TRIZ: 一种系统性创新方法

长久以来,人们认为发明需要敏锐的直觉和辛勤的付出,只有少数专家才能从事这项工作。像托马斯·爱迪生这样的天才,是可遇而不可求的。然而,自20世纪40年代始,苏联的根里奇·阿奇舒勒(Genrich Altshuller)等人通过研究大量专利文献,总结出一套称为 TRIZ 的系统性创新方法,显著提升了创新的效率。

依照阿奇舒勒的描述,根据新颖性的水平,创新可以分成 5 个级别。低级别的创新借鉴已有的物体,或者在多个物体中选取一个,而高级别的创新则致力于开发全新的系统。新颖性水平的差别,通常可以用发明家搜寻答案时试错的次数来描述。低级别的创新需要数十次或者上百次的试错;对高级别的创新而言,变量很多,其排列组合更是惊人,试错的次数可能是无限大的。人们迫切需要找到一些方法,降低试错的数目,使发明创新更加高效。

先前的尝试

启发法是最初的尝试。发明新事物需要经历很多的试错过程。幸运的是,我们不是从零开始。前人已经积累了许多的经验,这有助于快速准确地把握思考的方向。正如棋局有万亿种步法,棋手凭借对弈的经验,稍许计算就能找出合适的行动。但启发法也有它的缺陷,容易陷入惯性思维,不太适用于高级别的创新。

后来出现了头脑风暴法。一个团队快速地提出新的想法,扩展思维链条,直到找到合适的解。头脑风暴本质上是一种快速的试错,它不控制思维过程,这也是它的主要缺陷。尽管头脑风暴帮助我们克服惯性思维,但它经常会错过应该停下来的点。例如,一个成员提出了一个方向正确的想法,经过拓展,距离终点本只有几步之遥,此时有人提出了一个全新的想法,思维链从此中断,团队又回到了出发点。

创新算法

阿奇舒勒在苏联任专利审查员期间,系统性地研究了发明过程。他认为,发明的本质关乎理想机器和技术矛盾这两个概念。理想机器代表我们的最终理想解,技术矛盾则是我们面临的两难境地。在一个系统性的创新方法中,理想机器能确定搜寻的方向,而技术矛盾则指出必须克服的障碍。消除矛盾的过程应依赖于理性的思维,而不是直觉和顿悟。创新算法就是实施这种理性思维的一种方法。

创新算法的核心过程简述如下:

  1. 选择问题,确定最终目标
    1. 尝试变通问题
    2. 思考初始问题和变通问题哪个更有意义
  2. 精确地定义问题
    1. 不使用专业术语,用下面两句话描述问题的条件
      • 给定一个系统,由什么部件组成
      • 部件在什么条件下,会产生不希望的结果
    2. 记录能够改变、重新设计或者调整顺序的部件
    3. 记录很难改变的部件
    4. 从中选取最容易处理的部件,改变、重新设计或者调整顺序
    5. 如果找不出此部件,尝试改变外界环境
  3. 分析问题
    1. 归纳最终理想解
    2. 分别画出初始图示和理想解的图示
    3. 在理想图示中,标出规定条件下不能实施规定功能的部分
    4. 思考为什么部件不能完成规定的活动
      • 在标记的地方我们期望得到什么
      • 什么妨碍它完成这个活动
    5. 思考在什么条件下部件可以完成规定的活动
    6. 归纳多个能够实现的概念
  4. 概念分析
    1. 应用新概念之后,什么变好了,什么恶化了
    2. 能否防止恶化
    3. 比较得失
  5. 实施
    1. 从矛盾矩阵的列中,选择一定要改善的特征
    2. 使用已知的手段改善这个特征
    3. 从矛盾矩阵的行中,选择因这个改善而恶化的特征
    4. 在此单元格内,找到用来消除技术矛盾的原理
    5. 使用这些原理消除技术矛盾
    6. 思考自然界中类似问题的解决方案
    7. 尝试改变与研究物体协同工作的物体

TRIZ 创新方法是逻辑、直觉和技巧的结合。它限定了发明家的思维方向,抓住技术矛盾这个核心,既避免了随意探索,又不至于落入惯性思维的陷阱。此外,TRIZ 方法建立了矛盾矩阵,汇总了各种情形下克服技术矛盾的原理。这些贡献,显著加快了发明创新的过程,对人类进步和社会变革有深远的意义。

关于 TRIZ 的更多案例、矛盾矩阵和发明原理等内容,请参见 《创新算法:TRIZ、系统创新和技术创造力》 一书。