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创造性设计方法比较研究—TRIZ理论与BS法

TRIZ方法 admin 265浏览 0评论

1 TRIZ理论与头脑风暴法简介
      发明问题解决理论TRIZ是由前苏联海军部专利局专家Altshuller创立TRIZ系俄文缩写,它是一种建立在技术系统演变规律基础上的问题解决系统。技术系统演变的8个模式、40条发明原理、39个技术参数、冲突矩阵、76个发明性问题的标准解决方案、发明问题解决算法ARIZ以及工程知识效应库等一同构成了TRIZ的理论与方法体系。
      头脑风暴法又称为智力激励法,是美国人奥斯本提出的一种创造技法。头脑风暴法让参加讨论的与会者可以无拘无束地任意发表其想法,使参与者能互相启发,从而能突破种种思维障碍和心理约束,让思维自由驰骋。借助参与者之间的知识互补、信息刺激来提出大量有价值的设想。头脑风暴法所遵循的四项原则是:自由联想;延迟批判;追求一定的数量;探索、研究、组合和改进设想。
2.两者的分析比较
     (1)立足点 发明是如何产生的?创新的过程是只凭借人的直觉和灵感还是有其内在的规律性呢?对这些问题的不同回答就产生了不同的创新理论和方法。
       头脑风暴法认为创新是人们克服思维定势,在已有经验的基础上进行的想象、联想、直觉、灵感等非逻辑思维过程,其没有一定的规律可言。因此它的求解要有一定的数量,再由数量来保证解的质量。人们越提出更多的设想,就越有可能走上解决问题的正确轨道。
       TRIZ的创立者Altshuller从开始就坚信发明问题的基本原理是客观存在的。任何领域的产品改进、技术、创新和生物系统一样,都存在产生、生长、成熟、衰老和消亡的过程,是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律,就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来发展趋势。运用这一理论,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。借助TRIZ理论,设计者能打破思维定势、拓宽思路、正确地发现现有产品或流程设计中存在的物理冲突或技术冲突,并按照程式化的方法,找到具有创新性的解决方案,从而在概念设计阶段保证了产品开发设计方向的正确性。
      (2)可用资源 头脑风暴法对参与者的要求是专业构成要合理,不应局限于同一专业,而是考虑全面而多样的知识结构。这样才能使参与者能互相启发,从而突破种种思维障碍和心理约束,让思维自由驰骋,借助参与者之间的知识互补、信息刺激来提出大量有价值的设想。可以看出,头脑风暴法主要依赖的资源是参与者的头脑中存在的知识与经验,因而一般要求与会者应是相关领域的专家。
       TRIZ认为问题的解是有级别的,在产品从低级向高级进化的过程中,高级别的解的产生需要更多的知识及更多的可选解。
       随着解的创新程度的提高,对知识来源的要求也越来越高。到了发明的阶段,可用资源需要达到所有已知的知识。
     (3)解空间 对于一个问题,可以有多种不同的解答方式,不同的解答方式会导致不同的结果。根据解答结果的不同,问题的解分为最优解、局部最优解和一般解等。而所有的这些解就构成了问题的解空间。各种创造方法的运用过程的实质就是在现有条件下,在解空间中搜寻最优解的过程。
      头脑风暴法由于参与者的经验与知识结构所限,参与者的知识与经验很有可能覆盖不到最优解。在这种情况下,头脑风暴法的应用结果只能是找到问题的局部最优解。更由于参与者的思维是非逻辑性的和发散跳跃式的,因此其搜索过程是全方位的和无目的性的。这会导致大量无用解的产生,而在产生这些无用解和最后对解进行评价的过程中,则会浪费大量的可用资源。
