TRIZ 40個(gè)創(chuàng)新原理解析

馬潔

摘要：TRIZI理論中最核心的，最具有普遍用途的是40個(gè)創(chuàng)新原理。40個(gè)創(chuàng)新原理的廣泛應(yīng)用。產(chǎn)生了不計(jì)其敷的專利。然而，其內(nèi)客比較多，叉比較抽象，本文以2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)上精彩的創(chuàng)新成果為倒解讀了40個(gè)創(chuàng)新原理，可為人們學(xué)習(xí)和掌握TRIZI理論提供一定的參考鋃據(jù)。

關(guān)鍵詞：40個(gè)創(chuàng)新原理2008北京奧運(yùn)會(huì)2010上海世博會(huì)創(chuàng)新案例

中圖分類號(hào)：TH166文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2012)01(c)-0004-02

TRIZ是“發(fā)明創(chuàng)造問(wèn)題解決理論”的俄文單詞首字母的縮寫，它是關(guān)于技術(shù)發(fā)明創(chuàng)造的理論。1946年，前蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒分析了世界近250萬(wàn)份高水平的發(fā)明專利，總結(jié)出各種技術(shù)發(fā)展進(jìn)化遵循的規(guī)律模式，以及解決各種技術(shù)矛盾和物理矛盾的創(chuàng)新原理，構(gòu)建了TRIZ理論體系。當(dāng)時(shí)，美國(guó)，德國(guó)等西方國(guó)家驚異于前蘇聯(lián)在軍事，工業(yè)等方面的創(chuàng)造能力，將其稱為是創(chuàng)新的“點(diǎn)金術(shù)”。目前，TRIZ理論已廣泛應(yīng)用于工業(yè)界和學(xué)術(shù)界。

1TRIZ 40個(gè)創(chuàng)新原理及解析

(1)分割原理：將物體分成獨(dú)立的或可拆卸的部分。

例1：上海世博會(huì)世博中心是世博會(huì)歷史上最大的場(chǎng)館，其會(huì)議、接待、活動(dòng)等核心功能空間均可“大可分割，小可合并”。

(2)抽取原理：從系統(tǒng)中抽取出“干擾”的部分或特性，或者只抽取需要的部分或特性。

例2：如果遇到雷雨天，澳門館會(huì)臨時(shí)拆掉玉兔頭，其原因是鋼結(jié)構(gòu)的兔頭會(huì)將雷電抽取出來(lái)引入展館。

(3)局部質(zhì)量原理：將同構(gòu)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成為異構(gòu)結(jié)構(gòu)，讓物體的不同部分實(shí)現(xiàn)不同的功能，將物體的每個(gè)部分放在最利于其運(yùn)行的條件下。

例3：2010年正值肖邦誕辰200周年紀(jì)念，波蘭館音樂(lè)廳內(nèi)匯聚100架鋼琴同時(shí)演奏肖邦作品，創(chuàng)造了一個(gè)吉尼斯紀(jì)錄。

(4)非對(duì)稱原理：將對(duì)稱形式轉(zhuǎn)換成為非對(duì)稱形式或加強(qiáng)其不對(duì)稱的程度。

例4：荷蘭館是非對(duì)稱的，一條呈數(shù)字“8”字形的街道兩側(cè)，是26棟精致小巧的房子，錯(cuò)落有致，互不遮擋光線。

(5)合并原理：將空間或時(shí)間上同類或相鄰的物體或操作進(jìn)行合并。

例5：英國(guó)館建筑外圍采用6萬(wàn)多株亞克力光纖管密集排列組合成蒲公英的外形。伸人室內(nèi)的一端，采用琥珀原料包裹住種子，合并成“千年種子庫(kù)”。

(6)多用性原理：讓一個(gè)物體能執(zhí)行多種不同的功能，從而可去掉其它部件。

例6：城市最佳實(shí)踐區(qū)里的“滬上·生態(tài)家”的“追光百葉”能自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)方位，實(shí)現(xiàn)遮陽(yáng)、照明等多種功能。

(7)嵌套原理：將一個(gè)物體放入另一個(gè)物體中，或?qū)⒁粋€(gè)物體通過(guò)另一個(gè)物體的空腔。

例7：城市起源館展出了特洛伊木馬。古希臘士兵藏匿于巨大的木馬中，巧妙攻下特洛伊城。

NO.8重量補(bǔ)償原理：與其它物體結(jié)合或依靠外部環(huán)境產(chǎn)生的氣動(dòng)力補(bǔ)償物體重量Ⅲ。

例8：世界氣象館內(nèi)有兩個(gè)虛擬卡通導(dǎo)游“云寶寶”藍(lán)藍(lán)和朵朵帶領(lǐng)觀眾搭乘“熱氣球”飽覽金世界的氣象奇觀。這里的熱氣球符合重量補(bǔ)償原理。

