應(yīng)用TRIZ方法加速創(chuàng)新進(jìn)程

張中月，王明艷，李佳偉

（陜西師范大學(xué) 物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院，陜西西安710119）

一、引言

黨的十八大以來，習(xí)近平總書記高度重視創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新始終是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，必須把創(chuàng)新擺在國(guó)家發(fā)展全局的核心位置。而創(chuàng)新的重要性不僅在于技術(shù)的創(chuàng)新和體制的創(chuàng)新，還在于思維的創(chuàng)新，思維創(chuàng)新是創(chuàng)新的根本方向[1]。

對(duì)個(gè)人而言，創(chuàng)新是推動(dòng)工作開展、提高個(gè)人素質(zhì)、獲得個(gè)人晉升和良好形象的重要手段。創(chuàng)新能力的差距將決定一個(gè)人的發(fā)展前途。一個(gè)人在事業(yè)上踏實(shí)肯干固然重要，但從某種意義來說，有無創(chuàng)新思維能力更為關(guān)鍵，它將決定一個(gè)人的勇氣、膽識(shí)和謀略，從而導(dǎo)致了所取得成就的高低。對(duì)整個(gè)社會(huì)而言，勞動(dòng)力的主體擁有創(chuàng)新思維能力的比例在一定程度上與整個(gè)社會(huì)的創(chuàng)新能力正相關(guān)。

創(chuàng)新雖然具有一定的難度，但是創(chuàng)新不是高不可攀的，任何人都可以參與到不同層次的創(chuàng)新活動(dòng)中來。創(chuàng)新能力也不是人類與生俱來的，它是可以通過后天的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練培養(yǎng)得到的。必須要培養(yǎng)人們的創(chuàng)新能力，掌握實(shí)用的創(chuàng)新方法，才是開創(chuàng)“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”新局面的根本道路。

二、創(chuàng)新過程

在科學(xué)發(fā)展史上很多科學(xué)家都在分析科學(xué)研究的創(chuàng)新過程，科學(xué)家們以自己的成功經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了一系列適用的科學(xué)研究模式。愛因斯坦創(chuàng)立相對(duì)論后，曾對(duì)其創(chuàng)造過程進(jìn)行了反思，總結(jié)提出了著名的“思維與經(jīng)驗(yàn)關(guān)系”科學(xué)研究模式，該科學(xué)研究模式共包含了三個(gè)階段①。第一個(gè)階段中，從已知的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)或者公理體系提出直覺假說，這些直覺假說是在對(duì)經(jīng)驗(yàn)事實(shí)深刻理解的基礎(chǔ)上提出的。但是直覺假說和經(jīng)驗(yàn)事實(shí)之間存在非必然的邏輯聯(lián)系，它們之間可能是直覺的或心理的聯(lián)系，這種聯(lián)系甚至是可以改變的；第二個(gè)階段中，由直覺假說推出各種命題，該過程是依靠所學(xué)知識(shí)演繹邏輯推理的道路；第三個(gè)階段中，推導(dǎo)出的命題與直接經(jīng)驗(yàn)對(duì)比，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證推導(dǎo)出來的命題，這些命題與經(jīng)驗(yàn)事實(shí)聯(lián)系起來，檢驗(yàn)的結(jié)果形成新的直接經(jīng)驗(yàn)[2]。人類認(rèn)識(shí)自然界的科學(xué)研究活動(dòng)是一個(gè)從經(jīng)驗(yàn)事實(shí)開始到另一個(gè)經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的無限循環(huán)的過程。

愛因斯坦提出的“思維與經(jīng)驗(yàn)關(guān)系”科學(xué)研究模式可以簡(jiǎn)化為如圖1所示的兩個(gè)階段。第一個(gè)階段中，研究者從經(jīng)驗(yàn)事實(shí)提出假說，第二個(gè)階段中，研究者驗(yàn)證假說。

圖1 簡(jiǎn)化的創(chuàng)新過程

三、創(chuàng)新過程中的思維方式

下面分析愛因斯坦“思維與經(jīng)驗(yàn)關(guān)系”科學(xué)研究模式中各階段的思維方式。

1.第一階段

第一階段中，研究者提出假說。直覺假說是探索未知的著手點(diǎn)，沒有這些直覺假說，科學(xué)研究就沒有辦法開展。此外，科研工作者不能直觀地判斷這些直覺假說的正確性。研究者需要掌握和繼承現(xiàn)有的一切有關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，利用人類的聰明才智以及自主探索能力，對(duì)未知的現(xiàn)象做出直覺假說。這一階段根據(jù)個(gè)人思維方式以及掌握的知識(shí)不同，每個(gè)人會(huì)提出不同的直覺假說，而研究者并不能直觀地判斷它的正確性。

