第十章 解决发明问题的多种创新方法
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
第三节 TRIZ理论解决问题的方法
第四节 传统创新方法与TRIZ方法的比较
第五节 TRIZ理论的推广与扩展
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第十章 解决发明问题的多种创新方法
过去人们习惯使用的解决发明问题的方法多是一些传统的创新方法，如
试错法、头脑风暴法和形态分析法等。这些方法的数量大约有几百种之
多，常用的也有几十种。在某一时期，使用这些传统的创新方法，曾经
收到了较好的效果。但是，由于传统的创新方法要求使用者的技巧比较
高超，心智经验比较丰富，知识积累比较多，具有很大的随机性和偶然
性，因此使用这些方法进行创新的效率普遍不高。特别是遇到一些较难
的、发明级别较高的问题时，就更不容易依赖心智经验和“灵机一动”
而得到解决方案了。尤其是在人们对某些问题经历了长期的思考后，仍
未找到理想的解决方案时，要想通过自身的经验找到解决方案就更加困
难了。
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第十章 解决发明问题的多种创新方法
TRIZ理论是在前人发明成果与创新方法基础上的提升和集成，它成功地
揭示了发明创造的内在规律和原理。相对于传统的创新方法，TRIZ着力
于澄清和强调系统中的矛盾，而不是采用拆中或妥协的方法逃避矛盾，
其目标是完全解决矛盾，并获得最终的理想解。而且它是基于技术的发
展演化规律研究整个设计与开发过程，而不再是一种随机的行为。因而
TRIZ理论以其良好的系统性、实用性和可操作性，在发明创造的研究和
应用领域占据着独特的地位。
阿奇舒勒曾经说过:" TRIZ理论扩充了创造方法资源，包括几十个方法，
共同构成解决问题的合理系统……”因此，在学习以TRIZ理论为核心的
创新方法时，不能忽视对传统创新方法的了解和掌握。
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第十章 解决发明问题的多种创新方法
尽管传统的创新方法存在对使用者要求较高的问题，但是当这些方法与
TRIZ方法结合在一起的时候，常常能收到更好的效果。因此有必要了解
传统创新方法的有关知识，并把这些方法与TRIZ方法做一些分析与比较，
以便了解各自的特点与适用场合，为各种创新方法的综合运用打下良好
的基础。
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
一、试错法
试错法是指人们通过反复尝试运用各种各样的理论或方法，直到错误被
充分地减少，达到能够正确解决问题的一种创新方法，它是人们潜意识
中解决问题的最好方法。最早的发明课题是靠试错的方法，当人们发现
了问题以后，通过反复尝试各种各样的方案，直到问题能够合理解决，
通常大部分尝试都处于问题解决者所熟悉的同一方向。对于用户新的需
求或潜在的市场，设计人员往往根据已有的产品及以往的设计经验提出
新产品的初步工作原理，通过不断的改进、完善、再改进、再完善，然
后做出样件。如果样件不能满足要求，则返回到方案设计重新开始;如果
样件已经满足了设计要求，就可转入批量生产。这一过程有明显试错的
特点，因而称为试错法。
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
如图10-1所示为试错法的模型，按照该模型，概念设计过程就是设计人
员从问题出发，寻找解的过程。设计人员首先根据经验或已有的产品，
沿方向A寻找解;如果扑空，设计人员就返回到起始点并调整方向，沿着
方向B寻找;如果还找不到，设计人员再返回到起始点并转变到方向C寻
找……如此一直不断地调整方向，直到在第N个方向找到一个满意的解
为止。由于设计人员不知道满意解所在的位置，在找到该解或较满意的
解之前，一般要试错多次。试错的次数，既取决于设计者的知识水平和
经验，又取决于设计者的机遇与个性品质，因此试错法是一种不能快速
收敛到发明结果的方法。由此可见，试错法的效率较低。
对于简单的发明问题(第1, 2级)，若可能的解决方案数目如不超过10个
或20个，试错法是有效的。
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
但是对于比较复杂的发明问题(第3级)，由于存在成百上千个可能的解决
方案，试错法的效率就很低了。爱迪生曾经改进了试错法，进行了批量
试错。他把一个技术问题分为几项具体课题，即子课题，员工也分组对
各项具体课题同时进行尝试，寻找各种可能的解决方案。这种批量试错
的方法大大地缩减了尝试的时间，增加了尝试的有效性与成功的可能性。
但是，由于用试错法在解决问题时具有一定的盲目性，资源浪费大，工
作效率低，因此当具有新的创新方法后，应该尽量少用传统的试错法。
二、头脑风暴法
头脑风暴法是目前在解决问题的过程中被广泛用到的一种方法，它旨在
产生大量的想法以实现问题的解决。
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
1953年，美国心理学家奥斯本提出了基于小组参与的头脑风暴法，它是
一种通过召开小型会议的形式，让所有参加者在自由、愉快、畅所欲言
的气氛中，自由交流思想，并以此激发参会者的创意与灵感，使各种设
想在相互碰撞中激发起脑海中的创造性风暴。奥斯本认为一些人适合于
提出新想法，而另一些人适合于分析新想法的可行性。因此，头脑风暴
法分为两步:首先是通过头脑风暴产生新想法，然后对新想法进行分析过
滤。一般小组成员由6 ~9人参加，该方法的规则为:
(1)小组成员必须由不同领域的人员组成，并且最好具有不同的学科背景。
