基于TRIZ理論全面開(kāi)展創(chuàng)新能力培訓(xùn)的研究*

徐起賀

（河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)械工程系，河南 新鄉(xiāng) 453000）

1 引言

當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)日新月異，以信息技術(shù)和生物技術(shù)為代表的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，科技與經(jīng)濟(jì)的結(jié)合日益緊密，知識(shí)對(duì)人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生活的影響日趨明顯，人類(lèi)社會(huì)已經(jīng)步入了以知識(shí)的生產(chǎn)、分配和使用為基礎(chǔ)的、以創(chuàng)造性的人力資源為依托的、以高科技產(chǎn)業(yè)為支柱的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。知識(shí)經(jīng)濟(jì)的社會(huì)是創(chuàng)新的社會(huì)，創(chuàng)新是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的靈魂，更是一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基石。沒(méi)有創(chuàng)新就沒(méi)有新興技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也就成了無(wú)源之水，無(wú)本之木。為了適應(yīng)21世紀(jì)人才培養(yǎng)的要求，必須更新教育觀念，探索教育改革之路，而教育改革的重點(diǎn)是加強(qiáng)學(xué)生素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。胡錦濤同志在中共十七大上指出:“提高自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家是國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的核心，是提高綜合國(guó)力的關(guān)鍵?！薄耙獔?jiān)持走中國(guó)特色自主創(chuàng)新道路，把增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力貫徹到現(xiàn)代化建設(shè)的各個(gè)方面?！必瀼乜茖W(xué)發(fā)展觀，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，走新型工業(yè)化和生態(tài)文明之路，提高整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展能力，構(gòu)建和諧社會(huì)和全面建設(shè)小康社會(huì)，所有這些艱巨的任務(wù)都離不開(kāi)創(chuàng)新。因此，創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原動(dòng)力。當(dāng)今世界各國(guó)之間在政治、經(jīng)濟(jì)、軍事和科學(xué)技術(shù)方面的激烈競(jìng)爭(zhēng)，歸根到底是綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)質(zhì)上就是科技創(chuàng)新能力和人才的競(jìng)爭(zhēng)，而人才競(jìng)爭(zhēng)的本質(zhì)是人才創(chuàng)造力的競(jìng)爭(zhēng)。在培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的跨世紀(jì)的高素質(zhì)人才方面，高等教育具有義不容辭的重要責(zé)任。因此在深化教育體制改革，全面推進(jìn)素質(zhì)教育的今天，極有必要在高等院校中開(kāi)設(shè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程，建立先進(jìn)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，掌握創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本理論和方法，為提升我國(guó)的自主創(chuàng)新能力，加速推進(jìn)創(chuàng)新型國(guó)家的建設(shè)提供強(qiáng)有力的人才支撐。

高職高專(zhuān)教育是培養(yǎng)生產(chǎn)一線(xiàn)所需要的新技術(shù)應(yīng)用型、適應(yīng)型人才為目標(biāo)，注重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用、適應(yīng)、技術(shù)創(chuàng)新等方面的能力，更應(yīng)關(guān)注企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)，這對(duì)正確定位高職高專(zhuān)教育的功能，規(guī)劃高職高專(zhuān)教育的人才培養(yǎng)模式，更好地增強(qiáng)企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，建設(shè)以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系是十分必要的。因此，通過(guò)對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生充分了解專(zhuān)業(yè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，尤其對(duì)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的典型案例及創(chuàng)新思路、方法有較全面的了解和較為深入的理解，以便啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。同時(shí)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思維能力、創(chuàng)新能力、合作能力、科技成果轉(zhuǎn)化能力及分析解決問(wèn)題的能力。