       在TRIZ中,理想解是一个很重要的概念,理想解是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。在理想解的条件下,系统不占有更大的空间,没有多余的重量,不需要更多的劳力,也不需要额外的维护,技术系统只有有用的功能而没有无用的或有害的功能。由于TRIZ并不依赖于个人的知识和经验,因此其搜索的范围可以充满全部解空间,而理想解则为搜索提供了明确的方向和指导,它使设计者避免在解空间中迷失方向。理想解比其它的可想象或不可想象到的解都更加有力,可使设计者不受头脑中已存在的经验的影响,激发设计者的突破性思维。理想解可能存在于解空间中,也可能不存在于解空间中。如果理想解存在于解空间中,这时理想解与最优解重合;如果理想解不存在于解空间中,则最优解存在于系统向理想解进化的途中。
      (4)从头脑风暴法与ARIZ发明问题解决算法的实施过程可以看出,两者解决问题的过程基本上是一致的,都可大致分为:确定问题;产生解决方案;评价方案等3个阶段,并无本质上的不同。但是头脑风暴法非常容易学习并组织实施,而且不需要额外的资源。与头脑风暴法相比,TRIZ虽然强调了创造发明的规律性及其过程的程式化,但往往在一开始学习、训练和实际应用上都有着较大的困难。如在ARIZ中,定义小问题和将求出的解具体化这两步就非常困难,它要求使用者具备丰富的领域知识。另外,在应用TRIZ理论时如何将面对的具体对象抽象为物场分析中的模型,也是一个值得探索的关键难题。因此,TRIZ的使用者要有一个相当长的学习与训练过程。
      (5)在TRIZ中出现的新概念 在TRIZ中有许多重要的概念,这些概念为问题的定义与解决提供了有效的帮助。
     (6)应用范围 头脑风暴法自产生以来,因其易用性与科学性,在全世界范围内得到了广泛的应用,并形成了许多类型的BS法。其应用领域包括技术革新、管理、预测、发明及专项咨询等多种领域。可以说,只要有存在问题的地方,就可以使用头脑风暴法,它几乎可以解决任何问题。
       TRIZ是在研究产品发明的基础上产生的,其理论只能解决技术冲突与物理冲突方面的问题。因此,TRIZ的应用目前只限于机械、建筑、电子等产品制造领域,而对管理、经济等方面存在的问题却无能为力。现在,尽管已有一些西方学者开始研究TRIZ在管理中的应用,并将此作为TRIZ的重要发展方向之一,但到目前为止还没有产生重大的研究成果。
3结论
       就国内的发展现状而言,BS法在我国已经有了近30年的历史,获得了较好的宣传普及,也确实产生了不少应用成果。无疑这种方法及其变型仍将在诸多领域发挥积极的作用。而TRIZ理论引入国内只不过是近几年的事,我国对TRIZ理论的研究和教学工作刚处于起步阶段,加之前述所指出的TRIZ在实际应用上的难点,因而尚未产生具有较大社会效益和经济效益的成果。但笔者认为,TRIZ对人们发明问题过程有着规律性的认识,与认知心理学所探讨的人类学习和思维过程的规律性的出发点是吻合的,从而就可以借助这些学科的方法和成果来促进TRIZ理论自身的发展。
       通过以上对头脑风暴法与TRIZ理论的分析与比较,还可以得出以下结论:
      TRIZ是解决创新问题的系统化理论和方法学,而头脑风暴法只是针对创造性思维的某一侧面的研究,并没有形成一个完整的理论。因此两者的规模和深度是不可相题并论的,TRIZ理论将在创新理论中占有重要的一席之地。
       TRIZ理论已经形成了一套比较完整的理论体系,有着很强的逻辑严密性与操作程序性。这使得TRIZ能够借助于计算机技术和人工智能的发展优势来提高其易用性。例如,与BS法同样以经验思维为基础的方法有专家系统、基于实例的推理等,而TRIZ理论以逻辑思维为主,因此将两者有机地结合在一起将会大大提高TRIZ理论的易用性。随着对TRIZ理论研究的深入和其易用性的提高,可以预见,TRIZ理论将有着广阔的应用前景。重视TRIZ理论的研发和教育,应有着重要的实际意义。
 

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