(2)为了产生尽可能多的想法，小组中的任何人可发表任何意见，包括错
误的、可笑的、稀奇古怪的、甚至是荒谬的。所有的想法都要记录下来，
旨在通过最大化的“量中生质”来保讲问题的解决。
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
(3)在产生一系列想法的过程中要保持和谐、平等与友好的气氛，不允许
批评、讽刺、嘲笑别人。一个人提出的想法，其他成员可以进行丰富和
拓展。
(4)在分析不同想法的过程中，看上去错误的、荒谬的想法也要加以分析。
以便提出新的、切实可行的产品概念或工作原理，充分实现集体智慧的
结晶。
如图10 -2所示为头脑风暴法的模型。为了讨论问题方便，图中所示的小
组有甲、乙、丙3人参加。
第1步:由于每个人的知识结构不同，对同一个问题求解的出发点也不同，
每个人先是在自己熟悉的领域(图中虚线圆所示的区域)及附近发表意见。
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
丙沿方向A提出设想，乙在此基础上向方向B延伸，甲又沿方向C延伸，
方向A->B->C形成了设想链，方向D->E->F形成了另一条设想链。小组
讨论的结果可形成多条设想链。
第2步:对大量的设想进行筛选分析，确定可能的解，该解作为后续设计
的出发点。本步骤将耗费大量的时间和精力，而且存在取舍选择的难度，
所以效率低下。许多问题的解决都因为该步骤而延误时间。
总体上讲，头脑风暴法适合于解决那些相对比较简单、严格确定的问题，
比如研究产品名称、广告口号、销售方法、产品的多样化研究等。因此，
头脑风暴法对于解决第1, 2级发明问题是有效的。但在更加复杂的发明
问题中，采用这种方法不可能立即猜想出解决方案，因此它不是一种能
快速收敛到发明结果的方法。
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
三、形态分析法
形态分析法是由美国加州理工学院教授兹维基与矿物学家里哥尼合作创
建的一种方法，这是一种系统搜索和程式化求解的创新技法。这种方法
是以建立形态学矩阵为基础，通过对创造对象进行因素分解，找出因素
可能的全部形态(技术手段)，再通过形态学矩阵进行方案综合，得到方
案的多种可行解，从中筛选出最佳方案。所谓因素，是指构成某种事物
各种功能的特性因子;所谓形态是指实现事物各种功能的技术手段。以某
种工业品为例，反映该产品特定用途或特定功能的性能指标可作为其基
本因素，而实现该产品特定用途或特定功能的技术手段可作为其基本形
态。若某产品以“时间控制”功能作为其基本因素，那么“手动控制
”“机械定时器控制”“电脑控制”则为该因素的基本形态。
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
形态分析法的基本步骤是:
(1)确定创造对象的主要设计因素。所选设计因素(特征或功能)的属性应
为同级，且相互之间具有合理的独立性。设计因素的组合应满足产品的
性能要求，但因素的数目不宜过多，一般以4~7个为宜。
(2)列出每一因素的可能形态。这些形态既应包括特定设计的已有子解，
也应包括或许可行的新解。将每一个设计因素的形态组合起来，可以得
到问题的全解。
(3)构建形态学矩阵。以设计因素为纵轴，可能形态为横轴，构建形态学
矩阵。
(4)找出可行解。从矩阵的每行中一次选择一个可能形态，即可得到一种
可能答案，理论上由此可得到所有的可能解答。
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
若可能解答的数目不是很多，则可全部考虑作为潜在的解答。
(5)找出最佳可行解。对所有的可行解进行分析、比较和评估，从中选出
一个最佳的可行解。
形态分析法的最大优点是对每一个解答都要进行可行性分析，有利于找
出最佳可行解，其主要缺点是使用不便、工作量大。当可能解答的数量
很多时，由于分析和寻找最佳可行解的工作量很大，常常容易模糊发明
的目标。如果采用选择性形态分析，就可忽略不适当的组合。
图10-3所示为一个典型的形态表，其中组合A3B2C4D2或许是一个可行解，
或许被证明为不可实现。
四、系统设问法
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
系统设问法是针对事物系统罗列出问题，然后逐一加以研究和讨论，多
方面扩展思路，就像原子的链式反应那样，从单一物品中萌生出许多新
的设想。系统设问法可以从下列方面入手。
1.有无其他用途
现有物品还有没有其他用途?将其稍微改变一下，是否还有别的用途?
2.能否借用或引申
能否借用别的经验?有无与过去相似的东西?能否模仿点什么?是否可以从
这件物品引申设想出其他东西?
3.能否改变
改变原来的形状、颜色、气味、式样等，会产生什么结果?
4.能否扩大
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
在这件物品上能否增加什么?时间、频度、强度、高度、长度、厚度、附
加价值、材料能否增加?能否扩张?
5.能否缩小
从这件物品上能否减少什么?再小点?浓缩?微型化?再低些?再短些?再轻
些?再薄点?省略?能否分割化小?能否采取内装?
6.能否代替
有没有其他物品可以代替这件物品?是否有其他材料、成分、工艺、动力
或方法可以代替?
7.能否重新调整
可否更换条件?用其他的型号?用其他设计方案?用其他顺序?能否调整速
度?能否调整程序?
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
8.能否颠倒过来
正反互换会怎样?颠倒方位又会怎样?能否反转?
9.能否组合
这件物品与什么东西组合起来效果会更好?混成品、成套东西是否统一协
调?单位、部分能否组合?目的、主张能否综合?创造设想能否综合?