2 TRIZ創(chuàng)新理論概述

TRIZ(系俄文字母對(duì)應(yīng)的拉丁字母縮寫(xiě))意為解決發(fā)明創(chuàng)造問(wèn)題的理論，起源于蘇聯(lián)，英譯為T(mén)heory of Inventive Problem Solving，英文縮寫(xiě)為 TIPS。1946年，以蘇聯(lián)海軍專(zhuān)利部阿奇舒勒為首的專(zhuān)家開(kāi)始對(duì)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的專(zhuān)利文獻(xiàn)加以研究，經(jīng)過(guò)50多年的收集整理、歸納提煉，發(fā)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)創(chuàng)新是有規(guī)律可循的，并在此基礎(chǔ)上建立了一整套系統(tǒng)化的、實(shí)用的解決創(chuàng)造發(fā)明問(wèn)題的方法。TRIZ理論認(rèn)為發(fā)明問(wèn)題的核心是解決沖突，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不斷地發(fā)現(xiàn)沖突，利用發(fā)明原理解決沖突，才能獲得理想的產(chǎn)品。TRIZ是基于知識(shí)的、面向人的解決發(fā)明問(wèn)題的系統(tǒng)化方法學(xué)，其核心是技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化原理，該理論的主要來(lái)源及構(gòu)成如圖1所示。

圖1 TRIZ理論的主要來(lái)源及構(gòu)成

利用TRIZ理論，設(shè)計(jì)者能夠系統(tǒng)地分析問(wèn)題，快速找到問(wèn)題的本質(zhì)或者沖突，打破思維定勢(shì)、拓寬思路，借助于科學(xué)的問(wèn)題分析方法，正確地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要解決的問(wèn)題，以新的視角分析問(wèn)題。根據(jù)技術(shù)進(jìn)化規(guī)律預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，找到具有創(chuàng)新性的解決方案，從而縮短發(fā)明的周期、提高發(fā)明的成功率，也使發(fā)明問(wèn)題具有可預(yù)見(jiàn)性。因此TRIZ理論可以加快人們發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)程，而且能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品，是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)的最有效方法。由于TRIZ將產(chǎn)品創(chuàng)新的核心——產(chǎn)生新的工作原理的過(guò)程具體化了，并提出了一系列規(guī)則、算法與發(fā)明創(chuàng)造原理供研究人員使用，因而使它成為一種較為完善的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論和方法體系。

目前TRIZ被認(rèn)為是可以幫助人們挖掘和開(kāi)發(fā)自己的創(chuàng)造潛能、最全面系統(tǒng)地論述發(fā)明創(chuàng)造和實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的理論，該理論非常適合企業(yè)解決技術(shù)沖突，是實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的有力工具。TRIZ曾經(jīng)被稱(chēng)為蘇聯(lián)的“點(diǎn)金術(shù)”，被歐美等國(guó)家的專(zhuān)家認(rèn)為是“超級(jí)發(fā)明術(shù)”，在軍事、工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。一些創(chuàng)造學(xué)專(zhuān)家甚至認(rèn)為:阿奇舒勒所創(chuàng)建的TRIZ理論，是發(fā)明了發(fā)明與創(chuàng)新的方法，是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明。由此可見(jiàn)，引進(jìn)、推廣這一方法有利于我國(guó)發(fā)明創(chuàng)新工作的開(kāi)展，有利于具有中國(guó)特色的創(chuàng)新方法的發(fā)展，有利于提高廣大科技工作者的發(fā)明潛力，從而大大加快發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)程，提升產(chǎn)品的創(chuàng)新水平，加速推進(jìn)我國(guó)創(chuàng)新型國(guó)家的建設(shè)。

3 TRIZ解決發(fā)明創(chuàng)造問(wèn)題的一般方法

最早的發(fā)明問(wèn)題是靠試錯(cuò)法，即不斷選擇各種方案來(lái)解決問(wèn)題。在此過(guò)程中，人們積累了大量的發(fā)明創(chuàng)造經(jīng)驗(yàn)與有關(guān)物質(zhì)特性的知識(shí)。利用這些經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)提高了探求的方向性，使解決發(fā)明問(wèn)題的過(guò)程有序化。同時(shí)發(fā)明問(wèn)題本身也發(fā)生了變化，隨著時(shí)間的推移越來(lái)越復(fù)雜，直至今天，要想找到一個(gè)需要的解決方案，也得做大量的無(wú)效嘗試。現(xiàn)在需要新的方法來(lái)控制和組織創(chuàng)造過(guò)程，從根本上減少無(wú)效嘗試的次數(shù)，以便有效地利用新方法。因此，必須有一套具有科學(xué)依據(jù)并行之有效的解決發(fā)明問(wèn)題的理論。

