文孙永伟 责编李玉戌
2010年11月01日
一、TRIZ的流程简介
在上一期中,我们谈到了TRIZ解决问题的基本思想。那就是先将一个我们所要解决的特殊问题转化成一个标准的通用性问题,再寻找通用性的解决方案,最后将这个通用性的解决方案转变成为我们所需要的特殊的解决方案。为了便于理解,我们在这里打一个比方:例如我们的LED厂家遇到了一个散热的问题,这个问题在LED产业中非常重要。如果我们直接搜索“如何解决LED的散热”问题,得到的答案往往不是很理想。因为这是一个行业性的问题,我们无法解决,其他人也无法解决。即使是已经有人解决,也会遇到专利的壁垒。如果我们将这个问题转化一下,将“如何解决LED的散热”问题换为“如何冷却一个物体”,就可将一个特殊问题转化成一个一般性的问题。“冷却一个物体”这个一般性的问题,可能是人类遇到的最早的问题了,所形成的解决方案也非常多,这些方案就是一般性的解决方案。最后我们需要将这些一般性的解决方案转化成为我们所需要的解决方案,也就是特殊的解决方案。
下面对各步骤做一个简单的描述。
1.具体问题。
1.1 定义问题。要对我们所遇到的工程问题做一个比较清楚的描述,就要将客户的需求细化成为工程的需求,将CTQ(关键品质特性)清楚地描绘出来,以与问题相关的各方达成一致。
1.2 功能导向搜索/标杆。对于技术路线不是很清楚的,要搜索相关的解决方案。这些解决方案可能来自于本领域的专家,或者来自于同一公司的其他部门,也有可能来源于同一领域的其他公司(竞争对手),或者遇到类似问题的其他行业的公司。功能搜索出来的方案可能不止一种,利用标杆选择一种或者几种比较可行的解决方案。
1.3 定义理想度/理想最终解。确定了技术路线之后,我们可以想一下最终的解决方案会是什么样的,问题解决了以后整个系统会变成什么样子。讨论将系统做最小改动就可以解决问题的可能性。它是我们寻找解决方案的灯塔。
2.一般化问题。这一步中,要深入分析问题,找出出现问题的部件,找到造成问题的根本原因。
2.1 可用资源分析。分析可以利用的资源,寻找可以利用这些资源的可能性。
2.2 功能模型分析。划分系统、超系统和部件。对系统中的所有部件进行分析,分析他们在系统中起的真实做用,找出有问题的部件,以备深入分析。
2.3 修剪。寻求将复杂系统中的某个部件去掉的可能性,降低系统的成本,提高系统的可靠性。
2.4 根本原因分析。分析造成问题的深层原因,寻找更多解决问题的入口。
3.寻找一般性解决方案。通过上述分析,我们找出了一些问题。根据所得出问题类型的不同,选择合适的解决工具。如果问题中有矛盾,可以用物理矛盾或者技术矛盾的方法来解决。如果是其他类型的问题,可以用标准解、技术进化趋势以及类比改编来解决。
3.1 物理矛盾。就是同一参数发生了矛盾。可以设法用分离原理等来解决,每一种分离方法背后都有一些发明原理与之相关联。
3.2 技术矛盾。两个参数之间的矛盾。TRIZ提供了矛盾矩阵,遇到了这样的矛盾,可以查这个矩阵,然后根据它推荐的发明原理搜寻解决方案。
3.3 40个发明原理。这40个发明原理是对目前为止大多数发明的总结。我们可以在这些发明原理的启发下寻找合适的解决方案。
3.4 标准解。首先要设法构建物场模型,根据不同的物场模型寻找不同类别的标准解。TRIZ提供了5大类共76个标准解。
3.5 技术进化趋势。我们可以根据技术发展的趋势,预测下一代解决方案。S曲线可以让我们很清楚地定位我们的产品或者技术,让我们清楚地认识到为什么产品会处于这个阶段,另外还可以推荐在这个阶段应该采取的策略。
3.6 类比改编。可以将其他专利中所提到的解决方案移植过来。对于处于竞争的系统,可以通过特征移植的方法使该系统同时具备两个系统的优点。另外功能导向分析也可以在这里得到应用。
4.具体解决方案。这一部分主要是对我们所得出想法进行实施。这里可以借用其他理论中的一些工具,如六西格玛中的实验设计(DOE)、计算机模拟等等。
我们大体上可以用下面的流程图来表示我们可能用到的工具。需要说明的是:
(1)这个图是上次我们提到的图的细化。
(2)我们这里列出来的工具很多,但我们在解决问题的时候,并不需要每一个工具都要用一遍,要选择合适的工具。例如,如果问题的定义比较明确,则可以直接跳到第2.1步。如果我们只对做产品或者技术预测,则可以直接跳到第3.5步,用技术进化趋势就可以了。
二、发明等级的划分
