法進行了如下的定義：TRIZ法是

一種基于知識的，面向人的解決發明問題的系統化方法學。TRIZ法包含如下的

內涵。

1.TRIZ法是一種基于知識的方法。這種知識包括：①解決發明問題啟發式

的知識，這些知識是從世界范圍250萬件專利中抽象出來的，在抽象過程中采用

為數不多的基于產品進化理論的客觀啟發式方法；②采用自然科學及工程技術中

的效應知識；③技術問題領域的知識，包括技術本身以及與該技術相似或相反的

技術。

舉例來說，一碗水端平是中國人的一句俗語，說明端平時水面會在一個平面

上，不會厚此薄彼。這種說法其實是基于地球對液體的引力效應，是一種基于知

識的方法。同樣的原理用在埃及金字塔建設中：人們在建設塔基的時候，會在四

周挖溝灌水，利用水平面在同?平面上來確保塔基的水平。在現代生活中，我們

還是沿用著這樣的方法：裝修房間時，用一只U形管注入水，U形管兩頭的水平

面一致，利用這兩個水平面可以使不同地點的磁磚在同一高度。跨越千年，跨越

不同領域，用同一個原理解決看似幾乎完全不相關的問題，這就是效應知識庫的

“威力”。

2.TRIZ法是面向人的方法，而不是面向機器的。TRIZ法理論本身是基于將

系統分解為有益和有害功能的實踐，這些分解取決于人對問題和環境的認識，其

本身就有隨機性。類似計算機這樣的機器在問題解決過程僅起一種支持作用，為

處理這些隨機問題的設計者們提供一定的工具和方法，而不能完全代替人的作

業，人的中心地位得到完全肯定。

3.TRIZ法是系統化的方法。運用TRIZ法解決問題的過程就是一個系統化

4

的，能方便應用己有知識的過程。這些將在后面第4章圖4.17和圖4.18中進行

簡明的表述。

4.TRIZ法是發明問題解決理論。TRTZ法研究人類進行發明創造、解決技術

難題過程中所遵循的科學原理和法則，并將這些原理和法則用于解決實際設計工

作中所遇到的問題。在本書的后面幾章中將會有許多來自實際的案例。

1.3TRIZ法體系結構

任何問題的解決過程都包含兩個部分，即問題和存在問題的系統。成功的創

新經驗表明，問題的分析和系統的轉換對于解決問題都是非常重要的。因此，TRIZ

法方法論包含用于問題分析的工具、用于系統轉換的基于知識的工具。圖1.2

為TRIZ法理論的基本體系結構，可分為理論基礎、分析工具、基于知識的工具

和結論等四個組成部分。對于性急的讀者，可以跳過此圖，直接進入下面的內容,

當初步了解TRIZ后，本圖會幫助形成整個系統的概念。

問

技術

題

系統

分

進化

析

模式76個標準解建議方案

理論基礎分析工具基于知識的工具

1.2

1.3.1理論基礎

技術系統的進化模式是TRIZ法理論的基礎，該模式包含用于工程技術系統

進化的基本規律，理解這些模式可以幫助人們形成對問題發展軌跡的總體概念，

得到其發展前景的正確判斷，從而增強人們解決問題的能力。任何領域的技術產

品都與生物系統一樣，存在著產生、生長、成熟、衰老和滅亡的產品進化規律，

掌握了這些進化規律，人們就能能動地進行產品的創新設計開發并能預測產品的

未來趨勢。就像伴隨著人類歷史發展的計算技術一樣，先是算盤的發明、推廣和

廣泛運用，達到珠算技術的成熟。但隨著計算機的出現，由于技術有了革命性進

展，算盤技術也就走向衰老和滅亡。

5

1.3.2TRIZ法問題分析工具

問題的分析是TRIZ法解決問題的一個重要階段，包括功能分析、可用資源

分析、理想解的確定、矛盾沖突區域的確定等。TRIZ法問題分析工具提供了對

問題的辨認和形式化的方法。對問題的分析并不是要利用問題的每一條信息，而

是用一些特殊的方式，如矛盾沖突分析、“物質一場”模型分析、需求功能分析

來表示和描述所需解決的問題。

1.矛盾沖突分析