运用系统设问法可将已有的物品对照上面的各个方面分别提问，找到的
答案一般都可以作为发明的选题。
现以自行车为创新设计对象，运用系统设问法提出有关自行车的新产品
概念，其结果见表10-1。
五、可拓学理论
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
可拓学理论是研究事物拓展的可能性和开拓创新的规律与方法，用以解
决矛盾问题。它以基元理论、可拓集合理论和可拓逻辑为三大支柱，以
客观世界中的矛盾问题为研究对象，将人们解决矛盾问题的过程形式化
并建立起相应的物元模型，通过各种变换去寻找矛盾问题的解决方法。
可拓学理论是以中国学者蔡文为首创立的，其发展大致经历了3个阶段:
第一阶段是概念和思想的孕育阶段(1976-1983 )。在这一阶段中，提出
了研究事物可拓性和处理矛盾问题这一研究方向，并于1983年发表了第
一篇论文《可拓集合和不相容问题》。第二阶段是理论与方法的研究阶
段(1983年至今)。在这一阶段中，初步确立了可拓学理论的研究范围、
解决问题的技术手段和研究途径，初步形成了解决问题的基本方法，并
于1987年出版了第一本专著《物元分析》。
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
第三个阶段是应用研究与普及推广阶段(现在)。在这一阶段中，出版了
大量有关可拓学理论的丛书，可拓学理论开始了在计算机、人工智能、
检测控制科学、信息科学、管理学、决策科学等领域的应用研究。
在中国较早进行可拓学理论研究的主要有清华大学、华东理工大学、山
东工业大学、浙江大学和广东工业大学等一些高等院校，并且已经取得
了一些研究成果。例如，华东理工大学王行愚提出了可拓控制的基本思
想、结构和原理;清华大学潘东、金以慧等提出了可拓控制器的构成方法
;浙江工业大学王万良和吴刚提出了分层结构自学习控制系统;浙江工业
大学赵燕伟将可拓学应用于产品的概念设计和个性化定制中;广东工业大
学的杨春燕则继续就可拓学的推理等基础内容进行着更深入的研究。
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第一节 常用的几种传统创新设计方法
在国外，如日本、美国及南美洲等地，对可拓学理论的研究极为关注，
已经开始了可拓学理论的应用研究并建立了专门的研究所和全国性的学
会。1985年以后，日本学者开始重视可拓学理论的研究，并多次派人来
我国进行学习和交流。
可拓学理论是中国人自己创立的学科，是中华民族的骄傲，创始人蔡文
被评为“本世纪最后25年最杰出的25位科学家”之一，他的第一本专著
《物元分析》被评为“二十世纪科学名著”。经过多年的发展，可拓学
理论的国际影响不断扩大，得到了海内外学者的高度评价。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
基于TRIZ理论的创新思维方法，主要有多屏幕法、金鱼法、尺寸一时间
一成本算子方法、资源一时间一成本算子方法和小人法等。这些方法在
遵循客观规律的基础上，引导人们沿着一定的维度来进行发散思考。因
此可以有效地帮助人们快速跳出思维定势的圈子，及早偏离固定思维的
方向，使人们的思维在快速发散的同时进行快速的收敛，从而具有新的
眼光。下面对这几种方法分别进行介绍。
一、多屏幕方法
多屏幕方法具有可操作性好、实用性强的特点，可以更好地帮助使用者
质疑和超越常规，克服惯性思维，为解决生产和生活中的疑难问题，提
供了清晰的思路。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
根据系统论的观点，完成某个特定功能的各个事物的集合称为技术系统，
简称为系统。系统是由多个子系统组成的，并通过子系统间的相互作用
实现一定的功能。系统之外的高层次系统称为超系统，系统之内的低层
次系统称为子系统。正在当前发生并加以研究的系统称为当前系统，当
前系统一般称为系统。
下面以汽车为例来说明当前系统、子系统和超系统的组成及其关系。如
果把汽车作为一个当前系统，那么轮胎、发动机和方向盘都是汽车的子
系统，而大气、交通系统和车库就是汽车的超系统，如图10 -4所示。
从上面的例子可以看出，当前系统是一个相对的概念。如果以轮胎作为
当前系统来研究，那么轮胎中的橡胶、子午线、充气嘴等就是轮胎的子
系统，而汽车、驾驶员、车库等就是轮胎的超系统。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
多屏幕方法是一种综合考虑问题的方法，是指在分析和解决问题时，不
仅要考虑当前的系统，还要考虑它的超系统和子系统;不仅要考虑当前系
统的过去和未来，还要考虑超系统和子系统的过去和未来，如图10-5所
示。
利用多屏幕法，可以从不同角度分析待解决的问题，其步骤如下:
(1)先从技术系统本身出发，考虑可利用资源。
(2)考虑技术系统的子系统、超系统中的资源。
(3)考虑系统的过去和未来，从中寻找可利用的资源。
(4)考虑超系统和子系统的过去和未来，从中寻找可利用的资源。
图10-6所示为分析汽车系统的多屏幕方法，下面用多屏幕方法来分析该
系统的结构。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
(1)当前系统:汽车;系统的过去:早期内燃机四轮车;系统的未来:混合动
力系统。
(2)子系统:无内胎低压轮胎;子系统的过去:内/外胎轮胎;子系统的未来:
无充气轮辐型轮胎。
(3)超系统:交通系统;超系统的过去:柏油路;超系统的未来:智能化交通
系统。
多屏幕思维方式其实是一种分析问题的手段，而并非是一种解决问题的
手段。它展示了如何更好地理解问题的一种思维方式，也确定了解决问
题的某个新途径。利用多屏幕方法，可以帮助人们从不同的角度看待问
题，突破原有思维局限，从多个方面和层次寻找可利用的资源，从而更
好地解决问题。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