TRIZ理论的奠基人阿奇舒勒对大量的专利进行分析后,对专利的等级进行了划分。一个申请只要满足专利“三性”,即新颖性、创造性和实用性就可以获得专利,但发明的等级却不相同。有些发明只是对一个已有系统做了微小的改进,而有的专利却是划时代的、突破性的改进。因此,有必要对发明进行不同等级的划分,阿奇舒勒把发明划分为五个等级。
下表列出了五个发明等级的比较。
第一个等级是解决方案显而易见的改进。指的是对产品的某个部件进行微小的改进,基本上不影响整个系统的结构,主要是参数的改变。这个级别的发明依靠个人的知识就可以做到,大约有32%的发明属于这一级别。
第二个等级是微小的改进。是指系统的某个部件发生了比较大的变化。这个级别的发明一般需要集体的智慧。大约有45%的发明属于这个等级。
第三个等级是指比较重大的改进。对产品的几个部件进行比较全面的改进,它需要借助于一个行业内的知识。约有19%的发明属于这个级别。
第四个等级是指破坏性的创新。它的产物是可以更新换代的新产品。如数码相机代替胶片相机就属于第四个等级的创新,它需要借助于其他行业的知识才能完成。这类发明数量不多,只有大约4%左右。
第五个等级是新发现。它指的是人类对世界及自然规律的新认识。这些规律本来就存在,但是没有被人类发现,对这些规律的揭示就是新发现。例如原子能、激光等等。它们的发现往往会改变整个世界。但这类发现非常稀少,只有不到1%。
传统的创新方法所得出来的典型解决方案,大多只能在第一、二个等级上,如果使用TRIZ理论,可以将解决方案扩展到第三、四个等级。对于第五个等级的发现,TRIZ理论难以发挥它的作用。
一些实力不是很雄厚的企业,应该尽量在低的发明等级上寻找解决方案,比如第一、二个等级,这些发明只要稍加改进就可以解决一些问题,而且解决的成本比较低,风险也比较小。对于大型企业的研究院,如果需要做一些前瞻性的研究,则尽量在第三、四等级上寻找解决方案,这些发明往往是开发周期比较长,投入比较高,风险也比较大,但一旦成功,会对企业带来深远的影响。对于进行基础研究的大学或者研究所,则应当在第五个等级上解决问题。
三、TRIZ适合解决什么样的问题
尽管目前已经有人将TRIZ理论应用扩展到了其他领域,比如,商务领域、软件领域、微电子领域、管理领域以及如何提高客户满意度方面等等。许多TRIZ的入门者认为TRIZ能够解决所有的问题,拿到一个问题便想立即利用TRIZ理论来解决,但实际操作起来的时候却感觉到困难重重,无从入手,这显然是错误的。TRIZ理论不是万应灵药,包治百病,解决所有的问题。我们在运用TRIZ理论之前,首先要对问题进行分析,然后选择合适的工具,而不能生搬硬套。
1.问题的所在是否明确。对问题进行清楚的定义和描述是一个团队在一起工作的前提。比如,我们在压焊的过程中,由于力量太大把金属丝压断了;又比如灯光太暗导致我们看不清楚路面等等。好的问题描述应该具备以下几个要素:(1)属于什么问题;(2)问题出现的时间;(3)问题出现的位置;(4)问题出现的原因;(5)谁导致了这个问题。
2.将管理矛盾明确化。什么是管理矛盾呢?管理矛盾就是有一个问题,但不知道应该怎么办。例如,要将“两簇金属丝在低温下连接起来”,但不知道应该采用什么样的方法。遇到这种情况,就不要急于用TRIZ工具了。我们首先要做的是标杆以及功能导向搜索。如果有可能,可以向这个领域的专家请教,因为这虽然对我们来说是一个新问题,但对于其他人未必就是新问题。有可能这个问题早已经得以解决,得到专家的帮助,可以收到事半功倍的效果。如果没有专家,可以搜索一下其他领域遇到类似问题是如何解决的,将其他领域的解决方案移植过来。我们得到的结果可能不止一种,这就需要我们做一些实验来验证这些可能的解决方案。这时候如果我们遇到问题,就是很明确的问题,就可以充分利用TRIZ理论中的工具来解决了。比如前面的例子,“如何在低温下将两簇金属丝连接起来”,就可以参考一下其他行业中是如何解决类似问题的,比如扩散、沉积、压焊、电化学、低熔点爆料等等。接下来,我们遇到的问题就会比较具体,如低温扩散技术中的速度太慢、沉积技术中的效率太低、低温压焊技术中的断线等等,这些问题都是非常适合用TRIZ理论来解决的。
3.发明等级不能太高,问题不能太基础。有些人对TRIZ抱的期望值太高,甚至一些基础性的问题也期望用TRIZ来解决,结果却发现很难有所进展。例如,我们需要发明一种世界上目前没有的新材料,这类问题就不适合用TRIZ来解决。但在探索这类问题中所遇到的具体问题,就可以设法用TRIZ来解决。