TRIZ法理論認為，發明問題的核心是解決矛盾沖突，未解決矛盾沖突的設

計不是創新的設計。產品進化過程就是不斷解決產品所存在的矛盾沖突過程。隨

著一個矛盾沖突的解決，產品將進入一個新的狀態。在設計過程中不斷的發現并

解決矛盾沖突，是推動產品向理想化方向進化的動力。

產品設計和進化中的矛盾沖突是不可避免的，如何描述矛盾沖突并解決這些

矛盾沖突，是問題解決的關鍵。TRIZ法理論歸納整理了39個通用工程參數，用

于對工程設計中技術矛盾沖突進行描述，并通過這39個工程參數構造了矛盾沖

突矩陣，來引導設計者正確選用TRIZ法40條發明原理。在第四章中，列舉了

幾個發明家成功的發明以及對其發明用TRIZ法理論分析解決過程的案例。

2.“物質-場”分析

TRIZ法理論認為，產品的所有功能都可分解

為兩種物質和一種場，即產品的每一種功能均由

兩種物質及一種場組成。產品是功能的一種實現，S,----------------S2

因而可用物質一場模型來分析產品的功能。圖13物質一場模型

如圖1.3所示的“物質一場”模型，S和&為物質，F為場。物質S可以是

被控粒子、材料、物體或過程，物質S2是控制物質Si的工具或物體，場F是用

于實現物質工與物質S2之間相互作用的能量，如機械能、液壓能和電磁能等。

物質一場模型可解釋為：能量場F作用于工具物質Sz,通過物質S對物質，進

行各種形態或功能的變換。以蒸汽機為例，熱能作用于物質水，使水成為蒸汽，

蒸汽作用于活塞，活塞運動，形成了蒸汽機的機械運動。即此時熱能轉化為機

械能。

3.ARIZ算法

ARIZ為發明問題解決算法，是俄文首字母速寫。ARIZ是TRIZ法的一種主要

分析工具，是一種解決發明問題的算法，該算法采用一套邏輯過程逐步將初始問

題程式化，將矛盾沖突與理想解進行程式化處理，使技術系統向著理想解的方向

進化。對于初學者來說，這部分內容可以稍后學習了解。

TRTZ法理論認為解決一個問題的困難程度取決于對該問題的描述或程式化

6

方法。問題描述得越清楚，問題的解就越容易找到。發明問題的求解過程就是對

問題的不斷描述、不斷程式化的過程。經過這一過程，初始問題中最根本的矛盾

沖突就會被清楚地暴露出來，問題能否求解己經變得很清楚。在ARTZ中，矛盾

沖突的消除可應用己有的知識，也可通過效應知識庫來支持。若己有知識不能用

于該問題，或經過分析與效應的應用后待處理的問題仍無法求解，則認為初始問

題的定義有誤，需要對問題進行更一般化的定義。當然，也有可能該問題目前尚

無法解決，需要等待自然科學或技術的進一步發展。

4.需求功能分析

需求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來分析系統、

子系統或部件。功能分析過程包括系統功能裁剪的過程，即研究每一個系統功能

是否必需，如果必需，系統中的其它元件是否可完成其功能。系統設計時的重要

突破、成本或復雜程度的降低，往往是系統功能分析以及系統功能裁剪的結果。

1.3.3基于知識的問題解決工具

在TRIZ法中，基于知識的問題解決的三大工具為40條發明原理、76個標

準解和效應知識庫。TRIZ法的這些工具是在收集歸納人類創新經驗和大量專利

的基礎之上發展起來的。基于知識的問題解決工具與問題分析工具不同。前者指

出了問題解決過程的系統轉換方式，而問題分析工具則用于改變問題的描述，即

把一個具體問題抽象為TRIZ法定義范圍內的問題。

1.40條發明基本原理

TRIZ法提供的40條發明原理用于指導TRIZ法的使用者找出用于解決技術

矛盾沖突的解決方案，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存在的技術矛盾沖突。40條發明原理被使用的頻度有大有