二、金鱼法
金鱼法又称情景幻想分析法，它是一个反复迭代的分解过程。金鱼法的
本质，是将幻想的、不现实的问题求解构思，转变为切实可行的解决方
案。它的解决流程如图10 -7所示。
具体做法是先将幻想的问题构思分解为现实构思和幻想构思两部分，再
利用系统资源，找出幻想构思可以变成现实构思的条件，并提出可能的
解决方案。如果方案不可行，再将幻想构思部分进一步分解为现实的和
幻想的两种。这样反复进行，直至得到完全的、能实现的解决方案。
现以跑步机为例，说明运用金鱼法解决问题的过程。由于受到室内跑道
长度的限制，使得运动人员不能充分舒展自己而达到锻炼的目的。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
问题是运动人员希望在办公室甚至住宅内也能以跑步的方式锻炼身体，
运用金鱼法解决该问题的过程如下:
(1)首先根据条件将问题分解为现实部分和不现实部分。
现实部分:跑步、锻炼身体的想法。
不现实部分:长距离跑或快速跑。
(2)回答为什么长距离跑或快速跑练习是不现实的?因为跑步往往需要场
地，只有在宽敞的场地上才能尽情地奔跑，而室内面积有限，不可能设
置长距离跑道。
(3)回答在什么条件下，幻想部分能够变为现实?①运动人员体型极小;②
运动人员运动极慢;③运动人员跑步时停留在同一位置上;④跑道很长。
(4)确定系统、超系统和子系统的可用资源。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
超系统:房间、楼房、楼群。
系统:跑道。
子系统:跑道的组成部分如地面、塑胶等。
(5)利用已有资源，得到可能的解决方案构思:①运动人员在奔跑过程中，
跑道能够自动延伸;②运动人员原地奔跑;③对运动人员施加阻力。
采用循环运动跑道，让运动人员定点在运动的跑道上奔跑，能够达到在
室内跑步锻炼的目的。可以根据实际需要，增加更多的功能如调整循环
跑道速度以适应不同人群锻炼需要，危机时刻能够自动停车等，这样就
形成了跑步机的雏形。若要实现商品化，还有很多地方需要进一步细化
和分解，直至得到切实可行的方案。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
由此可见，利用金鱼法，可以克服惯性思维，不断产生新的构想，从而
有助于将幻想式解决方案转变为切实可行的构想。
三、STC算子方法
从物体的尺寸(Size)、时间(Time)和成本(Cost) 3个不同方面进行思考，
以打破固有的对物体尺寸、时间和成本的认识，称为STC算子方法。这
是一种让大脑进行有规律的、多维度思维的发散方法，它比一般的发散
思维和头脑风暴能更快地得到想要的结果。
STC算子的规则有:
(1)将系统的尺寸从目前的状态减小到0，再将其增加到无穷大，观察系
统的变化。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
(2)将系统的作用时间由目前状态减小到0，再将其增加到无穷大，观察
系统的变化。
(3)将系统的成本由目前的状态减小到0，再将其增加到无穷大，观察系
统的变化。
按照上述规则改变系统后，使人们能从不同的角度观察与研究系统，这
样可以帮助人们打破惯性思维的束缚，从而发现创新解。
例如，使用活动梯来采摘苹果的常规方法，劳动量是相当大的。怎样让
这个活动变得更加方便、快捷和省力呢?为了解决这个问题，可以使用
STC算子方法，从尺寸、时间和成本3个不同的角度来考虑问题。可见，
这种方法为我们提供了一种思维的坐标系，使问题变得容易解决。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
注意:该坐标系是一种广义的坐标系，尺寸、时间和成本的取值是以开拓
思路，寻找解决问题方案来确定的。因此，这一坐标系具有很强的普适
意义，可以在许多其他问题的解决中灵活运用。
如图10-8所示，在这种思维的坐标系统中，可以沿着尺寸、时间、成本
3个方向来做6个维度的发散思维尝试。
(1)假设苹果树的尺寸趋于零高度。在这种情况下，是不需要活梯的。那
么，第一种解决方案，就是种植低矮的苹果树。
(2)假设苹果树的尺寸趋于无穷高。在这种情况下，可以建造通向苹果树
顶部的道路和桥梁。将这种方法转移到常规尺寸的苹果树上，就可以得
出一个解决方案:将苹果树的树冠，变成可以用来摸到苹果的形状，比如
带有梯子的形状。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
这样，梯子形的树冠代替活梯，就可以让人们方便地采摘苹果。
(3)假设收获的成本费用必须是不花钱，即花费的钱为零。那么，最廉价
的收获方法，就是摇晃苹果树。
(4)如果收获的成本费用可以为无穷大，而没有任何限制，就可以使用昂
贵的设备来完成这个任务。在这种情况下，就可以发明一台带有电子视
觉系统和机械手控制器的智能摘果机。
(5)如果要求收获的时间趋于零，即必须使所有的苹果在同一时间落地。
这是可以做到的，例如可以借助于轻微爆破或者压缩空气喷射。
(6)假设收获时间是不受限制的。在这种情况下，不必去采摘苹果，而是
任由其自由掉落而保持完好无损即可。为此，只需在果树下放置一层软
膜，以防止苹果落下时摔伤就可以了。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
当然，也可以在果树下铺设草坪或松散土层。如果让果园的地面具有一
定的倾斜度，使得苹果在落地时能够滚动，则苹果还能在斜坡的末端自
动集中起来。
又如，废旧电线回收以后，需要将没有利用价值的电线绝缘层和金属分
离，以回收金属。目前采用的方法是燃烧电线绝缘层，但这种做法对环
境污染比较严重。需要找到一种回收金属的方法，而且又不污染环境。
表10 -2中列出了应用STC算子得到问题解决途径的方法。
由上可知，使用STC算子方法不是为了获取问题的答案，而是为了拓宽
思路，克服惯性思维，从多维度看问题，为寻找解决问题的方案做准备。
