《科技创新与品牌》杂志社创新方法

TRIZ1141一种算法——发明问题解决算法ARIZ


        按照TRIZ对发明问题的五级分类,一般较为简单的一到三级发明问题,运用TRIZ1141体系中的“一种思想”、“一个法则”及“四类模型”就可以解决。而那些复杂的四、五级发明问题,由于没有明显的矛盾,不能直接依靠矛盾矩阵或物质-场分析解决,必须对其进行逐步分析并构建矛盾,此时需要应用TRIZ1141体系中的一种算法—发明问题解决算法(ARIZ),做系统的分析和求解。ARIZ是TRIZ中最强有力的工具,由Altshuller于1956年提出,之后经过近40年的不断完善,形成了比较完整的体系。ARIZ有多个不同的版本,目前最新版本为ARIZ-96,而经典的、最常用的版本为ARIZ-85C。
        ARIZ-85C共有九个步骤,每一个步骤又由一些子步骤组成。大致过程是这样:首先将系统中存在的问题最小化,原则是在系统能够实现其必要功能的前提下,尽可能不改变或少改变系统;其次是定义系统的技术冲突,并建立“问题模型”;再次是分析该问题模型,定义问题所包含的时间和空间,利用物场分析法分析系统中所包含的资源;最后定义系统的最终理想解。通常为了获取系统的理想解,需要从宏观和微观级上分别定义系统中所包含的物理冲突。接下来是消除物理冲突,冲突的消除需要最大限度地利用系统内的资源并借助物理学、化学、几何学等工程学原理与科学效应。作为一种规则,经过分析原理的应用后如问题仍无解,则可能为初始问题标准化定义有误,需调整初始问题模型,或者对问题重新进行更标准化的定义。
        下面是用ARIZ算法解决一个有关摩擦焊接问题的实例。
        问题:摩擦焊是利用焊件表面相互摩擦所产生的热,使端面达到热塑性状态,然后迅速顶锻而完成焊接的一种压焊方法。某工程要用每节10米的铸铁管建成一条通道,这些铸铁管要通过摩擦焊接的方法连接起来。但要想使这么大的铁管旋转起来需要建造非常大的机器。应用ARIZ解决该问题的主要过程如下:
        •最小问题:对已有设备不做大的改变而实现铸铁管的摩擦焊接;
        •系统冲突:管子要旋转以便焊接,管子又不应该旋转以免使用大型设备; 
        •问题模型:改变现有系统中的某个构成要素,在保证不旋转待焊接管子的前提下实现摩擦焊接;
        •理想解:只旋转管子的接触部分; 
        •物理冲突:管子的整体性限制了只旋转管子的接触部分; 
        •物理冲突的去除及问题的解决对策:用一个短的管子插在两个长管之间,旋转短的管子,同时将管子压在一起直到焊好为止。
        应用ARIZ对创新问题求解的过程是对问题不断地描述、不断地标准化的过程。TRIZ认为,一个创新问题解决的困难程度取决于对该问题的描述和问题的标准化程度,描述得越清楚,问题就越容易解决。另外,在应用ARIZ来解决实际问题时,注重以系统化的观点分析问题与解决问题,全面应用系统内和系统外的各种资源,力求从系统的角度解决局部的问题,有利于系统整体性能的提高。
        ARIZ是为复杂问题提供简单化解决方法的逻辑结构化过程,具有很强的易操作性、系统性、实用性以及易流程化等特性,已成为TRIZ的重要支撑和高级分析工具。但是,在应用ARIZ解决问题前,必须首先熟练掌握TRIZ1141体系中的“一种思想”、“一个法则”及“四类模型”,在此基础上,才能深刻体会ARIZ的精妙。