小，記住頻度大的幾條發明原理，可直接用于解決發明問題，是?種捷徑。附錄

A中列出了40個發明原理。

2.76個標準解

TRIZ法的76個標準解用于解決基于技術系統進化模式的標準問題，并建議

采用哪一種系統變換來消除所存在的問題。在TRIZ法76個標準解中可分為如

下5種類型：

(1)不改變或僅少量改變已有系統(13種)；

(2)改變已有系統(23種)；

(3)系統的傳遞(6種)；

(4)檢查與測量(17種);

(5)簡化與改進策略(17種)。

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這種標準解的分類順序，也反映出技術系統的進化方向。若要使用這些標準

解工具，必須首先確定基于物質一場模式的問題類別，然后選定某一系列標準解。

這樣，根據所描述已有系統的特定問題，可將標準解轉換為問題的特定解，亦即

形成了問題解決的新的概念方案。詳細內容見附錄Bo

3.效應知識庫

效應知識庫是TRIZ法中最容易使用的一種工具，在效應知識庫中集中了物

理、化學、地理和幾何學等方面的專利和技術成果。效應知識庫既列出了各種效

應，同時還列出了該效應被采用的專利的專利號。發明人若需要實現某個特定功

能，該效應知識庫可以提供多個可供選擇的方法。在對TRIZ法理論進行研究的

早期階段，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為理想和更為簡化。這種效應知識庫的使用，首先

須選定一項系統待要實現的功能，然后由效應知識庫提供一些可供選擇的方案來

實現這種系統功能的轉換。在本書附錄C中，列有效應的技術功能就是針對這種

目的的。

1.4TRIZ法問題解決流程

在解決一個工程問題時，可能使用到TRIZ法一個或多個工具。圖1.4為TRIZ

法理論問題解決的流程圖，該圖不僅描述了TRIZ法各工具之間的關系，也描述

了產品創新設計問題的解決方法。應用TRIZ法解決發明問題時，首先是對給定

的問題進行分析，包括系統的功能分析、理想化目標分析以及可用資源分析等。

若發現系統存在技術矛盾沖突，則應利用TRIZ法提供的技術矛盾矩陣表加以解

決；若所需解決的問題明確，但不知道如何著手進行，則可應用效應知識庫直接

來解決；也可對需要創新的技術系統進行進化過程的預測，并應用“物質-場”

理論和76個標準解找到進化途徑。一旦利用TRIZ法工具獲得問題解決方案，需

對候選方案進行評價，包括理想化評價和系統特性評價，檢驗候選是否滿足系統

目標要求，是否符合進化模式。特別要強調，不要輕易放棄某個候選方案，因為

這個方案可能是最佳方案。若候選方案達到滿意要求，則進行后序的設計工作；

反之，需要對解決問題進行反復循環的分析。

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1.5TRIZ法中的科學思想和思維

TRIZ法問題解決過程是一個系統化的、能方便地應用已有知識的過程，也是

不斷解決現有問題中各種矛盾和沖突的過程。TRIZ法中的科學思想和思維是一

種適用于創新的科學方法，其中包含有矛盾對立與統一的哲學思想，系統論的科

學思維，比較分類、分析和歸納的邏輯法則。

1.矛盾對立與統一

在TRIZ法中充分應用了辯證的矛盾對立統一的哲學觀。有3方面的內容。

首先，TRIZ法認為，矛盾是普遍存在的。

在技術系統內部由若干組成部分，我們稱之為組元。如汽車整體可以稱為一

個系統，它是由車架、發動機、傳動裝置、運動裝置幾大組元組成。每個組元又

可以由更小的組元組成，直至分解到最小的組元即零件。技術系統內部的功能組

元之間的存在矛盾，由此產生了技術矛盾及其解法；系統內部的物理組元之間有

矛盾，物理組元在實現功能組元的幾個功能時也會造成矛盾，由此有了物理矛盾

及其解法。

一個系統作為一個相對完整的部分，還會有相互關聯的相鄰系統，即又必定

處于另一個更大的系統（超系統）中。如汽車作為一個整體是一個系統，當起在

道路上行駛的時候，道路是它的相鄰系統，它們是相互關聯的，它們共同處于交

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通的大系統中。系統與相鄰系統之間，系統與超系統之間也有矛盾。矛盾的普遍

