TRIZ理論中小人法應(yīng)用研究

文/寧夏科技發(fā)展戰(zhàn)略和信息研究所 韓博

TRIZ理論中小人法應(yīng)用研究

文/寧夏科技發(fā)展戰(zhàn)略和信息研究所 韓博

TRIZ理論是有效解決技術(shù)難題的方法，在實(shí)際應(yīng)用與解決問題的過程中，使用者面對問題常常無法入手，并出現(xiàn)較多的錯(cuò)誤。本文圍繞TRIZ理論中五種克服思維慣性的方法—小人法的解題思路、解題流程及注意事項(xiàng)進(jìn)行闡述，旨在幫助TRIZ應(yīng)用者更好地解決問題。

一、小人法概述

任何技術(shù)系統(tǒng)存在的目的都是為了完成某項(xiàng)或多項(xiàng)特定的功能，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)問題（矛盾或沖突）時(shí)，為了克服工程師在解決問題時(shí)的思維慣性，使問題更好的解決，阿奇舒勒創(chuàng)立了“聰明的小矮人法”。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的某些組件不能完成其必要的功能，并表現(xiàn)出相互矛盾的作用，可利用小人法解決問題。在TRIZ理論中，共有5種克服思維慣性的方法，分別是九屏幕圖法、小人法、IFR（最終理想解）、金魚法和STC算子法（尺寸—時(shí)間—成本算子法）。在這五種方法中，小人法是唯一納入TRIZ中重要的算法—ARIZ算法中，可見小人法在TRIZ中的作用。

小人法是用一組小人來代表這些不能完成特定功能部件，通過能動(dòng)的小人，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。然后，根據(jù)小人模型對結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。其有兩個(gè)目的，一是克服由于思維慣性導(dǎo)致的思維障礙，尤其是對于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；二是提供解決矛盾問題的思路。

二、小人法解決技術(shù)問題流程

1.小人法的解題思路

按照常規(guī)思維，在解決問題時(shí)通常選擇的策略是從問題直接到解決方案，而這個(gè)過程采用的手段是在原因分析的基礎(chǔ)上，利用試錯(cuò)法、頭腦風(fēng)暴法等得到解決方案。這種策略常常會導(dǎo)致形象、專業(yè)等思維慣性的產(chǎn)生，解決問題的效率較低。而小人法解決問題的思路是將需要解決的問題轉(zhuǎn)化為小人問題模型，利用小人問題模型產(chǎn)生解決方案模型，最終產(chǎn)生待解決問題的方案，有效規(guī)避了思維慣性的產(chǎn)生以及克服了對此類問題原有的思維慣性，解決思路見圖1。而這種解決問題的思路貫穿在整個(gè)TRIZ理論體系中，如技術(shù)矛盾、物場模型、物理矛盾、知識庫等工具都采用此類的解決策略。

2.小人法的解題流程

小人法在解決問題時(shí)通常采取以下步驟，應(yīng)當(dāng)指出的是TRIZ理論中各個(gè)工具的使用都有較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟襟E，或者是“算法”，為學(xué)習(xí)和應(yīng)用者提供了清晰的流程。

第一步：分析系統(tǒng)和超系統(tǒng)的構(gòu)成

描述系統(tǒng)的組成，“系統(tǒng)”是指出現(xiàn)問題的系統(tǒng)，系統(tǒng)層級的選擇對于分析問題和解決問題有很大的影響。系統(tǒng)層級選擇太大時(shí)，系統(tǒng)信息不充分，為分析問題帶來了困難；系統(tǒng)層次太小時(shí)，可能遺漏很多重要的信息。這時(shí)需要根據(jù)具體的問題，做具體分析。

第二步：確定系統(tǒng)存在的問題或者矛盾

當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的某些組件不能完成其必要功能，并表現(xiàn)出相互矛盾時(shí)，找出問題中的矛盾，分析出現(xiàn)矛盾的原因是什么，并確定矛盾的根本原因。

第三步：建立問題模型

描述系統(tǒng)各個(gè)組成部分的功能（按照第一步確定的結(jié)果描述），將系統(tǒng)中執(zhí)行不同功能的組件想象成一群一群的小人，用圖形的形式表示出來，不同功能的小人用不同的顏色表示，并用一組小人代表那些不能完成特定功能的部件。此時(shí)的小人問題模型是當(dāng)前出現(xiàn)問題時(shí)或發(fā)生矛盾時(shí)的模型。