(9)預(yù)先反作用原理：事先給物體施加反作用，用以消除不利的影響。

例9：意大利館展出的阿威托五指鞋就像人們所熟知的戴在手上的手套一樣，它為腳掌準(zhǔn)備的“腳套”。有助于保持平衡，防止腳踝扭傷。這種預(yù)先防范的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，正符合TRIZ預(yù)先反作用原理。

(10)預(yù)先作用原理：預(yù)先完成部分或全部工作，或者事先把物體放在最方便的位置，以便能立即投入使用。

例10：意大利館采用的透明混凝土不僅與普通混凝土一樣結(jié)實(shí)牢固，而且當(dāng)樓宇發(fā)生緊急情況以及斷電時(shí)，透明墻可成為逃生的指示處。

(11)事先防范原理：預(yù)先準(zhǔn)備好相應(yīng)的應(yīng)急措施，以提高物體的可靠性。

例11：奧運(yùn)火炬“祥云”頂端的紙卷形狀，容易形成風(fēng)的回旋。根據(jù)事先防范原理建議，可以在預(yù)燃室上方加了蓋板，提高了它的抗風(fēng)性能。遇到瞬時(shí)的風(fēng)變，火炬依然可以正常燃燒。

(12)等勢(shì)原理：改變工作條件，使物體上升或下降。

例12：沙特館的“傳送帶”。

沙特館中有一條貫穿全館的“傳送帶”。傳送帶解決了游客們?cè)陴^中停滯不前的問(wèn)題。

(13)反向作用原理：進(jìn)行與原動(dòng)作相反的動(dòng)作，調(diào)換原有部件的動(dòng)靜狀態(tài)或者上下關(guān)系。

例13：城市未來(lái)館中展示了跑步為冰箱充電的跑步機(jī)。

(14)曲面化原理：用球面代替平面，用球體代替立方體，或者用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)代替直線運(yùn)動(dòng)。

例14：上海世博會(huì)很多國(guó)家的展館的設(shè)計(jì)都和“麥比烏斯曲面”有關(guān)，例如，委內(nèi)瑞拉館、萬(wàn)科館的莫比斯環(huán)廳等，體現(xiàn)了資源無(wú)限循環(huán)的環(huán)保理念。

(15)動(dòng)態(tài)特性原理：使不動(dòng)的物體成為可動(dòng)的，或?qū)⑽矬w分成彼此相對(duì)移動(dòng)的幾個(gè)部分。

例15：匈牙利館的“鎮(zhèn)館之寶”岡布茨是一個(gè)巨大的鋼質(zhì)類球體模型。它是由兩名匈牙利數(shù)學(xué)家發(fā)明的。它的特點(diǎn)是，無(wú)論以任何角度將其放置在水平面上，它都可以自行回到其穩(wěn)定點(diǎn)。

(16)未達(dá)到或超過(guò)的作用原理：如果得到規(guī)定效果的100％很難，就完成多一些或少一些。

例16：黑龍江館就像一個(gè)巨大的冰雕。冰雕的制作過(guò)程是：在零下20多度的嚴(yán)寒里，從松花江拖來(lái)一整塊堅(jiān)冰，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求先用電鋸堆砌出大致的輪廓，然后再精雕細(xì)琢。它符合是未達(dá)到或超過(guò)的作用原理。

(17)空間維數(shù)變化原理：把物體的動(dòng)作、布局由一維變?yōu)槎嗑S，或者將物體傾斜或側(cè)向放置。

例17：中國(guó)館運(yùn)用三維動(dòng)畫技術(shù)制作的《清明上河圖》，需要12臺(tái)電影級(jí)的投影儀同時(shí)工作，動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)城市的晝夜風(fēng)景。

(18)機(jī)械振動(dòng)原理：使物體振動(dòng)，并增加振動(dòng)頻率，或者用壓電振動(dòng)器代替機(jī)械振動(dòng)器。

例18：上海世博會(huì)上展出了英國(guó)人發(fā)明的世界上最小的便攜武微波爐，它可以放在電腦桌上，通過(guò)和USB的連接線進(jìn)行充電。這意味著在度假的飛機(jī)上甚至是在行駛的火車?yán)?，人們都可以享受到熱噴噴的小吃?/p>

(19)周期性作用原理：用周期作用(脈沖)代替連續(xù)作用，或者利用脈沖的間歇完成其他作用。

例19：在寧夏館人口處，設(shè)置一架大型流光的“黃河水車”。黃河水車是世界上最早的提水灌溉工具。黃河水車由周期性機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)汲水。它符合周期性作用原理。