性是辯證法的核心，也成為TRIZ法的核心。

其次，矛盾對立統一是辯證看待矛盾的科學觀點。

矛盾成對出現，兩者之間是對立的，有時呈現對抗性，有時呈現非對抗性即

調和，社會矛盾中這種特點尤為明顯。事物兩者之間既構成矛盾，但又是統一的，

說明兩者之間相互依存，如果一方把另一方消滅了，也就意味著自身的滅亡。對

立是指相互排斥，相互斗爭。統一是指相互聯系，相互吸引。通過對立斗爭來維

持同一性，通過同一性來制約斗爭的力度和范圍。

最后，矛盾的解決是推動系統進化的唯一途徑。在TRIZ法中還進一步提出

關鍵技術和核心技術矛盾的解決，會使系統進入新的生命周期即新的S曲線，見

第2章圖2.2。以計算技術為例，十進制的采用導致出現了一大批計算工具如算

盤的出現，隨著應用的推廣，算盤還發展了多種形式，如中式、日式。算盤的檔

數也隨著數字的變大而逐步增加，但隨著運算數字的增大，運算公式的復雜度增

加，算盤的使用遇到了實際的掣肘。二進制的產生，導致了計算機的誕生和發展，

計算技術上了新的臺階。計算技術中的矛盾的產生和解決使計算技術系統進化到

了一個新的更高的階段，即新的S生命曲線。矛盾的不斷產生和解決是技術系統

進化的唯一途徑。

生活中隨處可以看到矛盾產生和解決的例子。

車輛順利通過十字路口是交通中的一件大事。車輛通過或不通過十字路口構

成一對物理矛盾，是調和性質的矛盾，可以用分離原理來解決。

十字路口的交通問題困擾人類多年。19世紀初，英國約克城中已婚女子著

紅裝，未婚女子著綠裝，以方便他人識別。受此啟發，1868年12月10日在倫

敦議會大廈廣場上，豎起了掛有煤氣燈的長桿，一位警察在桿下拉動皮帶，煤氣

燈的玻璃燈罩轉動或紅或綠，交通井然有序，解決了矛盾。后因煤氣燈爆炸使一

名警察喪命，而遭禁止。1914年，務實的美國人在尤利夫蘭市采用電氣啟動的

紅綠燈，從而風靡全世界。上述的物理矛盾是調和性質的，用時間分離原理得到

解決。但仍有一些車輛駕駛員闖紅燈，屢有事故發生。能不能在調和的基礎上強

化矛盾？也就是說十字路口的兩個相互垂直的道路不能堵死，但時間分離的強度

要更大。隨著激光技術的成熟和普及，現在己經有人提出，用激光來建成一堵虛

擬紅色光墻，同時進一步用激光在墻上打出虛擬行人的身影來代替紅燈，從而使

得時間分離與虛擬的空間分離結合起來，會起到對駕駛員更好的警告效果。激光

燈一關閉，光墻消失，汽車就可以通過。由于激光燈的高穩定性和耐用性，有望

將來代替紅綠燈，用現代科技更好地解決這對非對抗性的矛盾。

2.系統論

系統論是一種重要的科學思維。輸入量進入系統，經過系統內組元的加工成

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為輸出量。

系統具有如下特點：

（1）系統應相對其環境獨立，與環境有一定的邊界，保持穩定。（2）系統

得到輸入量，經過系統的處理，向外輸出輸出量。（3）系統內部有功能組元和物

理組元，物理組元是功能組元的載體，組元間網絡狀的聯系和互動構成復雜而有

序的系統，以達到最終有目的的改變輸入量的目標。以機械系統為例，一個完整

的機械系統由驅動、傳動、執行和控制四大物理組元組成，物理組元相互之間配

合來完成多項功能。再舉信息系統為例，信號的接收、處理、存儲和輸出是其四

大物理組元。多個物理組元參差不齊的發展促進了信息系統的進化。（4）系統與

環境之間有互動，環境會影響系統，系統則有自適應性來維持系統自身的穩定。

在上述一般共認的系統特性的基礎上，TRIZ法特別補充指出系統可分成若

干子系統，系統也可為另一個超系統中的子系統。在進化法則中，TRIZ法提出

了系統中各子系統均衡發展的進化模式，與經濟學中的木桶短板理論不謀而合。

進化模式中還講到系統可進入一個大的復雜的超系統中，以實現進化；又進一步