TRIZ解決發(fā)明創(chuàng)造問(wèn)題的一般方法是:設(shè)計(jì)者首先應(yīng)將需要解決的特殊問(wèn)題加以定義和明確;其次利用物質(zhì)－場(chǎng)分析等方法，將需要解決的特殊問(wèn)題轉(zhuǎn)化為類(lèi)似的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題;然后利用TRIZ中解決發(fā)明問(wèn)題的原理和工具，求出該標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)解決方法;最后，根據(jù)類(lèi)似的標(biāo)準(zhǔn)解決方法的提示并應(yīng)用各種已有的技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，就可以構(gòu)思解決特殊問(wèn)題的創(chuàng)新方法了。當(dāng)然，某些特殊問(wèn)題也可以利用頭腦風(fēng)暴法直接解決，但難度很大。TRIZ解決發(fā)明創(chuàng)造問(wèn)題的一般方法可用圖2表示。

圖2 TRIZ解決發(fā)明創(chuàng)造問(wèn)題的一般方法

現(xiàn)用一個(gè)初等數(shù)學(xué)的例子來(lái)說(shuō)明TRIZ方法的操作過(guò)程。如圖3所示，一元二次方程求根有兩種途徑，用頭腦風(fēng)暴法求解看起來(lái)很直接，但解題者必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)訓(xùn)練，并且試湊若干次后才能得出正確的解。而程式化的求解過(guò)程步驟雖然較多(見(jiàn)圖中箭頭所指方向)，但可以保證一次性地成功得到結(jié)果，從而為一元二次方程求根提供了解題的規(guī)律。該求根方法與TRIZ方法的操作過(guò)程有完全相似之處，由此可見(jiàn)，利用TRIZ方法進(jìn)行程式化的求解，可以少走很多彎路，從而直達(dá)理想化的目標(biāo)。

圖3 解一元二次方程的基本方法

4 TRIZ理論的基本應(yīng)用

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和實(shí)踐的檢驗(yàn)，TRIZ理論已經(jīng)形成了一套解決新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)問(wèn)題的成熟理論和方法體系，不僅在蘇聯(lián)得到了廣泛的應(yīng)用，而且在美國(guó)的很多企業(yè)，如波音、通用、克萊斯勒和摩托羅拉等公司的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中得到了全面的應(yīng)用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。TRIZ理論普遍應(yīng)用的結(jié)果，不僅提高了發(fā)明的成功率，縮短了發(fā)明的周期，還使發(fā)明問(wèn)題具有可預(yù)見(jiàn)性。TRIZ理論廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)領(lǐng)域，并且應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。目前已逐步向其他領(lǐng)域滲透和擴(kuò)展，由原來(lái)擅長(zhǎng)的工程技術(shù)領(lǐng)域分別向自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、管理科學(xué)、教育科學(xué)、生物科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)展，用于指導(dǎo)各領(lǐng)域沖突問(wèn)題的解決。Rockwell Automotive公司針對(duì)某型號(hào)汽車(chē)的剎車(chē)系統(tǒng)應(yīng)用TRIZ理論進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，通過(guò)TRIZ理論的應(yīng)用，剎車(chē)系統(tǒng)發(fā)生了重要的變化，系統(tǒng)由原來(lái)的12個(gè)零件縮減為4個(gè)，成本減少50%，但剎車(chē)系統(tǒng)的功能卻沒(méi)有變化。福特汽車(chē)(Ford Motor)公司遇到了推力軸承在大負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)偏移的問(wèn)題，通過(guò)應(yīng)用TRIZ理論，產(chǎn)生了28個(gè)問(wèn)題的解決方案，其中一個(gè)非常吸引人的方案是:利用小熱膨脹系數(shù)的材料制造這種軸承，最后很好地解決了推力軸承在大負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)偏移的問(wèn)題。2003年，當(dāng)“非典型肺炎”肆虐中國(guó)及全球許多國(guó)家時(shí)，新加坡的研究人員利用TRIZ的發(fā)明原理，提出了預(yù)防、檢測(cè)和治療該種疾病的一系列創(chuàng)新方法和措施，其中不少措施被新加坡政府所采用，收到了非常好的防治效果。德國(guó)進(jìn)入世界500強(qiáng)的企業(yè)如西門(mén)子、奔馳、大眾和博世都設(shè)有專(zhuān)門(mén)的TRIZ機(jī)構(gòu)，對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)并推廣應(yīng)用，取得了良好的效果。在俄羅斯，TRIZ理論的培訓(xùn)已擴(kuò)展到小學(xué)生、中學(xué)生和大學(xué)生，其結(jié)果是學(xué)生們正在改變他們思考問(wèn)題的方法，能用相對(duì)容易的方法處理比較困難的問(wèn)題，使其創(chuàng)新能力迅速提高。因此，TRIZ理論在培養(yǎng)青少年創(chuàng)造性人才的發(fā)展過(guò)程中，具有巨大的社會(huì)意義。