(20)有效作用的連續(xù)性原理；物體的所有部分均應(yīng)一直滿負(fù)荷工作，或者消除空轉(zhuǎn)和間歇運(yùn)轉(zhuǎn)。

例20：以色列館展示了農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)。它符合有效作用的連續(xù)性原理。

(21)減少有害作用的時(shí)間原理：快速地躍過(guò)有害的或者危險(xiǎn)的過(guò)程及階段，其本質(zhì)在于大幅度縮短有害過(guò)程。

例21：奧運(yùn)會(huì)上使用的新型網(wǎng)球拍，是在網(wǎng)拍的下部第二根網(wǎng)線上加裝一個(gè)質(zhì)量阻尼小球，可將網(wǎng)球拍擊球之后的彎曲振動(dòng)很快地衰減掉，而質(zhì)量阻尼小球又不會(huì)

影響擊球，從而使球員第二次擊球時(shí)能夠得心應(yīng)手。

(22)變害為利原理：利用有害因素獲得有益的效果，或者將有害因素結(jié)合來(lái)消除有害因素。

例22：上海世博園里高達(dá)165m的城市“溫度計(jì)”，堪稱是世界最大的溫度計(jì)，同時(shí)也是全球最高的氣象信號(hào)塔，而它是100多年前上海江南發(fā)電廠舊址的一根大煙囪改造的。

(23)反饋原理：引入反饋或者改變已有反饋，其特征是巧妙運(yùn)用技術(shù)過(guò)程中的有關(guān)伴隨信息。

例23：德國(guó)館的感應(yīng)球能對(duì)人的動(dòng)作及呼聲做出回應(yīng)，哪邊的呼喊聲大，金屬球向那一邊的搖擺也更為劇烈。

(24)中介物原理：依靠中介物來(lái)完成某種功能。

例24：2008年奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式上，“活字印刷”表演贏得了壘世界的喝彩。然而，字模越高，就會(huì)晃得越厲害，演員們舉了幾次后完壘沒(méi)有力量了，就像舉啞鈴似的。道具的總設(shè)計(jì)師借助“剪刀撐”的中介物實(shí)現(xiàn)所需動(dòng)作。照明工程師社區(qū)nXsx6{P。

(25)自服務(wù)原理：物體能夠自我服務(wù)，完成輔助或維修工作。

例25：上海世博會(huì)物聯(lián)網(wǎng)洗衣機(jī)與家庭電網(wǎng)連接，主動(dòng)錯(cuò)過(guò)用電高峰期，尋求在用電低谷的時(shí)間段洗衣服。

(26)復(fù)制原理：用簡(jiǎn)單而便宜的復(fù)制品代替昂貴的，易損壞的物體。

例26：“世博形象大使”郎朗、姚明、成龍的蠟像在上海杜莎夫人蠟像館展出。

(27)廉價(jià)替代品原理：用廉價(jià)物品替代昂貴物品，并在某些屬性上(如壽命等)作出妥協(xié)。

例27：上海世博會(huì)概念車的車頂能夠像葉子一樣制造氧氣(風(fēng)電轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行二氧化碳吸附和轉(zhuǎn)換)，同時(shí)車頂上的太陽(yáng)能板可以制造并儲(chǔ)存電(光電轉(zhuǎn)化器，能把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能)。

(28)機(jī)械系統(tǒng)替代原理：用光、聲、嗅覺(jué)系統(tǒng)替代機(jī)械系統(tǒng)，用電、磁場(chǎng)替代機(jī)械場(chǎng)，或者用移動(dòng)場(chǎng)替代靜止場(chǎng)，用時(shí)變場(chǎng)替代恒定場(chǎng)，用結(jié)構(gòu)化的場(chǎng)替代隨機(jī)場(chǎng)。

例28：上海世博會(huì)上，參觀者手持電子門票在離讀寫設(shè)備10厘米的距離內(nèi)刷一下，便可輕松入場(chǎng)。

(29)氣動(dòng)或液壓結(jié)構(gòu)原理：用氣態(tài)或液態(tài)部件來(lái)代替圓體部件。

例29：奧運(yùn)會(huì)國(guó)家游泳中心“水立方”的膜結(jié)構(gòu)墻面具有較好抗壓性，甚至可以承‘受一輛汽車的重量。同時(shí)，由于其自身的絕水性，它可以利用自然雨水完成自身清潔。

