第7章 ARIZ
ARIZ主要为解决非标准问题，通过袖珍化问题、泛化概念和激励原
则，逐步逼近理想解。 发明问题求解的过程是对问题不断描述和程
式化的过程，描述得越清楚，问题就越容易解决。
这是什么？
一知半解者和职业人士：辩证的关系
“科学和艺术中的新事物往往是非专业人士发明出来的，他
们没有专业的束缚。研究蒸汽机的人不可能发明电力机车，
他总是忙于不断改进蒸汽机个别部件，但外行们却会想到
试一下电动机。斯坦尼斯拉夫斯基、爱迪生、齐奥尔科夫
斯基、福特都是业余爱好者。”
“一知半解有好的方面也有坏的方面。他的思想面对新道路
时是完全自由的，没有过早被学院派的传统束缚。其弱点
在于不善于捍卫自己的观点，通常缺乏必要的博学，不能
扎实论证自己的观点。”
一知半解者虽然缺乏专门教育的文凭，但是这不代表他们缺
乏知识。无论多么奇怪都必须正视这样的事实，大部分科
学的基础都是由这些爱好者们奠基的：热力学的奠基者是
医生迈尔、啤酒酿造工人焦耳和医生赫姆霍茨；数学奠基
者是律师费马、莱布尼茨、生物学家欧拉、医生达伦柏、
理发师泊松、军官笛卡尔；天文学的奠基者是律师哈伯
（星系分类法）；物理学的奠基者是语言学家斯汤斯（激
光的发明者之一）；控制论的奠基者是医生埃什比，等。
一、问题分析
描述事物间的联系, 将游离的信息片断链接在一起，形成有用的知
识
七星瓢虫龟纹瓢虫 异色瓢虫
昆虫
瓢虫
动物has parts
is kind of
is kind of
has sub-kinds
胸头 腹
生物
is kind of
...
复眼口器 触角 ...
has parts
Who-What-When-Where-Why-How
泛化
文学：鞘翅为红色背景黑色斑点的瓢虫咀嚼了一头身体柔软文学：鞘翅为红色背景黑色斑点的瓢虫咀嚼了一头身体柔软
的、吸收汁液的蚜虫的、吸收汁液的蚜虫
一只杂色瓢虫吃掉了一头身体柔软的刺吸式口器的害虫一只杂色瓢虫吃掉了一头身体柔软的刺吸式口器的害虫
生物防治：捕食性天敌吃掉了害虫生物防治：捕食性天敌吃掉了害虫
植物保护：天敌消化了植食性昆虫植物保护：天敌消化了植食性昆虫
生态学：一种动物利用了另一种动物的生物量生态学：一种动物利用了另一种动物的生物量
生物学：营养物质在生物间重组和传递生物学：营养物质在生物间重组和传递
生命科学：自然界以生物为媒介和载体的物质整合生命科学：自然界以生物为媒介和载体的物质整合
哲学：物质的自组织现象哲学：物质的自组织现象
袖珍化
文学：鞘翅为红色背景黑色斑点的瓢虫咀嚼了一头身体柔软文学：鞘翅为红色背景黑色斑点的瓢虫咀嚼了一头身体柔软
的、吸收汁液的蚜虫的、吸收汁液的蚜虫
鞘翅为红色背景黑色斑点的瓢虫咀嚼了身体柔软的蚜虫鞘翅为红色背景黑色斑点的瓢虫咀嚼了身体柔软的蚜虫
咀嚼式口器夹碎了蚜虫咀嚼式口器夹碎了蚜虫
刚性体夹碎柔性体，通过一个内腔产生的负压将碎裂的柔性刚性体夹碎柔性体，通过一个内腔产生的负压将碎裂的柔性
体吸进去体吸进去
一种单铰链结构的刚性体夹碎了一个充满液体的几丁质囊，一种单铰链结构的刚性体夹碎了一个充满液体的几丁质囊，
流出的液体被单铰链接合部的负压吸入腔体内部流出的液体被单铰链接合部的负压吸入腔体内部
一种固体打开了一个膜包被的液体囊一种固体打开了一个膜包被的液体囊
固液两相膜隔离状态被打破固液两相膜隔离状态被打破
注意
功能定义是指用最简洁的语言将事物所具有的功能、用途等
加以描述，以深刻反映事物的基本特征。抽象化（抽象台
阶）、定量化、动名词化。
螺旋夹紧
机械夹紧
压力夹紧
螺杆机构
凸轮、杠杆
液压、气动、电磁装置
钻孔
打孔
做孔
钻床
冲床、钻床、激光
铸造、锻造、镗床、冲
床、激光
练习：袖珍化
众所周知，有机氯农药对害虫的防治效果最好，历史上起到了辉煌的
