培养与实践：系统分析型创新技法

2023-11-30 理论教育版权反馈

【摘要】：第六章系统分析型创新技法寻求新的途径新的综合的概念与方法，用来研究机体和构成的巨大整体。第一节形态分析法形态分析法是由瑞士天文学家F．兹维基创立的一种创新技法，又称“形态矩阵法”和“形态综合法”。形态分析法，是一种以系统搜索观念为指导，在对问题进行系统分析和综合基础上用网络方式集合各因素设想的方法。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。

第六章　系统分析型创新技法

寻求新的途径新的综合的概念与方法，用来研究机体和构成的巨大整体。——维纳

创造活动是一种涉及多种要素组成的整体，从系统观念出发求解创造问题是一种科学的方法，系统分析型创新技法就是建立在对创新系统进行分析思考基础上的一类方法，可以分为五个步骤:①明确地提出问题，并加以解释。②把问题分解成若干个基本组成部分，每个部分都有明确的定义。③建立一个包含所有基本组成部分的多维矩阵(形态模型)，在这个矩阵中应包含所有可能的总的解决方案。④检查这个矩阵中所有的总方案是否可行，并加以分析和评价。⑤对各个可行的总方案进行比较，从中选出一个最佳的总方案。

第一节　形态分析法

形态分析法(Morphological analysis)是由瑞士天文学家F．兹维基创立的一种创新技法，又称“形态矩阵法”和“形态综合法”。

第二次世界大战期间，美国情报部门探听到法西斯德国正在研制一种新型巡航导弹，但费尽心机也难以获得有关技术情报。然而，火箭专家兹维基博士却在自己的研究室里，轻而易举地搜索出法西斯德国正在研制并严加保密的乃是带脉冲发动机的巡航导弹。兹维基博士难道有特异功能?没有。他能够坐在研究室里获得技术间谍都难以弄到的技术情报，是因为运用了他称之为“形态分析”的思考方法。

形态分析法，是一种以系统搜索观念为指导，在对问题进行系统分析和综合基础上用网络方式集合各因素设想的方法。兹维基博士运用此法时，先将导弹分解为若干相互独立的基本因素，这些基本因素的共同作用便构成任何一种导弹的效能，然后针对每种基本因素找出实现其功能要求的所有可能的技术形态。在此基础上进行排列组合，结果共得到576种不同的导弹方案。经过一一过筛分析，在排除了已有的、不可行的和不可靠的导弹方案后，他认为只有几种新方案值得人们开发研究，在这少数的几种方案中，就包含有德国法西斯正在研制的方案。

如果你要成功，你应该朝新的道路前进，不要跟随被踩烂了的成功之路。——约翰·D·洛克菲勒

用形态分析进行新品策划，具有系统求解的特点。只要能把现有科技成果提供的技术手段全部罗列，就可以把现存的可能方案“一网打尽”，这是形态分析方法的突出优点。但同时也为此法的应用带来了操作上的困难，突出地表现在如何在数目庞大的组合中筛选出可行的新品方案。如果选择不当，就可能使组合过程的辛苦付之东流。

因此，在运用形态分析过程中要注意把好技术要素分析和技术手段的确定这两道关。比如在对洗衣机的技术要素进行分析时，应着重从其应具备的基本功能入手，对次要的辅助功能暂可忽视。在寻找实现功能要求的技术手段时，要按照先进、可行的原则进行考虑，不必将那些根本不可能采用的技术手段填入形态分析表中，以避免组合表过于庞大。当然，一旦形态分析法能结合电子计算机的应用，从庞大的组合表中进行最佳方案的探索也是办得到的。在创新活动中，人们的创造性主要来自潜意识，即人们创新性能力处于潜在(封闭)状态，它是可以被开发的。

第二节　发明问题解决理论

发明问题解决理论(缩称为TRIZ，是俄语Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch的单词首字母)，由前苏联发明家“TRIZ之父”阿利赫舒列尔(G．S．Altshuller)在1946年最先提出。TRIZ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。

1946年，阿利赫舒列尔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，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?答案是肯定的。阿利赫舒列尔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，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趋势。后来，在他的领导下，前苏联的研究机构、大学、企业组成了TRIZ的研究团体，分析了世界近250万份高水平的发明专利，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，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。80年代中期之前，该理论一直对其他国家保密。

TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面:首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式;其次，各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力;第三，技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。(www.chuimin.cn)

若无某种大胆放肆的猜想，一般是不可能有知识的进展的。——爱因斯坦

现代TRIZ理论体系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理论中提供了如何系统分析问题的科学方法，如多屏幕法等;而对于复杂问题的分析，则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)技术矛盾解决原理。不同的发明创造往往遵循共同的规律，TRIZ理论将这些共同的规律归纳成40个创新原理，针对具体的技术矛盾，可以基于这些创新原理，结合工程实际寻求具体的解决方案。

(4)创新问题标准解法。针对具体问题的物—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。

(5)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，直至问题的解决。

(6)基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库。基于物理、化学、几何学等领域的数百万项发明专利的分析结果而构建的知识库可以为技术创新提供丰富的方案来源。

相对于传统的创新方法，比如试错法、头脑风暴法等，TRIZ理论具有鲜明的特点和优势。它成功地揭示了创新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，而不是采取折中或者妥协的做法，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，可大大加快人们创新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地分析问题情境，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趋势，帮助我们开发富有竞争力的新产品。

埃及神话故事中会飞的魔毯曾经引起我们无数遐想，那么现在我们不妨一步步分析一下这个会飞的魔毯，从而了解TRIZ理论中创造性问题分析方法在现实问题解决中的应用。

你热爱生命吗?那么别浪费时间，因为时间是组成生命的材料。——富兰克林

现实生活中虽然有毯子，但毯子都不会飞的，原因是由于地球引力，毯子具有重量，而毯子比空气重。那么在什么条件下毯子可以飞翔?我们可以施加向上的力，或者让毯子的重量小于空气的重量，或者希望来自地球的重力不存在。如果我们分析一下毯子及其周围的环境，会发现这样一些可以利用的资源，如空气中的中微子流、空气流、地球磁场、地球重力场、阳光等，而毯子本身也包括其纤维材料、形状、质量等。那么利用这些资源可以找到一些让毯子飞起来的办法，比如毯子的纤维与中微子相互作用可使毯子飞翔，在毯子上安装提供反向作用力的发动机，毯子在没有来自地球重力的宇宙空间，毯子由于下面的压力增加而悬在空中(气垫毯)，利用磁悬浮原理，或者毯子比空气轻。这些办法有的比较现实，但有的仍然看似不可能。比如毯子即使很轻，但也比空气重，对这一点我们还可以继续分析。比如毯子之所以重是因为其材料比空气密度大，解决的办法就是采用比空气轻的材料制作毯子，或者毯子像空中的尘埃微粒一样大小等等。通过上面一个简单的分析过程，我们会发现，神话传说中会飞的毯子逐渐走向现实，从中或许我们可以得到很多有趣甚至十分有用的创意。这个简单的应用展示的问题分析过程包括:首先从幻想式构想中分离出现实部分，对于不现实部分，通过引入其他资源，一些想法由不现实变为现实，然后继续对不现实部分进行分析，直到全部变为现实。因此，通过这种反复迭代的办法，常常会给看似不可能的问题带来一种现实的解决方案。

想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进步的源泉。——爱因斯坦

培养与实践：系统分析型创新技法

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