第四步：建立方案模型

研究得到的問題模型（有小人的圖），將小人擬人化，根據(jù)問題的特點(diǎn)及小人執(zhí)行的功能，賦予小人一定能動(dòng)性和“人”的特征，拋開原有問題的環(huán)境，對小人其進(jìn)行重組、移動(dòng)、剪裁、增補(bǔ)等改造，以便實(shí)現(xiàn)解決矛盾。

第五步：從解決方案模型過渡到實(shí)際方案

根據(jù)對小人的重組、移動(dòng)、剪裁、增補(bǔ)等改造后的解決方案，從幻想情景回到現(xiàn)實(shí)問題的環(huán)境中，將微觀變成宏觀，實(shí)現(xiàn)問題的解決。

3.小人法使時(shí)注意事項(xiàng)

長期的實(shí)踐和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，在應(yīng)用小人法時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)下列錯(cuò)誤。一是將系統(tǒng)的組件用一個(gè)小人、一行小人或一列小人表示，小人法要求需要使用一組或一簇小人來表示。小人法的目的是為了打破思維慣性，將宏觀轉(zhuǎn)化為微觀，如果使用一個(gè)小人表示，達(dá)不到克服思維慣性的目的。二是簡單的將組件轉(zhuǎn)化為小人，沒有賦予小人相關(guān)特性，使應(yīng)用者面對“小人圖形”模棱兩可，無法解決問題。需要根據(jù)小人執(zhí)行的功能和問題環(huán)境給予小人的一些特性，可以有效地通過聯(lián)想得到解決方案。

小人法的應(yīng)用重點(diǎn)、難點(diǎn)在于小人如何實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、重組、裁剪和增補(bǔ)，這也是小人法的應(yīng)用核心。其變化的前提是必須根據(jù)執(zhí)行功能的不同給予小人一定的人物特征，才能實(shí)現(xiàn)問題的解決，而激化矛盾有利于小人的重新組合。

三、小人法解決技術(shù)問題案例

1.利用小人法解決水杯喝茶問題案例

水杯

水杯是人們經(jīng)常使用的喝水裝置，所有的人都在使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國有50%左右的人有喝茶的習(xí)慣，而普通的水杯不能滿足喝茶人的需要。問題在于利用普通水杯喝茶時(shí)，茶葉和水的混合物通過水杯的傾斜，同時(shí)進(jìn)入口中，影響人們的正常喝水。在這個(gè)問題中，當(dāng)水杯沒有盛水，或者盛茶水但沒有喝時(shí)并沒有發(fā)生矛盾，因此只分析飲水時(shí)的矛盾。下面按照小人法的步驟逐一分析。

第一步：分析系統(tǒng)和超系統(tǒng)的構(gòu)成。

系統(tǒng)的構(gòu)成有水杯杯體、水、茶葉以及杯蓋組成，超系統(tǒng)是人的手及嘴。由于喝水時(shí)所產(chǎn)生的矛盾與系統(tǒng)的杯蓋沒有較大關(guān)系，因此不予考慮。而人的手和嘴是超系統(tǒng)，難以改變，也不予考慮。

第二步：確定系統(tǒng)存在的問題或者矛盾

系統(tǒng)中存在的問題是喝水時(shí)水和茶葉同時(shí)會進(jìn)入嘴中，根本原因是茶葉的質(zhì)量較輕，漂浮在水中，會隨水的移動(dòng)而移動(dòng)。

第三步：建立問題模型

描述系統(tǒng)組件的功能。

表1 系統(tǒng)組件功能描述

圖2 小人模型

第四步：建立方案模型

在小人模型中，綠色的小人（水）和黑色的小人（茶葉）混合在一起，當(dāng)紫色小人（杯體）移動(dòng)或者改變方向時(shí)（喝水時(shí)），綠色小人和黑色小人也會爭先向外移動(dòng)。我們需要的是綠色小人，而不是黑色小人。這時(shí)，需要有另外一組人，將黑色小人攔住，就如同公交車中有賊和乘客，警察需要辨別好人與壞人，當(dāng)好人下車時(shí)警察放行，壞人下車時(shí)警察攔住，最后車內(nèi)剩余的是壞人。為了攔住壞人，需要警察的出現(xiàn)。因此本問題的方案模型是引入一組具有辨識能力的小人。