簡約超系統，實現進一步的進化。在解決技術矛盾和物理矛盾中，TRIZ法十分

強調系統的作用。由于TRIZ法較好地應用系統論于技術系統中，它的一些類似

做法被后人延伸用到經濟和管理等領域，在美國已經初見端倪。

3.邏輯三法

（1）比較分類法。根據研究對象的相同和相異點，把對象分為不同種類的

邏輯思維方法。

在比較分類時必須遵循以下原則。1）研究對象之間應有可比性；2）在同一

項目內比較分類時只能采用同一標準，且使每個對象只在一個子項目中；3）采

用反映本質的分類標準，避免反映現象的分類標準；4）子項目中所含對象之和

正好與上級項目所含對象相同；5）逐級下行，不得逆向，即成樹狀由根到枝再

到葉。

比較分類法的效果和用途，1）有利于對象的查找、利用和分析；2）有利于

科學合理的預見；3）有利于發現對象之間的本質聯系和內在規律。門捷立夫發

現元素周期表就是典型范例，在門捷立夫制定周期表的時期，表中許多元素是否

存在尚無定論，但門捷立夫堅持認為這些尚缺的空格一定會被填上。后來科技的

進展也證明了這一點，許多新發現的元素填補進入了空格，形成了今天看到的元

素周期表。TRIZ法在對矛盾進行比較分類時，創造性地把矛盾分成技術矛盾和

物理矛盾，揭示了技術系統中矛盾的特性。

（2）歸納法。從個別研究對象中概括出一般原理的方法。事物的39種物性

參數和40項發明原理也是TRIZ創始人Altschuller比較20萬份專利歸納得到的

結果。隨著科學技術的發展，后人不斷的提出增加物性參數和發明原理。

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穆勒五法是典型的經典歸納法，表1.1為其主要內容。

表1.1穆勒五法

名稱內容結論

求同法A,B,Cfa;A,D,E-*aA-*a

差異法AB,C-a;B,Cf沒有aA-*a

共用法AJB,Cfa;A,D,E->a;G,Ff沒有a;M,Q一沒有aAfa

共變法Ai,B,C-*ai;A2,B,C-*92A-*a

剩余法A,B,C-*a,b,c;B-*b;C—cA-*a

表1.1中的大寫字母表示輸入，小寫字母表示輸出。以求同法為例，某人抽

煙、喝酒、吃雜糧得癌癥，另一人抽煙、喝可樂、吃精米得癌癥，第三人抽煙、

喝礦泉水得癌癥，如此等等，通過大量的樣本，運用求同法可以得出抽煙得癌癥

的結論。

歸納法的效果和用途為，1）通過歸納找到普遍規律；2）通過歸納提出科學

的假說和猜想；3）通過歸納指導科學實驗。TRIZ法把專利歸納為5個等級就是

范例。TRIZ法把技術系統歸納為用39個特征參數表述，用40個發明原理來求

解，是歸納法的杰作。乂由于采樣樣本極大（250萬專利），使得歸納的結果可

信、可靠。歸納法被用在大量的日常生活中，動畫片《海爾兄弟》主題曲中唱到

的“打雷要下雨，下雨要打傘?”就是一個人們從日常生活體驗中歸納得到的經

驗。

（3）分析法。分析法是把對象分解為簡單要素，把過程分割為片斷，把整

體分割為局部的思維過程。從而精細認識對象的本質。在TRIZ中，經常用到1）

系統分析法；2）功能結構分析法；3）組成組元分析法。

分析法得到的效果和用途：1）把認識引向深入；2）發現各組元、各片斷之

間的聯系；3）是綜合的前提和基礎。人們要把具體的技術問題轉化為用TRIZ

術語表達的矛盾，在解決過程中了解功能組元和物理組元之間的聯系以建立矛

盾，再把得出的TRIZ解轉化為針對該技術系統的具體方法，都要使用分析法。

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第2章專利分級與系統進化S曲線

人類社會生活中，常常有這樣的情況出現：有的專利從申請批準日起就被壓

入箱底無人問津；有的專利僅幾千、幾萬元人民幣就被完全轉讓；但有的專利卻