5 TRIZ理論在中國(guó)的進(jìn)展

在我國(guó)學(xué)術(shù)界，少數(shù)研究專(zhuān)利的科技工作者和學(xué)者在20世紀(jì)80年代中期就已經(jīng)初步接觸到了TRIZ，并對(duì)其做了一定的資料翻譯和技術(shù)跟蹤。在20世紀(jì)90年代中后期，國(guó)內(nèi)部分高校開(kāi)始研究和跟蹤TRIZ，并在本科生、研究生課程中講授TRIZ，或者招收研究TRIZ的研究生和博士生，在一定范圍內(nèi)開(kāi)展了持續(xù)的研究和應(yīng)用工作，為中國(guó)培養(yǎng)了第一批掌握TRIZ的人才。進(jìn)入21世紀(jì)，TRIZ開(kāi)始從學(xué)術(shù)界走向企業(yè)界，自2001年億維訊公司將TRIZ理論培訓(xùn)引入中國(guó)后，TRIZ理論在中國(guó)的應(yīng)用和推廣開(kāi)始步入快車(chē)道。2002年，億維訊建立中國(guó)公司和研發(fā)基地，成為首家在中國(guó)專(zhuān)業(yè)從事TRIZ研究和計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新軟件開(kāi)發(fā)的企業(yè);2003年億維訊在國(guó)內(nèi)推出了TRIZ理論培訓(xùn)軟件CBT/NOVA以及成套的培訓(xùn)體系，同時(shí)推出了基于TRIZ理論、用于輔助企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的Pro/Innovator軟件，并開(kāi)始在近百所高校開(kāi)展TRIZ講座;2004年，億維訊與國(guó)際TRIZ協(xié)會(huì)合作，將TRIZ國(guó)際認(rèn)證引入中國(guó)，開(kāi)始推廣TRIZ認(rèn)證體系;2006年，億維訊建立了專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)中心和符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的培訓(xùn)體系;2007年，億維訊進(jìn)一步推出了適合中國(guó)國(guó)情的TRIZ培訓(xùn)教材和軟件。