第五步：從解決方案模型過渡到實(shí)際方案

根據(jù)第四步的解決方案模型，需要在出口增加一批警察，而警察必須有識別能力，回到原問題中，需要增加一個(gè)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)茶葉和水的分離。由于水和茶葉的大小不同，很容易地會想到這個(gè)裝置應(yīng)當(dāng)是帶孔的過濾網(wǎng)，孔的大小決定了過濾茶葉的能力，如圖3。

2.應(yīng)用小人法解決水杯倒水時(shí)溢水的問題

在解決水和茶葉分離的同時(shí)又產(chǎn)生了新的問題：當(dāng)過濾網(wǎng)的孔太大時(shí)，茶葉容易和水同時(shí)出去；當(dāng)過濾網(wǎng)的孔太小時(shí)，水下流的速度變慢，開水容易溢出，造成對人體的燙傷。應(yīng)用小人法可解決案例1帶來的新問題。這時(shí)的矛盾不是喝水時(shí)，而是向杯中倒水時(shí)。

第一步：分析系統(tǒng)和超系統(tǒng)的構(gòu)成。

系統(tǒng)構(gòu)成如案例1，但在這個(gè)新問題中，水溢出與空氣有一定的關(guān)系，因此在解決過程中需要考慮空氣。而茶葉與問題無關(guān)，不予考慮。

第二步：確定系統(tǒng)存在的問題或者矛盾

系統(tǒng)中存在的問題是當(dāng)開水倒入水杯時(shí)，一般過濾網(wǎng)的孔較小，水流比較集中，在過濾網(wǎng)上方水的壓力大于空氣外出的壓力，空氣無法從水杯中排出，使得水停留在過濾網(wǎng)上方，容易造成水的溢出，發(fā)生燙傷等有害事件。

第三步：建立問題模型

描述系統(tǒng)組件的功能。

表2 系統(tǒng)組件功能描述

圖4 小人模型

第四步：建立方案模型

在小人模型中，當(dāng)?shù)谷腴_水時(shí)，藍(lán)色小人（開水）經(jīng)過紅色小人（過濾網(wǎng)）向下移動(dòng)，在短時(shí)間內(nèi)會出現(xiàn)大量的藍(lán)色小人，由于藍(lán)色小人“人多勢眾”，使得底部的白色小人（空氣）無法出去，形成兩者對立的局面。此時(shí)水杯從過濾網(wǎng)到杯口的容積較小，造成藍(lán)色小人移動(dòng)到紫色小人（水杯）的外邊，燙傷倒水者。在這里，矛盾表現(xiàn)在藍(lán)色小人和白色小人在紅色小人的區(qū)域發(fā)生對峙，一方想出去，一方想進(jìn)來，矛盾的區(qū)域在紅色小人（過濾網(wǎng)）。如同在一條相向的單行道路上，當(dāng)兩方相遇時(shí)，都不能通過，最好的辦法是運(yùn)用交通警察，將兩者分開，各行其路。在本問題中，能夠承擔(dān)交通警察的角色只有紅色小人（過濾網(wǎng)），而出現(xiàn)問題正是因?yàn)榧t色小人的存在使得雙方對峙。對峙的重要原因是雙方在同一個(gè)平面上，無法實(shí)現(xiàn)兩者的分離。如何通過改變紅色小人，來實(shí)現(xiàn)雙方對峙呢？利用紅色小人疏導(dǎo)藍(lán)色小人和白色小人，使雙方各行其道?？梢钥紤]通過重組紅色小人，將紅色小人的排列由平面排列轉(zhuǎn)化為“下凸”型排列，當(dāng)藍(lán)色小人向下移動(dòng)時(shí)，白色小人可以自覺向上移動(dòng)。

第五步：從解決方案模型過渡到實(shí)際方案

根據(jù)第四步的解決方案模型，改變原有直面型的過濾網(wǎng)，設(shè)計(jì)為“下凸”型的過濾網(wǎng)，使水和空氣各自沿著不同的道路移動(dòng)，不會出現(xiàn)雙方對峙，造成人員的傷害。過濾網(wǎng)的形狀見圖5。

圖5 新型水杯過濾網(wǎng)