有著天價般的許可使用費，隨著由它作為核心技術的產品的不斷賣出，經年累月

的、源源不斷的給它的主人帶來經濟利益。同樣是技術專利，同樣的申請流程、

申請費用、許可證書，區別為什么會這么大呢？主要是兩方面的原因。一方面是

專利的社會認可度不同，即專利形成的產品的大眾使用度有大有小，商業價值有

高有低。另一方面是專利的技術地位不同，有的專利形成產品的核心部分無可或

缺，有的則僅僅能夠起到錦上添花的作用。由此可見專利從其誕生的第一天起，

價值就是不同的，本章重點從技術的角度闡述專利的等級劃分“

2.1專利的等級劃分

每項專利對應解決現有狀況存在的特定問題。不同問題的難易程度不同，專

利解決問題的方式不同，問題得到改善的情況不同，對社會進步發展的促進程度

也不同。愛迪生發明燈泡，解決了從電轉化成照明光能的難題，是能量轉換的跨

越，將人類社會帶入了一個全新的明亮的世界，對社會的進步和發展起到了極大

的促進作用。它的專利價值甚至無法用金錢估量。在他之后相繼出現很多關于燈

泡方面的發明和專利，有的是替換燈絲材料，有的是改變燈泡的形狀，有的是改

變燈泡內部的氣體成分”這些發明由于其解決問題的難度下降，對社會的影響

降低，從而遠不及愛迪生發明燈泡的價值。只到后來人們改變發光原理，用化學

反應發光、電子躍遷發光等，因為發光原理的變化，效率有了大幅度提高，光能、

光色有了多種變化，衍生運用增加，再次具有了很高的價值。由此可見，雖然都

是專利，他們是具有差異的。對專利的分類有很多種，最受推薦的是根據專利的

創新程度進行的等級劃分。由于創新程度的不同，導致帶來的社會效應不同，從

而使得專利等級與產品生命周期具有一定的對應關系。利用它們之間的對應規

律，可以有計劃的進行投入和開發，從而更好的為人類社會發展服務，更多的創

造社會價值。

Altschuller通過分類比較和歸納，在對大量專利進行深入分析的基礎上發

現，雖然各個國家的發展步伐不一致，專利狀況各不相同，不同的專利內部所蘊

含的科學知識、技術水平有很大的區別和差異。但都可以依據各個專利對科技的

貢獻程度、應用范圍，將專利或發明創新劃分為以下5個等級。專利的等級劃分

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成為TR1Z法的重要內容之一。

1.第一級別

創新程度最低的級別，解決通常的設計問題。是對現有知識的一個直接運用，

只是簡單的改進，僅僅用到一個人的基本知識就可以完成。它們占整個發明創新

的三分之一左右。若用試錯法（試錯法，即沒有具體方向的嘗試，實驗一種方法

后發現錯了再用第二種方法實驗，直到成功。是湊巧而找到的解決問題的方法。

如愛迪生發明燈泡時用的燈絲材料，是嘗試上千種能夠得到的材料后，偶然發現

的。）則十次左右的嘗試即可以成功。這樣的發明對現實的狀態的改變最少，引

起的社會的影響也最小。一般人稍加學習和鍛煉就可以進行此級別的創新，比如

一般的新菜菜譜的創作就可以歸為這類。

2.第二級別

創新程度稍高的級別，對現有狀態做了少量的改進。它們占整個發明創造的

半壁江山。一個人的知識常常不足以將它創造出來，此時需要其他人的智慧的加

入。若用試錯法找到它的解，則需要上百次的試錯努力了。對應TRIZ法，則是

需要找到一對技術矛盾，然后找到其對應的解，根據解的提示進行改進。因為它

只需要一個方面的知識就可以解決，也并不是那么的遙不可及，不需要動用太多

的研發資源。現實生活中的一些非職務發明人的發明常常屬于這一范圍，如戶外

使用燃氣灶、可折疊野外宿營帳篷等。本書第四章中舉出了一些中國非職務發明

人的案例。

3.第三級別

創新程度更高的級別，它是對現有狀況的根本性改變，占所有發明專利的2佻

左右的比例。用試錯法找到它的解己經比較困難，需要上千次的嘗試，還不一定