这种多角度看待问题的思维方式，可以协助我们的思维进行有规律的、
多维度的发散而非胡思乱想。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
最终让许多看似困难、无从下手的问题，变得非常简便而易于解决。
四、RTC算子方法
从物体的资源(Reaourae}、时间(Time)和成本(aoat} 3个不同方面进行
考虑，打破固有的对物体的资源、时间和成本的认识，以进行创新思维
的方法，称为RTC算子方法，也是一种多维度思维的发散方法。与STC
算子方法相比，这里的“资源”含义比“尺寸”更广泛。
利用RTC算子方法，可以从资源、时间和成本3个不同角度来考虑解决
问题。因此，RTC算子方法提供了另外一种思维坐标系。在该系统中，
除了考虑时间、成本因素外，还需从资源方面考虑解决问题的途径。利
用RTC算子方法分析问题的方式，同利用STC算子方法分析问题的方式
相似。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
同样，RTC算子方法并不能直接提供解决问题的方案，而是帮助找出解
决问题的新思路。
五、小人法
当系统内的部分物体不能完成必要的功能和任务时，就用多个小人分别
代表这些物体。不同小人表示执行不同的功能或具有不同的矛盾，重新
组合这些小人，使他们能够发挥作用，执行必要的功能。通过能动的小
人，实现预期的功能。然后，根据小人模型对结构进行重新设计。
小人法的基本步骤是:①把对象中各个部分想象成一群能动的小人;②把
小人分成按问题的条件而行动的组;③研究得到的问题模型(有小人的图)
并对其进行改造，以便实现矛盾的解决;④过渡到技术解决方案。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
小人法能够更加生动形象地描述技术系统中出现的问题，通过用小人表
示系统，打破原有对技术系统的思维定式，更容易解决问题，从而获得
理想的解决方案。
例如，为了防止走私核原料，海关在检查集装箱时会产生问题:一方面要
快速准确地检查大面积集装箱内是否有核原料，往往需要很长时间;另一
方面不能因为该工作而影响车辆通过海关的能力。
现在用小人法来模拟这个问题，如图10-9所示。将系统用许多小人表示
执行不同的功能，然后重新组合这些小人，使小人发挥作用，以便解决
问题。核原料为中间的黑头小人，四周被外壳小人包围。假想利用一种
检测仪器或材料，其应该具备一定的特性。
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第二节 TRIZ中常用的创新思维方法
即检测仪器小人在通过外壳小人和黑头小人时表现出不同的特性，如当
其与外壳小人相遇时不改变前进方向，而当其与黑头小人相遇时，则改
变前进方向。实际应用中，可以选择高能粒子μ介子作为检测仪器小人，
因为μ介子在与核原料相撞时会偏离原前进方向，而与其他材料相遇时
仍沿原方向前进。这样就可以快速探测集装箱内是否有核原料。
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第三节 TRIZ理论解决问题的方法
今天是技术飞速发展的信息时代，我们不能再像爱迪生发明白炽灯那样，
动用大量的人力、物力和财力，以批量试错的方法去解决所遇到的技术
问题。我们不仅要珍惜人力、物力和财力资源，更要尽量地缩短研发时
间，为此必须有一套具有科学依据并行之有效的解决发明问题的方法，
TRIZ帮助我们实现了这个目的。TRIZ是一种以技术系统为认知分析基础，
以解决问题为首要任务，以不断提高技术系统的理想度为进化目的，让
所有技术系统变得更加完美的理论与方法。TRIZ在解决问题的方法和流
程上，与人类解决问题的传统方法完全一样。但是，TRIZ比传统解决问
题的方法更加快捷、全面、准确和高效。
一、TRIZ理论解决问题的一般流程
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第三节 TRIZ理论解决问题的方法
利用TRIZ理论解决问题的一般流程如图10-10所示。首先，要对一个实
际问题进行仔细地分析并加以定义和明确;然后，根据TRIZ理论提供的
方法，将需要解决的实际问题归纳为一个类似的TRIZ标准问题模型;接
着，针对不同的标准问题模型，应用不同的TRIZ工具，找到对应的TRIZ
标准解决方案模型;最后，将这些类似的解决方案模型，应用到具体的问
题之中，通过演绎得到问题的实际解决方案。
当一个技术系统出现问题时，其表现形式是多种多样的，因此解决问题
的手段也是多种多样的，关键是要区分技术系统的问题属性和产生问题
的根源。根据问题所表现出来的参数属性、结构属性和资源属性，TRIZ
的问题模型共有4种形式:技术冲突、物理冲突、物质一场问题、知识使
能问题。
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第三节 TRIZ理论解决问题的方法
与此相对应，TRIZ的工具也有4种:冲突矩阵、分离原理、标准解法系统、
知识与效应库，见表10-3。
1.技术冲突
技术冲突是指技术系统中两个参数之间存在着相互制约，即在提高技术
系统的某一个参数或特性时，导致了另一个参数或特性的恶化而产生的
矛盾。把实际问题转化为技术冲突之后，利用冲突矩阵，可以得到推荐
的创新原理。以这些创新原理为依据，就能方便地找到针对实际问题的
一些可行方案。
2.物理冲突
物理冲突是指技术系统中的某一个参数无法满足系统内相互排斥的、不
同的需求，解决物理冲突的工具是分离原理。
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第三节 TRIZ理论解决问题的方法
使用分离原理有4种具体的方法，在分离方法确定后，可以使用符合这个
分离方法的创新原理来得到具体问题的解决方案。
3.物质一场间题
物质一场问题是指实现技术系统功能的某结构要素出现了问题。针对要
解决的实际问题，可以先构建出问题的初始物质一场模型;然后，针对不