3.應(yīng)用小人法解決水杯倒茶的問題

在案例1和2的解決方案中，仍然存在當(dāng)茶葉較碎小時(shí)，很多茶葉移動(dòng)出來，如喝龍井、茉莉花等。當(dāng)喝鐵觀音等茶葉片較大的茶時(shí)不存在問題，但在喝完茶后，茶葉容易粘連在杯壁，不易清理茶葉。

第一步：分析系統(tǒng)和超系統(tǒng)的構(gòu)成。

系統(tǒng)的構(gòu)成有水杯杯體、水、茶葉、過濾網(wǎng)及杯蓋。

第二步：確定系統(tǒng)存在的問題或者矛盾

當(dāng)水杯使用者喝顆粒較小的茶葉時(shí)，需要過濾網(wǎng)的孔非常小，這樣在案例2中的設(shè)計(jì)也會出現(xiàn)案例1中所出現(xiàn)的后果，當(dāng)喝茶葉葉片較大的茶時(shí)，茶葉不容易清理，出現(xiàn)了兩個(gè)問題。

第三步：建立小人問題模型

描述系統(tǒng)組件的功能。

表3 系統(tǒng)組件功能描述

圖6 小人模型

第四步：建立方案模型

在小人模型中，紅色小人（過濾網(wǎng)）執(zhí)行的主要功能是當(dāng)喝水時(shí)將黑色小人（茶葉）和藍(lán)色小人（水）分離，也就是將黑色小人固定在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，藍(lán)色小人可以自由移動(dòng)，同時(shí)不能造成在藍(lán)色小人進(jìn)入時(shí)，引起藍(lán)色小人和白色小人之間的對峙。進(jìn)一步激化矛盾，當(dāng)紅色小人之間的間距非常小時(shí)，白色小人和藍(lán)色小人都很難通過，同時(shí)將紅色小人移動(dòng)在杯口，這時(shí)藍(lán)色小人向下移動(dòng)就會向外溢出?？紤]可否將水杯顛倒一下，或?qū)⒓t色小人在整個(gè)水杯中的站位進(jìn)行調(diào)整，從上方移動(dòng)到下方，不會造成藍(lán)色小人向外移動(dòng)的現(xiàn)象（溢出燙傷）。當(dāng)紅色小人移動(dòng)到下方時(shí)，黑色小人進(jìn)入杯子比較困難，如果杯體下方能夠給黑色小人開一扇門，那么黑色小人的進(jìn)出將變得非常容易。這時(shí)大量藍(lán)色小人進(jìn)入時(shí)，沒有紅色小人的阻擋，很容易的向下移動(dòng)，而黑色小人由于下方有門，可很容易的出入，而紅色小人的間距非常小，有效實(shí)現(xiàn)黑色小人和藍(lán)色小人之間的隔離。

第五步：從解決方案模型過渡到實(shí)際方案

根據(jù)第四步的解決方案模型，將過濾網(wǎng)安裝在水杯的最下方，同時(shí)在水杯的下方也設(shè)計(jì)為可以開口的形式，從而容易地解決了上述的問題。在倒入開水時(shí)，水不易溢出，同時(shí)在喝顆粒較小的茶葉時(shí)，茶葉不會漏過濾網(wǎng)，當(dāng)喝葉片較大的茶葉時(shí)，離杯口較近，很容易地實(shí)現(xiàn)清理。

圖7 新型水杯

四、結(jié)論與展望

小人法是克服思維慣性的重要方法，尤其在解決宏觀物體實(shí)體結(jié)構(gòu)類問題時(shí)，應(yīng)用該方法能夠有效實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的重新組合、移動(dòng)和設(shè)計(jì)。該方法只有在不斷的應(yīng)用過程中增加經(jīng)驗(yàn)，才能提高使用效率。

責(zé)編/劉紅偉

[1]曹福全. 創(chuàng)新思維與方法概論[M]. 哈爾濱：黑龍江高等教育出版社.2009.

[2]創(chuàng)新方法研究會.創(chuàng)新方法教程（初級）[M].北京：高等教育出版社.2012.

[3] 楊清亮. 發(fā)明是這樣誕生的：TRIZ理論全接觸[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[4] 根里奇.阿奇舒勒著，譚培波等譯，創(chuàng)新的算法：TRIZ、系統(tǒng)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)造力.華中科技大學(xué)出版社，2008.

（2011IM020700和2013IM021600）

國家創(chuàng)新方法工作專項(xiàng)