作用，还因此获得了一项诺贝尔奖，然而这些农药在环境中非常难以
降解，对人民群众的身体健康造成了巨大的损害。随着666等农药的
禁用，顽固性地下害虫如蛴螬和蝼蛄的为害越来越猖獗，这些害虫的
生活周期漫长，且生活史的绝大部分时间是在地下渡过的，而新开发
的低毒低残留农药不能发挥良好的防治作用。这些害虫属于典型的K-
对策者，很显然，在自然界它们的天敌比较缺乏，生物防治很难起到
及时的作用。金龟甲成虫期是在地面上活动的，而且对很多植物的花
香气味都有趋性，J Chem Ecol上出现了大量引诱剂开发成功的报道，
但是，这些甲虫在成虫期却又对植物有授粉的作用。
3、定义矛盾元素
TC1：有机氯防效好，但有残留；
TC2：生物防治和新型杀虫剂对环境影响小，但效果差；
或：
TC1：金龟甲幼虫非常难以防治，为主要为害世代；
TC2：金龟甲成虫期很容易防治，但该阶段有授粉作用。
4、定义并选择矛盾图解模型
A B A B
A B1
B2
A B
C
4、定义并选择矛盾图解模型
A B
A
BC
A B
A B
BA
5、强化技术矛盾
针对TC1：是有机氯农药，但是非但没有残留，而且还是一
种常见的环境净化剂；
或者
针对TC2：控制了金龟甲成虫的为害，但是授粉作用不但没
有影响，而且还有最强大的促进作用。
6. 建立问题模型
陈述“冲突元素”
“冲突的强化准则”
“将附加元素X”引入系统解决问题的效果（保持、消除、改
进）
7. 应用76个标准解系统
二、物场资源分析
定义操作区域
定义操作时间
矛盾发生的持续时间
矛盾发生前的时间
定义物场资源
内部物场资源
工具物场资源
工件物场资源
外部物场资源
特定环境物场资源
隐含于问题中的物场资源
超系统物场资源
“免费”外来物场资源
其他系统废旧物场资源
三、描述最终理想解和物理矛盾
1、确定初步的IFR-1
2、强化IFR-1
3、描述物理矛盾或技术矛盾
4、确定最终的IFR-2
5、使用标准解
四、运用物场资源
遵循的原则
单一规则：呈现单一状态的任何物质粒子A只能执行一种作用
常用方法
小矮人仿真
IFR迂回
真空策略
分组规则：通过一些途径使物质的一部分保持原来的状态，另
一部分改变状态，力图使其与存在的问题相适应
回归规则：当原有的或引入的物质粒子完成了功能（解决了问
题），应当回归到原来的状态
混合策略
原生物质资源
引入电场、磁场、电磁场
相变
化学反应
五、借助物理、化学、生物效应
噗状足：解决了面积与重量
的矛盾。矛盾矩阵推荐的原
理是分割，变维，气动液压
，不对称。没有反映出柔性
外 壳 与 薄 膜 。
速度与能量消耗速率的矛盾推荐的原理是：重量补偿，
动态化，参数改变。鲨鱼是利用无数微小突起的鳞片完
成该功能的。边界层机制赋予给鲨鱼很小的拖曳系数
（局部质量和多维）
蒲公英种子的分散系统：“降低垂直降落速度”与“面积”
的矛盾。降落伞达到这个目的只能是使用更多的材料。推荐
柔壳薄膜、气动液压和抛弃再生。蒲公英的解决方法却是局
部质量+分割+自服务 (每个纤维影响周围纤维的气流)。
六、转换或替代问题
七、原理解评价
评价标准：功能谱越广、效能越强大越好，成本越低越好，物质资源消耗越少越
好，伴随的负面效应越少越好。
1、解决方案的检验：
是否在实践中可用？
是否可以用已有资源或”原生“物质资源代替引入的物质资源和场资源？
2、解决方案的初步评价（离散解还是连续解？）
1）是否较好地实现了IFR-1的目标？
2）是否解决了一个物理矛盾？
3）解决方案是否安全、有效、经济、简易？
4）新系统是否含有至少一个可控元素，如何控制？
3、查专利，是否别人没有用过这种方法？
4、预测子问题：矛盾无处不在，伴随而来的系列问题怎样克服？
八、原理解升华