同的问题，在标准解法系统中找到针对该问题的物质一场的标准解法;最
后，根据这些标准解法的建议，得到具体的问题解决方案。
4.知识使能间题
知识使能问题是指寻找实现技术系统功能的方法与科学原理。通常，可
以用“SVO"(主语+谓语+宾语)的模式来描述一个技术系统的功能，例如
“火焰加热水”—在此，火焰是S(主语)，加热是V(谓语)，水是()(宾语
)。
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第三节 TRIZ理论解决问题的方法
当我们以“VO"(加热水)来定义一个系统要实现的功能时，必须要寻找所
有可能的“S”—技术资源，即所有可能加热水的知识，以便让“VO"(加
热水)这件事情成立(功能实现)。由于知识查询是一个耗时费力的工作，
因此通常不用人工方式进行查询，而是采用计算机辅助技术支持下的知
识库和效应库的方式来解决。这就是为什么要大力研究和开发计算机辅
助创新技术的一个原因。
综上所述，当我们在工作中遇到具体问题时，就可以利用这4种方法，来
寻求解决问题的途径。从理论上讲，可以采用这4种方法中的任意一种，
来寻找问题的解决方案。但是由于不同的方法解决具体问题的出发点不
同，因而在面对一个具体问题的时候，首先应该对问题进行分析，考察
问题的属性，探究问题的根源。
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第三节 TRIZ理论解决问题的方法
看看哪一种TRIZ方法更适合解决该问题只要具体问题具体分析，灵活地
应用不同的方法，就可以得到各种不同的备选方案，然后再从中选择最
好的解决方案。对于一些复杂的、难以直接用上述方法解决的问题，
TRIZ还提供了一套解决问题的流程和算法—即发明问题解决算法(ARIZ )
。
二、TRIZ解决技术系统问题的模式
TRIZ解决技术系统问题的模式，以及TRIZ的各个组成部分在解决问题过
程中所起的作用，可以用图10-11来表示。
如图10-11所示，经过千百万年的进化与演变，人工制造物从过去最简单
的棍棒、石头、轮子等，发展到了现在各种各样的产品，构成了所有技
术系统的物质基础。
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第三节 TRIZ理论解决问题的方法
当一个技术系统TS。出现问题后，研究人员就开始了解决问题的努力。
首先要分析问题，确认问题的属性，如果是有明显的参数属性、结构属
性或者资源属性的标准问题，可以使用本书前面介绍的各种TRIZ创新方
法、原理与工具，并结合TRIZ创新思维与传统创新思维来解决问题;如
果技术系统所出现的问题是具有综合属性的非标准问题，问题的表现形
式很复杂，则采用发明问题解决算法(ARIZ )来解决问题(在图10-11中被
列为“其他方法”)。当问题被成功地解决以后，原有技术系统TS。实
现了改进，变成了改进后的技术系统TS,，然后通过改进又进一步变成了
TS, ...…如此不断地改进下去，技术系统将向着未来的理想系统不断地
发展变化，从而实现了其进化过程。
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第三节 TRIZ理论解决问题的方法
在技术系统的进化过程中，系统完备性法则、能量传递法则、协调性法
则是一个技术系统存在并能实现功能的先决条件，不符合这3个法则的技
术系统是不能参与进化的。子系统不均衡进化法则表明了技术系统内部
的不均衡发展，以及由此而引起的各种冲突，是技术系统产生问题的内
在根源和需要改进的根本动力;向超系统进化法则表明了技术系统内部的
冲突无法解决时，多数情况下以增加子系统的数量或者把部分功能转给
超系统来解决。动态性进化法则表明技术系统的柔性、可移动性和可控
性都在不断地提高，而且从宏观水平逐渐向微观水平发展，元素之间趋
向以场的方式紧密连接。
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第三节 TRIZ理论解决问题的方法
向微观进化法则也同样表明技术系统将从宏观水平逐渐向微观水平上发
展，而且传统的“金属块”状的系统元素，将由分子、原子、离子、电
子等微观的“聪明”物质代替来完成工作。提高理想度法则则是一切技
术系统根本的发展方向，是所有进化法则的总则。技术系统进化的终极
目标是理想系统—即尺寸、体积和能量消耗趋于零，实现的功能数量趋
于无穷大。
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第四节 传统创新方法与TRIZ方法的比较
前面介绍了一些人们经常使用的解决发明问题的方法，这些方法都是一
些效率较低的传统创新方法，这些方法基本上都是以心理机制为基础，
它们的程序、步骤、措施等大都是根据人们克服发明创造的心理障碍而
设计的，虽然有时候也具有某种逻辑，但其逻辑并不严密，一般也并不
要求使用者严格地遵守。传统的创新方法撇开了各领域的基本知识，在
方法上高度概括与抽象，因此具有形式化的倾向。这些方法在运用中受
到使用者经验、技巧和知识积累水平等的制约，因此有人认为对传统创
新方法的运用是一种艺术，而不是一种技术。传统的创新方法过于依赖
非逻辑思维，运用的效果波动性很大，培训起来也有较大难度，因此不
适于进行大范围的培训和推广。
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第四节 传统创新方法与TRIZ方法的比较
传统的创新方法对于解决相对简单的、发明级别较低的问题是有效的，
但是通常无法解决一些比较困难的、发明级别较高的问题。相比之下，
TRIZ是建立在科学技术成果基础之上的，具有普适性的解决发明问题的
专门工具，其原理、法则、程序、步骤和措施等，都来源于人类长期探
索与改造自然的实践经验的总结，以帮助设计者快速地找到发明问题的
有效解决方案。因此整个方法学形成了良好的体系，并且具有严密的逻
