点评创新理论TRIZ的40个发明原理

点评创新理论TRIZ的40个发明原理

米粮川 刘尚

（齐齐哈尔大学 机电学院 齐齐哈尔市文化大街167号 邮编161006）

摘要：分析创新理论TRIZ的40个发明原理，拓展发明原理的思想内涵，探讨原理的未来发展趋势和技术可行性。

关键词：创新，发明，机械设计，现代设计方法，TRIZ

1. TRIZ理论简介

TRIZ是“发明问题解决理论”的俄文缩略词的英译，由原苏联的G.S.Altshuller博士于1946 年创立。他从1946 年开始，领导一批研究人员和学生，在分析研究世界各国250万件专利的基础上，从抽样的20万件专利中选出4万件作为解决发明问题的代表，提出一套进行发明即产品创新的方法理论TRIZ。20世纪80年代前，它对别国严格保密。1992年后

[1]

随着苏联解体，一批TRIZ专家移居美国等西方国家，才逐渐流传到美欧亚和世界各国。

TRIZ 的出现，给创新这一现代社会中最活跃的元素带来了革命。TRIZ 提供的不仅仅是一种纯粹的创新理论，它还是一种思维模式，能够帮助我们形成一种系统的、流程化的创

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新设计思考模式，有助于人们在几乎所有事情中找到创新的方法。

2.创新理论TRIZ的40个发明原理

技术系统经过设计、制造、装配和调试，或者在产品全寿命周期的某个阶段，人们会发现对技术系统的某项或某些需求会产生矛盾，对于技术系统某一个参数的改进会导致另一个参数的恶化，即技术系统在改进或者说“进化”过程中产生了冲突。系统冲突是TRIZ 的一个核心概念，指隐藏在问题背后的固有矛盾。如果要改进系统的某一部分属性，必然引起其它的某些属性恶化。

对于冲突问题，通常的解决方案是采用折衷的方法，而TRIZ 则强调运用创造性的思维把冲突彻底消除。G.S.Altshuller对大量的发明专利研究发现，尽管它们所属技术领域不同，处理的问题千差万别，但是隐含的系统冲突数量是有限的。Altshuller在几百万个专利中进行筛选，来寻找发明性问题以及研究它们是如何解决的，从具有发明性的专利中提炼

[3]

出了解决冲突或矛盾的40 条发明原理（见表1），利用这些发明原理来寻找解决问题的可能方案。问题解决了，技术系统进化的障碍就消除了，技术系统就改进了、进化了、发展了。

表1 40个发明原理

1.分割 6.多用途 11.备用方案 16.参量欠过法 21.迅速作用法 26.副本法 2.分离 7.嵌套 12.等势性 17.维数变化 22.废物利用 27.低成本替代 3.局部功能化 8.反重力 13.逆向换位思考 18.振动 23.反馈 28.替代机械的方法 4.非对称化 9.预加反作用 14.屈曲化 19.周期性作用 24.中介物 29.气动或液动 5.并行 10.事前准备 15.动态化 20.加强有效作用 25.自组织 30.柔性薄膜方法

31.多孔材料 36.相变 32.变换颜色 37.热膨胀 33.同质同属性作用 38.使用强氧化性 34.舍弃与修复 39.利用惰性 35.变化参数 40.材料复合 3.拓展发明原理的内涵 探讨符号化表达方法

发明原理的内涵应该是不断丰富和发展的，在原理的运用中会产生越来越多的创新性发明。原理的符号化表达，直至数学表达，是这些原理发展的大趋势。本文就40个原理的前9个探讨探讨。

1）分割原理：将技术系统分成相对独立的部分；将技术系统分成容易组装和拆卸的部分；增加技术系统的相对独立性。 如多级运载火箭、火车和自行车链条等。以2=1+1表示将整体分成相等的2个组成部分；或以10=1+1+1+1+1+1+1+1+1+1表示将火车设计成10等份的组合体；不等份的分割表达为5=1+4，或5=2+3=10-5=8-3等。

2）分离原理：将产生干扰的子系统分离出去，或将需要避免干扰的子系统从技术系统中分离出来。如空气压缩机安置在隔离间中，远离工作场所；在会议厅施加电磁信号屏蔽，以保持会议不受手机通信的干扰。以2-1=1，或1=2-1表示这一思想。

3）局部功能化：将均匀结构变成不均匀结构；不同部分有不同的功能。如小锤长出两个羊角结构起钉用，快餐盒分格与不同的菜肴相对应。以7=1+1+2+3表示结构或功能上的分化。 4) 非对称原理：由对称变成不对称，或增加不对称的程度。如搅拌器由圆形罐变成偏心罐增加搅拌效果，密封圈由圆形变成椭圆形增加密封性能。以1<3表示，一侧是1，另一侧是3，将非对称的概念表达清楚。

5）并行原理：相同/相似技术系统在空间或时间上的并行操作。如互联网上的PC计算机的空间布置，血液分析仪对血液各种成分的同时性分析。以1=1=1=1，或2=2=2=2表示这种并行性。

6）多用性原理：使一个系统具有多个功能，或一个零件有几个作用，从而简化系统结构。如婴儿用的橡胶奶嘴兼有测量体温的功能，手机兼有照相机、录音机和MP4的功能。以{f1,f2,…,fm}=F(x1,x2,…,xn)表达这一思想。

7) 嵌套原理：将构件嵌套在一起，以减小技术系统占用的空间。如俄罗斯套娃，计算机的嵌入式系统。以平面上{ =1， =2， =3}三个同心圆表示结构嵌套含义。另外，嵌套还可以从结构延伸到功能，以f1(f2(f3(x3),x2),x1)表达。 8）反重力原理：产生与重力相反的作用，从而消除重力的负面影响，实现系统的某个功能。

表示。进一步的发展应该是对不良如氢气球广告，飞机的机翼结构，轮船的浮力原理。以

表示更恰当。 影响的消减作用，以

9）预加反作用原理：预先施加反作用，提前在结构中产生一应力，以抵抗工作时产生的应力。如溶液中加入缓冲剂预防极度酸性状况的发生，在不需要涂漆的表面位置上喷漆前以塑膜覆盖，在混凝土预制板浇注之前给内置钢筋施加拉应力。以A表示[4]。

4 .结束语

创新原理的规范化、标准化、形式化发展，将来会走向逻辑化、数理逻辑化，甚至数学化。结合计算机技术和人工智能技术，发明与创新的自动化时代必将到来。

参考文献

[1] 沈世德.TRIZ法简明教程[M]. 北京:机械工业出版社，2010.

[2] HEATHER M. Analysis of the Evolution of Training Tools and Systems Using the TRIZ Methodology[EB/OL] . TRIZ Journal, February,2001. http: // www. TRIZ- journal. com

[3] 40 Inventive Principles with Examples[EB/OL]. TRIZ Journal, December,1997. http: // www. TRIZ- journal. Com

[4] 沈以谈.简明数学词典.北京:北京理工大学出版社，2003.8