1、定义超系统的改变；
2、可行性分析；
3、拓展性分析：陈述解决方案的通用原理，考虑该解法原
理对其他问题的直接应用（哥伦布效应），考虑使用相反
的解法原理解决其他问题。
九、原理解整合
1、将解决问题的实际步骤与ARIZ理论进行比较，记录偏离
的地方；
2、如果属于崭新的理论方法，则补充、归纳进TRIZ系统。
ARIZ规则系统图
问题分析
功能分析
理想解
可用资源
确定冲突区域
发明原理 分离原理
试验设计
领域解
检验
问题实例
利用高频放电技术检测玻璃产品、真空系统内组件焊缝的密
闭性。在产品内部（玻璃管）插入一个电极，外面放上另
一个电极。两个电极之间产生电晕-空气的等离子态发光。
如果焊缝中有一个小洞，就会在那里集中放电，有洞的地
方会发出亮光。这时，拿走外面的电极，用高温喷嘴把小
洞补好就可以了。问题在于，撤走电极之后，就看不见小
洞了，只能凭感觉补焊，为避免产品内产生过高的温度，
点焊的过程应该越快越好，用火焰“舔”一下就可以了，
不能在假想的孔缝四周乱烤。怎么解决这个问题？
一个管理矛盾可以衍生的问题
问题条件中包含一个管理矛盾：在钎焊时小孔应该清晰可见。
可能衍生若干问题：
如何不使用电极发现小孔？
如何保护火焰下的电极？
用什么材料能制成特别耐火的电极？
如果不引入其他物质，如何让小孔发光？
怎样制造焊缝绝对闭合（或者干脆没有焊缝）的玻璃制品？
步骤1 分析初始状态
勾画出技术系统的层次示意图，查找技术系统中有“毛病”
的地方。
不会受损小洞
喷嘴
外部电极
小洞
喷嘴
外部电极
照不到小孔
小孔发光
电极受损
钎焊小孔 不容易焊
步骤2 向最小化问题过渡
在系统组成不变或者精简的前提下，使系统获得新的有用作用或者消
除系统有害作用的原则。这个步骤可以大大地缩减可能的解题方向。
“最小化”问题：用于发现玻璃制品上的小孔并对其进行钎焊的技术
系统包括玻璃制品、导体、喷嘴的火焰。
TC1：如果不撤走导体，就能观察到小孔的位置（钎焊过程迅速准确）
，但导体会严重受损；
TC2：如果撤走导体，它就不会损坏，但是在钎焊过程中看不见小孔
（钎焊慢而且不准确）
必须在最低限度的系统改动下，保障迅速准确地对小孔进行钎焊。
两个技术矛盾互为逆命题，可能导致不同的解题思路。
“最低限度的系统改动”使我们抛弃了许多当前状态下不着边际的所谓“新
思路”
在考虑问题时，适当忽略次要矛盾或矛盾的次要方面，但在矛盾的冲突上夸
大到极限，要求彻底激化矛盾。
聪明与笨蛋
“理想”与“现实”是一对相互矛盾的哲学范畴，它们可以相互转化。在“
纸上谈兵”的大学阶段，一个人“想象力”越丰富，“金点子”越多，被
认为是科学家的潜质。然而，到了实际工作中，不是让你勾画未来蓝图的，
而是解决实际问题。一些有害的思路：
“测量叶面积坐标纸法精度不高，听说用叶面积自动积分仪比较准确”（有条
件购买吗？）
“我的伟大理想就是为了荡平日寇，决战美国，彻底使棒子屈服” （小学生式
的豪言壮语）
“给我一个支点，我可以撬动地球”
“要是有一台GC-MS或者核磁共振就好了！”
无序跳跃的思维的害处在于：1、使人会带从前习惯的“试错法”框框里，破
坏了在运用物场和技术系统进化法则分析过程中逐渐积累起来的思维习惯；
2、经常性的跳跃思维会使人自认为想出了正确的解题思路，筑起难以跨越
的 惯性障碍。
步骤3、4、5
分离并描述相互矛盾的组件对-产品作用对象和工具；
利用“问题模型中的矛盾类型表”绘制技术矛盾1和技术矛
盾2的示意图；
从两幅矛盾示意图中选择能够保证更好地实现主要生产过程
（问题条件中指定的整个技术系统的主要功能）的那一幅
步骤6
指出各组件的极限状态（效应），借此激化矛盾。
无论什么时候也不撤走导体，总是把它置于小孔周围，即便