直覺假說與經(jīng)驗(yàn)事實(shí)之間沒有必然的邏輯聯(lián)系，所以第一階段以非邏輯思維為主。非邏輯思維的表現(xiàn)形式主要有直覺、靈感和想象，其具有明顯的突發(fā)性、不規(guī)則性和偶然性的特點(diǎn)[3]。直覺是指人們?cè)趶氖履稠?xiàng)研究活動(dòng)中主觀意識(shí)對(duì)客觀事物的直接觀察和感受，對(duì)于遇到的新現(xiàn)象，在條件證據(jù)不充分的情況下，憑著豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，逐步分析而迅速對(duì)問題的答案做出合理的猜測(cè)、設(shè)想或頓悟的一種躍進(jìn)式思維[4]。直覺思維有利于人們從一些偶然的事件中抓住解決問題的實(shí)質(zhì)，它對(duì)事物從感知到表象，再到概念、判斷和推理的過程都是在腦中一閃而過的。直覺的特點(diǎn)表現(xiàn)在它的形象性、整體性和相對(duì)性。直覺的產(chǎn)生不是偶然的，而是有其基礎(chǔ)與前提的，這就是必須具備豐富的相關(guān)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)[5]。靈感是人們的創(chuàng)造活動(dòng)達(dá)到高潮后出現(xiàn)的一種最富有創(chuàng)造性的飛躍思維，靈感常常以“頓悟”的形式出現(xiàn)[6]。大量研究表明，靈感是由人們的潛意識(shí)思維與顯意識(shí)思維多次相互碰撞而形成的，是人們長(zhǎng)期進(jìn)行創(chuàng)造性思維活動(dòng)達(dá)到的一個(gè)突破階段，很多創(chuàng)造性成果都是通過靈感形式而最后完成的。靈感的特點(diǎn)表現(xiàn)在它的產(chǎn)生具有隨機(jī)性、潛伏性和新奇性。產(chǎn)生靈感的情況有很多，常見的有：當(dāng)自己對(duì)難題絞盡腦汁也無能為力的時(shí)候，偶然聽到或者看到別人對(duì)于這件事情的看法想法深感啟發(fā)，而產(chǎn)生靈感；在對(duì)問題長(zhǎng)時(shí)間的研究探索反復(fù)思考之后，偶然在某個(gè)時(shí)間有意識(shí)的抓住了突破口[7]。想象是主體對(duì)通過聯(lián)想得來的知覺材料或有效信息進(jìn)行加工、改造和重組的非邏輯思維的過程，即人腦對(duì)記憶中原有形象經(jīng)加工改造、重新組合后，創(chuàng)造出新形象的思維方式。想象能夠克服兩個(gè)不同概念在意義上的差距，并在另一種意義上將二者聯(lián)結(jié)起來，由此常產(chǎn)生一些新穎的思想，想象的特點(diǎn)表現(xiàn)為它具有發(fā)散性和突破性[8]。例如，在使用頭腦風(fēng)暴法討論問題的過程中，每提出一個(gè)新的觀念，都能引發(fā)他人的聯(lián)想。相繼產(chǎn)生一連串的新觀念，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，形成新觀念堆，為創(chuàng)造性地解決問題提供了更多的可能性。所以說，頭腦風(fēng)暴法為想象提供了前提條件，是改進(jìn)的想象思維方法。

綜上所述，非邏輯思維在運(yùn)用時(shí)難以人為控制，它不受固定的規(guī)則約束，直接根據(jù)事物所提供的信息進(jìn)行綜合性的判斷，具有非連續(xù)性，不是人們想在什么時(shí)候產(chǎn)生思路就能在什么時(shí)候產(chǎn)生的思路的，使用難度大。在進(jìn)行實(shí)際的科學(xué)研究中，根據(jù)個(gè)人思維方式、掌握知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的不同，會(huì)提出多種不同的直覺假說，揭示了科學(xué)研究過程的非邏輯性，該階段是科學(xué)研究中最不可控制的階段，這一過程是解決科學(xué)問題最重要、也是最難的一步。非邏輯思維是我們通常所說的創(chuàng)造性思維的重要部分，它充分發(fā)揮認(rèn)識(shí)的能動(dòng)作用，突破固有的邏輯，以靈活、新穎的方式，從多個(gè)角度探求事物的內(nèi)在本質(zhì)。非邏輯思維的本質(zhì)在于創(chuàng)新，而不是重復(fù)和墨守成規(guī)，拒絕因循守舊，體現(xiàn)出創(chuàng)造力，但同時(shí)非邏輯思維又必須以知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，從而使非邏輯思維更加有指向性，非邏輯思維的結(jié)果更加有實(shí)用性。所以，研究者應(yīng)該在日常學(xué)習(xí)生活中，提高自己的科學(xué)素養(yǎng)，注重知識(shí)之間的聯(lián)系，為之后的科學(xué)研究打好基礎(chǔ)。

2.第二階段

第二階段中，研究者從直覺假說推導(dǎo)出命題。這一階段是由一般到特殊的過程。在對(duì)直覺假說進(jìn)行抽象表達(dá)的過程中，需要利用掌握的邏輯思維的方法對(duì)直覺假說進(jìn)行邏輯思維處理后得出一系列命題。當(dāng)然，這些命題的正確性是無法保證的。

