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1、TRIZ理论中ARIZ算法研究与应用 摘要: TRIZ理论中的ARIZ算法主要用于解决复杂问题,ARIZ集成了TRIZ的多个工具,给出了从问题分析到方案解评价的整个流程。文中在总结TRIZ理论的方法和观点基础上,阐述了ARIZ包含的概念和主导思想,介绍了ARIZ解决问题流程,并给出应用ARIZ解决问题的工程实例。 关键词: TRIZ;ARIZ;创新设计 TRIZ是由解决技术问题和实现创新开发的各种方法、工具组成的综合理论体系。TRIZ中包含了用于分析和解决问题的多种工具,主要有： (1)
2、用39个通用的工程参数将各种冲突进行标准化归类,并采用40条发明原理解决技术冲突； (2)物理冲突及分离原理； (3)用物质-场模型定义5类问题并建立对应的76个标准解； (4)效应知识库在不同工程领域问题的关联互用； (5)技术系统进化模式与成熟度预测； (6)用于解决复杂问题的ARIZ算法。 TRIZ理论中的各种方法和工具在国内已开始应用于产品设计领域,基于TRIZ创新方法工具的计算机辅助创新软件InventionTool3. 0已经进入实用[1]。ARIZ是TRIZ中最强有力的解决
3、发明问题工具,专门用于解决复杂、困难的发明问题,但ARIZ本身过于复杂,不宜掌握,对使用者要求较高,ARIZ的应用远不及TRIZ其他方法工具那样广泛,且国内外的TRIZ辅助创新软件都没有包括ARIZ。随着国家创新战略的深入,企业对创新级别和深度的要求不断提高,有必要开展针对复杂问题创新方法工具的理论及应用研究。文中介绍了ARIZ的内容及应用方法,并提出了一些发展及改进ARIZ的构想。 1、ARIZ概述 ARIZ最初由Altshuller于1956年提出,经过多次完善才形成比较完整的体系,ARIZ是解决发
4、明问题的完整算法,是TRIZ中最强有力的工具,集成了TRIZ理论中大多数观点和工具[2]。ARIZ的主导思想和观点如下： (1)冲突理论。 发明问题的特征是存在冲突,ARIZ强调发现并解决问题中的冲突,Altshuller将冲突分为管理冲突、技术冲突和物理冲突。管理冲突是指希望取得某些结果或避免某些现象,需要作一些事情,但不知如何去做;技术冲突总是涉及系统的两个基本参数A与B,当A得到改善时,B变得更差;物理冲突仅涉及系统中的一个子系统或部件,并对该子系统或部件提出了相反的要求。技术冲突可转化为物理冲突
5、,物理冲突更接近问题本质[3]。 ARIZ采用一套逻辑过程,逐步将一个模糊的初始问题转化为用冲突清楚表示的问题模型。首先将初始问题用管理冲突来表述,根据TRIZ实例库中的类似问题类比求解,无解则转化为技术冲突采用40条发明原理解决,如问题仍得不到解决则进一步深入分析发现物理冲突。特别强调由理想解确定物理冲突的方法,一方面技术系统向着理想解的方向进化,另一方面物理冲突阻碍达到理想状态。创新是克服冲突趋近于理想解的过程[4, 5]。 (2)克服思维惯性。 思维惯性是创新设计的最大障碍,ARIZ强调在解决
6、问题过程中必须开阔思路克服思维惯性,主要通过利用TRIZ已有工具和一系列心理算法克服思维惯性[6]。 ①将初始问题转化为“缩小问题”(Mini-Problem)和“扩大问题”(Maxi-Problem)两种形式。“缩小问题”是尽量使系统保持不变,达到消除系统缺陷与完成改进的目的,“缩小问题”通过引入约束激化矛盾,目的是发现隐含冲突。“扩大问题”是对可选择的改变不加约束,目的是激发解决问题的新思路。 ②强调应用系统内、系统外和超系统的所有种类可用资源。主要包括7种潜在的资源类型:物质、能量/场效果、可用空
7、间、可用时间、物体结构、系统功能和系统参数,并且可用资源的种类和形式是随着技术的进步不断扩展的。 ③系统算子:考虑将系统问题扩展,系统往往不是孤立存在的,系统包含子系统,并隶属于超系统,在过程上处于前系统和后系统之间,系统也包括过去状态和将来状态。系统算子方法考虑系统内问题是否可以转移到所在超系统、前系统、后系统及系统的不同时间段。有时系统内难解决的问题在系统以外很容易解决。 ④参数算子:考虑系统长度参数、时间参数,以及成本增大或减小可能出现的情况,目的是加强冲突或发现隐含问题。 ⑤尽量采用非专业术
8、语表述问题,因为专业术语往往禁锢人的思维。例如在“破冰船破冰”的惯性思维引导下,人们不会想到可以不用破冰而将冰移走。 (3)集成应用TRIZ中大多数工具。ARIZ集成应用了TRIZ理论中绝大多数工具,包括理想解、技术冲突理论、物理冲突理论、物场分析与标准解、效应知识库。对使用者有很高要求,必须可以熟练使用TRIZ理论其他工具。 (4)充分利用TRIZ效应库和实例库,并不断扩充实