(30)柔性殼體或薄膜原理：利用軟殼和薄膜取代常用結(jié)構(gòu)，或者用它們將物體與外部環(huán)境分隔。

例30：瑞士館是一個(gè)高達(dá)8米的紅色充氣“城堡”。

(31)多孔材料原理：讓物體變成多孔的，或者加入多孔物體，如果物體已經(jīng)是多孔的，那么事先往孔里填充某種物質(zhì)。

例31“沙特館的泡沫混凝土是一種輕質(zhì)多孔材料。

(32)顏色改變?cè)恚焊淖兾矬w或外部介質(zhì)的顏色和透明度，或者增添某種容易觀察的顏色添加劑。

例32：澳大利亞館外部采用了一種隨著氣候改變顏色的材料，到世博會(huì)開(kāi)幕時(shí)形成濃重的赭紅色。這也正如紅色沙漠中的“艾亞斯巖”，它是澳大利亞最具代表性的自然景觀。

(33)同質(zhì)性原理：存在相互作用的物體用相同材料或特性相近的材料制成。

例33：西班牙二館采用特性相近的材料制成的“小米寶寶”看起來(lái)很逼真。

(34)拋棄和再生原理；當(dāng)部件的作用完成后應(yīng)當(dāng)予以剔除，或者重新恢復(fù)消耗掉的有用部件。

例34：在城市最佳實(shí)踐區(qū)的“滬上·生態(tài)家”里，有一個(gè)“垃圾造的房子”。大樓外立面和樓梯踏面鋪砌的磚。是上海舊城改造時(shí)拖走的石庫(kù)門磚頭。內(nèi)部的大量用磚是用“長(zhǎng)江口淤積細(xì)沙”生產(chǎn)的淤泥空心磚，或是用工廠廢料“蒸壓粉煤灰”制造的磚頭·連石膏板都是用工業(yè)廢料制作的脫硫石膏板。

(35)物理或化學(xué)的參數(shù)變化原理：改變系統(tǒng)的物理狀態(tài)、濃度、密度、柔韌程度或體積等。

例35：日本館展館利用人工霧氣這一古老的日本傳統(tǒng)環(huán)保手段降溫，利用水從液體變成氣體時(shí)從周圍吸取熱量來(lái)制造清涼的環(huán)境。

(36)相變?cè)恚豪孟嘧儠r(shí)發(fā)生的現(xiàn)象，如體積改變、吸熱或放熱等。

例36：德國(guó)館里展示了相變材料，由于它在白天吸收多余的熱量，然后釋放到夜晚較冷的環(huán)境中，故可以被用來(lái)控制室內(nèi)的溫度。

(37)熱脹冷縮原理：利用材料的熱膨脹(或熱收縮)，或者利用一些熱膨脹系數(shù)不同的材料。

例37：臺(tái)灣館“天燈”的建筑外形源自中國(guó)古老的孔明燈。孔明燈符合熱脹冷縮原理。

(38)加速氧化原理：用富氧空氣，臭氧代替普通空氣。

例38：中國(guó)航空館外殼采用新材料PVC薄膜。PVC膜表面的光觸媒涂層是一種在光照下具有極強(qiáng)的氧化還原能力的半導(dǎo)體材料。

(39)惰性環(huán)境原理：用惰性介質(zhì)代替普通介質(zhì)。

例39：世博園區(qū)的“小綠苗”，它是垃圾氣力輸送系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。垃圾氣力輸送系統(tǒng)是利用環(huán)保型抽風(fēng)機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)形成真空管道網(wǎng)絡(luò)，在壓差作用下空氣流將垃圾吸往“垃圾收集站”。

(40)復(fù)合材料原理：由同種材料轉(zhuǎn)為混合材料。

例40：世博園區(qū)的直飲水設(shè)備的核心部件采用PVC膜，它是由復(fù)合材料制成的。

水分子可以通過(guò)，其他大分子污染物則被截留。從而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。

2結(jié)語(yǔ)

TRIZ理論由實(shí)踐到認(rèn)識(shí)和再由認(rèn)識(shí)到實(shí)踐，構(gòu)成了一個(gè)相對(duì)完整的認(rèn)識(shí)過(guò)程，可見(jiàn)，TRIZ理論完全符合辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論的客觀規(guī)律。

阿奇舒勒說(shuō)：“你可以等待100年獲得頓悟，也可以利用這些創(chuàng)新原理15min內(nèi)解決問(wèn)題?！薄Ｋ嬖V人們：發(fā)明可被控制，也可被批量化，而不是僅憑靈感和悟性。因此，學(xué)習(xí)和掌握TRIZ理論，不僅可以提高發(fā)明的效率，縮短發(fā)明的周期，而且能使發(fā)明問(wèn)題更具有可預(yù)見(jiàn)性。