辑性，对于学习、培训和应用比较方便，应用的有效性比较高，可以广
泛地应用于各个领域，指导人们创造性地解决问题。传统创新方法与
TRIZ方法的比较见表10-4。
TRIZ理论的基础是技术系统进化的客观规律，它既可以被认知也可以用
于解决发明问题。
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第四节 传统创新方法与TRIZ方法的比较
在运用TRIZ理论解决发明问题时，可以根据技术系统进化的客观规律来
初步确定解决问题的方向，有效地避免了各种传统创新方法中反复进行
的大量探索工作。根据这些规律，开发出解决发明问题的专用工具，它
们包括物场分析和发明问题的标准解法，解决技术冲突和物理冲突的创
新原理，以及发明问题解决算法(ARIZ )等。通过查找和应用物理的、化
学的、几何的和生物的效应与原理，可以帮助人们解决系统中的功能实
现问题，让这些效应与原理类的知识作为技术系统实现功能和操作的新
原理，从而满足系统所要求的作用。因此，TRIZ理论能够有效地帮助设
计者在解决问题之初，首先确定“解”的位置和方向，然后利用TRIZ中
的各种理论方法和工具去实现这个“解”，如同射击一样，首先确定靶
心所在的准确方向和位置，然后进行瞄准射击，最终击中目标。
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第四节 传统创新方法与TRIZ方法的比较
由此可见，与传统的创新方法相比，TRIZ理论的主要优点是可以从成千
上万的解法中快速地找到解决复杂发明问题的方案，从而大大加快解决
发明问题的进程。TRIZ反对在可能的候选方案中进行搜索的想法，因此
TRIZ理论使人们有了更加科学、合理而有效的解决问题的方法。
在以上TRIZ的各种创新思维、方法和工具的支持下，TRIZ解决发明问题
的过程是可以快速收敛的(见图10-12)，而且发明的级别和效率也是比较
高的，如图10-13所示。
TRIZ是研究技术规律和思维活动的创新方法。在TRIZ中，已经吸收了不
少克服思维定势和心理障碍的传统创新方法的精髓，并将它们纳入其理
论体系中，可在发明问题分析和解决方案综合的不同阶段发挥作用。
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第四节 传统创新方法与TRIZ方法的比较
特别值得指出的是，TRIZ解决问题的模式和程序一般普遍采用反馈、迭
代的形式，具有启发式的方案搜索和逐步、快速地逼近目标的效果，比
较容易实现计算机程序化，从而开发出计算机辅助创新设计软件，实现
产品的快速创新。
综上所述，相对于传统的创新方法，TRIZ理论显示出其独特的优势和鲜
明的特点。它成功地揭示了发明创造的内在规律和原理，可以快速确认
和解决系统中存在的冲突或问题;能够帮助人们打破思维定势，突破思维
障碍，激发创新思维，从更新更广的角度分析问题，进行逻辑性和非逻
辑性的系统思维;能够基于技术系统进化规律准确地确定探索方向，预测
未来的发展趋势，打破知识领域的界限，实现技术上的突破，从而有助
于开发出更加富有竞争力的新产品。
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第四节 传统创新方法与TRIZ方法的比较
需要强调指出的是，在产品的创新设计过程中，技术规律与人的思维活
动需要不断地相互作用，让人的思维活动与技术规律实现高度的协调与
互动，才是创新方法的真谛。片面强调技术规律或片面强调心理活动，
都会降低创新的产出，而TRIZ则将两方面和谐地组织在一起了。因此，
在学习和研究TRIZ理论的同时，也不要忽视了传统创新方法的应用。尽
管传统创新方法自身存在着一些缺点和不足，单独使用时往往不易获得
高水平的发明，但是在很多场合，需要将TRIZ创新方法与传统创新方法
结合使用。这样可以互相取长补短，从而取得更好的效果。
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第四节 传统创新方法与TRIZ方法的比较
例如，在由具体问题抽象成TRIZ的问题模型时，以及在从TRIZ的解决方
案模型演绎成具体解决方案时，都需要或多或少地应用诸如头脑风暴法、
形态分析法等传统创新方法，这也是学习和应用TRIZ理论的基本技巧。
因此，以TRIZ理论为中心，同时结合其他的创新方法，已经成为目前一
部分学者研究创新方法的内容之一。
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第五节 TRIZ理论的推广与扩展
目前，TRIZ理论在各个行业中已经得到了广泛的应用，对于TRIZ理论的
进一步研究也在继续进行。如德国的一些研究人员对TRIZ理论作了进一
步的发展，形成了若干基于TRIZ理论的创新方法论，即面向矛盾的创新
战略理论(WOIS理论)、以问题为中心的发明方案(PI理论)和面向市场的
创新战略(MIS理论);法国的一家科研机构在经典TRIZ理论的基础上，提
出了一种面向复杂系统的创新方法OTMS-TRIZ;美国的一家研究机构也
正在研究I-TRIZ方法，该方法在TRIZ理论的基础上提出了多条技术进化
路线，建立了失效预测方法，并形成了系统化的方法;中国的创新方法研
究机构也对TRIZ理论做了进一步的研究，并在经典TRIZ理论的基础上提
出了新的适应性更强的TRIZ理论。下面对}X% OIS理论、PI理论及MIS理
论做简要的介绍。
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第五节 TRIZ理论的推广与扩展
1. WOIS理论
WOIS理论(Widerspruchs Orientierte Innovations Strategie)，意思是
“面向矛盾的创新战略”，是对TRIZ理论作了最大程度扩充的一种德国
的创新理论。该理论是由德国科堡应用技术大学机械系教授汉斯·于尔
根·林德和他的同事卡尔海因茨·摩尔教授及贝尔恩德·希尔博士共同
创立的。