有炽烈的火焰。这时，到现有什么变化呢？灰飞烟灭、不
复存在—缺失的导线。
步骤7
记录问题模型的形式，先指出：（1）一对矛盾；（2）矛盾
激化的形式；（3）为解决问题引入X组件，这个组件会做
什么（它应该保留、消除、优化、保障……）
给出了小孔、火焰和从不撤走的导体（缺失的导体）。X组
件必须保证在钎焊时没有导体小孔也能发亮。
A
B
X
步骤9 确定操作的空间范围
断口
火焰
X要素的作用
操作范围
步骤10 确定操作时间范围
T1：火苗向燃烧的断口逼近（非常近，紧靠着）；
T2：找到断口具体位置的时间；断口处发光燃烧，火苗距离
断口还有一段距离。
步骤11 确定物场资源
工具的物场资源—火焰
产品的物场资源—断口，即漏洞周围的玻璃、漏洞的周边
系统外的物场资源—空气
超系统的物场资源—无
步骤12 IFR1表述
理想化的最终结果1是指某一X要素，它能在绝对不使系统变
复杂、不引起负面作用的前提下，保证在断口处在无导体
的情况下能燃烧并且不妨碍火焰焊接。
步骤13 IFR1的强化
表述时可以只使用工具的物场资源，因为根据条件，玻璃
（产品的物场资源）不能替换。
强化的IFR1：火焰在绝对不使系统变复杂、不引起害处的条
件下，保证断口处在无导体的情况下能燃烧。
步骤14 描述物理矛盾
操作区域在操作时间内应该能成为电导体，免得包含导体
（导体会将其损坏）
步骤15 IFR2
火焰在操作时间内应该是能导电的，这样断口处才能燃烧而
且不需要另外的导体（外部的电极）
这就是答案了，因为火焰本身是等离子体，电离气体是极好
的电流导体。
运用物场资源的九屏幕法
超系统的过去
当前系统的过去
子系统的过去
超系统的现在
当前系统的现在
子系统的现在
超系统的未来
当前系统的未来
子系统的未来
实例
如何安全地测量玻璃容器内一条毒蛇的长度？既不能被蛇
咬伤，也不能将蛇弄死？
（1）该系统的过去 毒蛇喂食时可测量；
（2）该系统的将来: 测量后毒蛇会做什么？眼光
放远一点：在冬眠时测量；人工的方法使其进
入冬眠：比如冷冻处理；
测量蛇皮长度
（3）利用该系统的超系统 装在细量筒中测量，
利用变温动物侧身接受直射日光的习性。
（4）利用该系统的子系统: 饲喂饲料，研究取食
量与蛇的长度之间的关系；研究蛇的体重与身
体长度的关系。
尺寸-时间-成本算子
克服思维定势最有效的方法是尽量不要使用专业术语，使用
不具有具体含义的词：“事物”、“东西”、“对象”等
（好像数学中的“X”）。
福尔特：专家的害处在于他们聪明、有经验，总是先于其他
人发现新思路的缺点，阻止新思路的进行，知道为什么这
个不能做，为什么那个不能做，总能看到思路的障碍和局
限性。因此，我不打算与纯粹的专家为伍。假如我想通过
一些不光彩手段报复我的对手，我会为他们提供大批专家，
我的对手将得到一大堆好建议却无法开展工作。因此，假
如你作为外行在第一时间解决了你知识范围外的问题，不
必吃惊。
STC算子法
对象尺寸、过程时间、成本。0或∞。
船、锚、水、海底
（1）船→∞。船底接触海底，不需系留。把这
一质变运用到普通船：固定在冰山上；停靠
时下部灌满水；船体部分脱离并沉到海底；
安装水下帆，利用水制动；
（2）船→0。没有更小的锚，船将无法控制或沉没。
（3）时间→∞。10h：海底下桩。
（4）时间→0。锚像火箭一样投下。
（5）成本→∞。白金锚，火箭、潜水艇和深潜箱。
（6）成本→0。水做锚，带制冷装置的金属锚，制冷功率50
kw*h，1 min内锚系留力可达20 吨，10 -15 min可达1000 吨。
例2：采摘果实
1、果树的尺寸为无穷大；
2、果树的尺寸为无穷小；
3、收获时间无穷大；
4、收获时间无穷小；
5、收获成本无穷大；
6、收获成本无穷小。