能夠成功。此時需要的知識已經不僅僅局限在一兩個原理和常識了，需要的是整

個行業內的知識。在TRTZ法中它對應要解決多對矛盾，在一個系統里或者多個

系統里解決，有時候還需要放到超級系統里去解決。它的成功創造己經能夠為社

會帶來很大的發展動力，創造很好的社會效益和經濟效益。如自行車的發明、蒸

汽機的發明等等。

4.第四級別

這一級別的創新程度己經相當的高了，僅僅只有4%左右的發明專利屬于這一

級別。它需要跨行業和學科的知識作為支撐，需要有全新的概念和想法。它對社

會的改變是撼動時代的改變。再用試錯法希望發現它己經是不太可能了，它需要

發明者有目標的思考，有步驟的實驗，有足夠的設備條件以及很好的工作團隊。

半導體的發現屬于此級別，它改變了人們一貫認為物質不是導體就是絕緣體的觀

念，讓人們發現了另一個巨大領域。由它衍生出來了無數的發明創造，成就了一

個龐大的電子產業帝國，而這個電子產業帝國在廣泛的、深刻的、持久的改變著

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人類社會。

5.第五級別

這個最高的級別，只占發明創造的1%不到，它需要綜合運用所有的知識，甚

至產生新的知識。它的威力也是巨大的。舉例來說，核聚變、核裂變的發現以及

核武器的發明就是屬于這個級別。計算機的發明也屬于這一級別，有目共睹的正

在深刻的改變著世界。

其實級別之間沒有完全絕對的分界線，根據發明創新所處的時代，以及它的

出現對后世的影響，還有人們不斷的重新認識和重新使用，專利對社會的影響是

不斷改變的，它的級別也是變動的。不過總體而言它們有一個大的原則：級別越

高，對社會的改變越大，需要發明人的心智水平越高，動用的資源也相應越多。

而追求自己的發明達到更高的級別，是每個發明人心中的信念。

Altschuller與他的同事己經對此做了詳細的統計和研究，制成統計表如表

2.1所示。這里要說明，表中的比例以及試錯數量是前輩的研究人員在他們研究

的當時統計的數據，從數據本身就可以看出，它僅僅是給人們一個數據數量級上

的概念。并且隨著時間的推移，人們掌握知識的增加，發明創新的設備的完善，

這些數據會有些變化，但趨勢不變。

表2.1發明創造的等級劃分

級別創新程度比例知識來源試錯法求解的試錯數量

1簡單的解32%個人知識10

2少量的改進45%個人+部門知識100

3根本性的改進18%行業內的知識1000

4全新的概念4%跨行業跨學科的知識10000

5發現<1%所有已知的知識或新知識100000

由表2.1可見，發明創造的級別越高，所需要的知識就越多，這些知識所處

的領域范圍就越寬，搜索有用知識所需的時間就越長，采用傳統的試錯法尋求解

時，試錯的次數就越來越多。當需要高級別的發明時，特別在現代社會，時間成

本和機會成本飛速上升的時候，用試錯法己經不再可取。因此需要進行有目的的，

有指導性的創新。

此外還可發現，95%的發明創造是利用了行業內的知識，只有少于5%的發明

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創造是利用了行業外的以及整個社會的知識。因而，如果企業遇到一般的技術矛

盾或問題，完全有能力在本行業內尋找到答案。也就是說，只要找到正確的創新

方法，實現創新型企業，打造有競爭力的企業完全是可以實現的。學習和推廣創

新方法，是有利于企業的，是企業利益所需。

由表2.1還可以看出，第三、四、五級的專利才會涉及到技術系統的關鍵技

術和核心技術，比例高達77%的第一、二級的發明創造處于低水平狀態，一般來

說使用價值不大。而這一部分發明創造中非職務發明人占了絕大多數的比例。他

們為發明創造貢獻了自己的熱情，投入了大量的人力、物力、財力，但由技術的

等級所限注定收效不高，這就是出現有些發明人“越搞發明越