現(xiàn)在，TRIZ作為一個(gè)比較實(shí)用的創(chuàng)新方法學(xué)，在我國(guó)已經(jīng)逐步得到企業(yè)界和科技界的青睞，乃至得到國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的高度重視。中國(guó)政府從建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家這一宏偉戰(zhàn)略目標(biāo)出發(fā)，十分重視TRIZ理論的研究、推廣和應(yīng)用工作。從2007年開(kāi)始，科技部啟動(dòng)了創(chuàng)新方法的研究推廣計(jì)劃，于8月13日正式批準(zhǔn)黑龍江省和四川省為“科技部技術(shù)創(chuàng)新方法試點(diǎn)省”。2008年科技部、發(fā)改委、教育部和中國(guó)科協(xié)聯(lián)合發(fā)布國(guó)科發(fā)財(cái)(2008)197號(hào)文，文中提出:“針對(duì)建設(shè)以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系的重大需求，推進(jìn)TRIZ等國(guó)際先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新方法與中國(guó)本土需求融合;推廣技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)，技術(shù)進(jìn)化模式與路線(xiàn)，沖突解決原理，效應(yīng)及標(biāo)準(zhǔn)解等TRIZ中成熟方法在企業(yè)中的應(yīng)用;加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新方法和知識(shí)庫(kù)建設(shè)，研究開(kāi)發(fā)出適合中國(guó)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的理論體系、軟件工具和平臺(tái)?！?009年科技部正式開(kāi)展了國(guó)家層面上的TRIZ理論培訓(xùn)，由此展開(kāi)了對(duì)TRIZ理論大范圍的推廣與普及工作，這標(biāo)志著中國(guó)人將為T(mén)RIZ的新發(fā)展做出重要的、具有里程碑意義的貢獻(xiàn)。

目前，許多企業(yè)及大學(xué)開(kāi)始重視和應(yīng)用TRIZ理論，走在前列的有中國(guó)航天、中國(guó)兵器、中國(guó)船舶等大型軍工集團(tuán)，以及清華大學(xué)、浙江大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)等高校。由此可見(jiàn)，在我國(guó)的企業(yè)中推廣和應(yīng)用TRIZ理論，對(duì)提高企業(yè)的自主創(chuàng)新能力與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

6 我校開(kāi)展TRIZ理論培訓(xùn)的規(guī)劃與實(shí)施

為了培養(yǎng)更多的創(chuàng)新人才，為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家服務(wù)，全面開(kāi)展TRIZ創(chuàng)新理論培訓(xùn)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。在校長(zhǎng)任中普教授的帶領(lǐng)下，我校已經(jīng)申請(qǐng)并成為河南省創(chuàng)新方法培訓(xùn)基地。目前我們正在深入研究國(guó)內(nèi)外技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域的研究成果與進(jìn)展情況，并系統(tǒng)地開(kāi)展了TRIZ創(chuàng)新理論及其應(yīng)用研究，主要研究?jī)?nèi)容包括:TRIZ發(fā)明問(wèn)題解決理論概況、技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化及其應(yīng)用、發(fā)明創(chuàng)造的理想解與可用資源、40個(gè)發(fā)明創(chuàng)新原理及其應(yīng)用、設(shè)計(jì)中的沖突及其解決原理、物場(chǎng)模型分析與標(biāo)準(zhǔn)解法、發(fā)明問(wèn)題解決算法、科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象及詳解、應(yīng)用TRIZ解決創(chuàng)新問(wèn)題的實(shí)例、解決發(fā)明問(wèn)題的多種創(chuàng)新方法等。通過(guò)對(duì)這些方面的研究，我們將開(kāi)展基于TRIZ創(chuàng)新理論的培訓(xùn)教材編寫(xiě)。在教材編寫(xiě)過(guò)程中將密切聯(lián)系工程實(shí)際，引入大量創(chuàng)新實(shí)例，循序漸進(jìn)，深入淺出，突出體現(xiàn)創(chuàng)新思維特征，注重培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和能力。TRIZ既是一種全新的思考方式，也是一種開(kāi)發(fā)技能的工具，因此TRIZ的力量在于應(yīng)用，只有通過(guò)實(shí)踐才能掌握該理論。希望通過(guò)開(kāi)展培訓(xùn)工作，能夠使廣大企業(yè)員工和高校學(xué)生比較全面地了解關(guān)于TRIZ的基本知識(shí)，并能利用TRIZ理論來(lái)解決科研、生產(chǎn)與生活中遇到的一些問(wèn)題，有所創(chuàng)新、發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，從而享受從事創(chuàng)新活動(dòng)所帶來(lái)的快樂(lè)，為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家貢獻(xiàn)自己的一份力量。

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［2］趙敏.TRIZ入門(mén)及實(shí)踐［M］.北京:科學(xué)出版社，2009.

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