WOIS理论是一种原本为解决技术问题而构建的创造力和技术创新战略，
利用它来激发产生新的产品和新的生产过程，其中融合了一些局部系统
化的老方法以及技术系统连贯性历史分析和确定技术系统在进化中的位
置等工具。
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第五节 TRIZ理论的推广与扩展
WOIS理论的基本思想是“置之死地而后生”:即首先将矛盾推向极端，
形成似乎没有出路的绝境，然后引进“悖论性发展要求”来破解这种绝
境，完善了矛盾思维。像“明亮的黑暗”或“不渗透的渗透性”这一类
的表述就是所谓悖论性要求。WOIS理论寻找创新方案的过程可以分为3
个阶段:即定向阶段(系统分析阶段)、决策阶段(突破思维定势，将矛盾
极端化阶段)和提出创新方案的阶段(创造新系统)。具体可表述为:WOIS
理论使用战略定向工具寻找最富有潜力的发展方向，并从中有针对性地
激发出克服现有能力局限的创新方案。
WOIS理论只是在几个方面对TRIZ理论做了进一步的扩展，因此其核心
仍然是TRIZ理论。两者的区别主要体现在以下几个方面:
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第五节 TRIZ理论的推广与扩展
(1)TRIZ理论是为发明者提供理论思路，而WOIS理论则是为日常技术开
发提供基于实践经验的工具。因此，WOIS是TRIZ和设计方法大全的交
集，只是这个交集的效能有一定程度的损失。这是因为:一方面它在工程
技术上没有设计方法大全那么详备;另一方面在辅助解决矛盾问题方面，
并不比TRIZ理论更强。
(2)单个发明者就可以使用TRIZ理论，而WOIS理论则需要一个专门的研
发小组。因此，WOIS理论一般用于企业的技术开发，更多地是为被动
用户开发的，而不是为对战略主动施加影响的用户。
(3) WOIS理论是一种模糊的理论方法，从模糊逻辑借用的一些概念在
其中起着重要的作用。
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第五节 TRIZ理论的推广与扩展
(4) WOIS理论中还融合了心理学的知识，以便在团队工作中充分发挥
其作用。由于TRIZ理论的创新过程是分析式的，因此TRIZ不需要上述所
有的这一切。
2. PI理论
PI理论(Konzept der Problemzentrierten Invention , PI-Konzeot，意
即“以问题为中心的发明方案”。该理论是由不来梅大学创新与能力转
移教研室主任摩尔勒教授和潘能贝克硕士于1997年创立的。
PI理论与TRIZ理论及WOIS最大的不同之处在于:没有规定的起点和终点，
不必事先规定步骤的顺序，对频度和强度也没有限制。该理论是在米勒
·梅尔巴赫的五场分析法框架模型基础上建立起来的。这个模型把一个
问题分为5个部分:
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第五节 TRIZ理论的推广与扩展
现状、资源、规定状态、目标和相互关联互动的转换(由现状跃迁为规定
状态)。每一个场都有与之相对应的“工具”可供使用。因此，系统分析
和矛盾思维就成了确定现状的关键工具，以“理想机器”为基础的参数
是确定目标的主要工具，技术矛盾解决矩阵、时间、空间、结构和状态
的基本转化形式、物场分析以及技术系统进化法则等都可用做转换的工
具。
3. MIS理论
MIS理论(Marktorientierte Innovations Strategie，意思是“面向市
场的创新战略”。该理论是由现已退体的原亚深工业大学矿业研究所所
长施皮斯教授提出的，并于1980年开始对这套系统方法进行科学的研究，
德国统一之后，他与耶拿大学的认知心理学家合作，逐步完善了这一理
论。
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第五节 TRIZ理论的推广与扩展
MIS理论的基本思想是:在发明创新过程中，把那些凭直觉在潜意识中发
生的过程转化为有意识的过程，将“发明的飞跃”分解为一系列小的、
一目了然的和可把握的步骤，然后由开发工程师和设计师按照这些步骤
进行发明创新。
根据MIS理论，在技术上可以将发明过程分为3个基本组成部分:①将已
知的东西移植到其他用途(移植);②对移植的东西进行改造(改造);③在
改造过程中与其他元素进行组合(组合)。MIS理论的实施过程可以分为3
大步骤:第一步，寻找可重新组合的现有技术和方法;第二步，小组讨论
找出最可行最接近规定状况的方案;第三步，提出改造和组合的最终实施
方案。
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图10-10 TRIZ的一般解题模式与流程
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表10 -3 技术系统问题的表现形式与解
决问题模式
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图10-11 TRIZ在技术系统进化中的作用
模式
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表10-4 传统创新方法与TRIZ方法的比较
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表10-4 传统创新方法与TRIZ方法的比较
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图10 -12 TRIZ可以定向而收敛地查找有
效的解决方案
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图10-13 传统创新方法与TRIZ方法的效
率比较
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