邏輯思維是人腦對(duì)客觀事物間接概括的反映，它憑借科學(xué)的抽象揭示事物的本質(zhì)，具有自覺性、過程性、間接性和必然性的特點(diǎn)。邏輯思維活動(dòng)往往是根據(jù)一定的邏輯規(guī)則進(jìn)行的，并且是較長(zhǎng)時(shí)期的連續(xù)過程，也容易控制[9]。運(yùn)用邏輯思維最主要最常見的科學(xué)方法有分析、綜合、歸納、演繹等。分析是把客觀對(duì)象由一個(gè)整體分解為各種部分、單元、環(huán)節(jié)和要素，并找出各部分之間的內(nèi)在聯(lián)系，即要認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)就是要找出與其他事物的內(nèi)在聯(lián)系[10]。綜合是分析相反的過程，它是將客觀對(duì)象的各個(gè)部分、側(cè)面、屬性按內(nèi)在聯(lián)系有機(jī)地結(jié)合為整體的方法。分析和綜合的過程就是科學(xué)抽象的過程，是在思維中再現(xiàn)客觀事物整體與部分內(nèi)在關(guān)系的過程。分析與綜合在創(chuàng)新過程中相互依存、相互滲透和相互轉(zhuǎn)化，它們是進(jìn)行科學(xué)研究形成科學(xué)概念，構(gòu)成科學(xué)理論體系和發(fā)展科學(xué)理論的重要的邏輯方法[11]。歸納就是從個(gè)別或者特殊現(xiàn)象概括出共同本質(zhì)或一般原理的邏輯思維方法，歸納的目的是通過表面特殊現(xiàn)象尋找本質(zhì)原理。而從一般原理推論出個(gè)別結(jié)論的過程，屬于演繹的邏輯思維方法。歸納與演繹是對(duì)立統(tǒng)一的，尤其是在辯證思維中，為了真正把握事物的個(gè)別與一般的對(duì)立統(tǒng)一本質(zhì)，歸納思維與演繹思維必須有機(jī)地統(tǒng)一在一起[12]。

專業(yè)知識(shí)和社會(huì)實(shí)踐是邏輯思維形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，對(duì)基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)的掌握度決定了邏輯思維的廣度和深度，只有掌握了研究領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，才能運(yùn)用其概念，判斷、推理出相應(yīng)的結(jié)論。而社會(huì)實(shí)踐的積累則決定人們從哪個(gè)方面來把握事物的本質(zhì)，確定邏輯思維的任務(wù)和方向，實(shí)踐的積累對(duì)于感性經(jīng)驗(yàn)的增加也使邏輯思維逐步深化和發(fā)展。所以，知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)在創(chuàng)新過程中具有重要作用。

3.第三階段

第三階段中，研究者利用所掌握的實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)命題的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。這一階段，雖然是利用已知方法進(jìn)行邏輯驗(yàn)證的過程，但是對(duì)于方法、儀器設(shè)備的選擇也是具有非邏輯性的，需要依靠科學(xué)勞動(dòng)者的直覺進(jìn)行選擇。在驗(yàn)證了這一系列命題的正確性后，就形成了一套新的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，此時(shí)就完成了科學(xué)研究的全部過程。

從以上分析可以看出，創(chuàng)新過程是復(fù)雜的，是應(yīng)用非邏輯思維與邏輯思維共同的結(jié)果。第一個(gè)階段應(yīng)用非邏輯思維，第二個(gè)階段應(yīng)用邏輯思維，第三階段中邏輯思維為主、非邏輯思維為輔。在簡(jiǎn)化的創(chuàng)新過程中，由經(jīng)驗(yàn)事實(shí)提出假說的過程應(yīng)用非邏輯思維，驗(yàn)證假說的過程以邏輯思維為主，非邏輯思維為輔。

四、TRIZ創(chuàng)新方法簡(jiǎn)介

TRIZ是“發(fā)明問題解決理論”俄文首字母的縮寫，是20世紀(jì)60年代前蘇聯(lián)學(xué)者根離奇?阿奇舒勒所提倡的一套基于知識(shí)的、面向人的系統(tǒng)化創(chuàng)新問題解決方法，它是根里奇·阿奇舒勒和他的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)數(shù)以萬計(jì)的專利文獻(xiàn)和自然科學(xué)知識(shí)進(jìn)行研究、整理和歸納，抽取了大量發(fā)明中運(yùn)用的規(guī)律，最終建立起一套實(shí)用的、以解決發(fā)明問題為主要目的的理論和方法體系[13]。

TRIZ創(chuàng)新方法成功揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，它不是主張?zhí)颖苊芏菑?qiáng)調(diào)和進(jìn)一步澄清問題中存在的矛盾，進(jìn)而達(dá)到完全解決矛盾的目標(biāo)，得到最終的理想解。TRIZ創(chuàng)新方法不是采取折中或者妥協(xié)的做法，也不是隨機(jī)的行為，而是基于技術(shù)的發(fā)展演化規(guī)律研究整個(gè)設(shè)計(jì)和開發(fā)的過程。TRIZ創(chuàng)新方法可以幫助我們系統(tǒng)的分析問題，快速發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)，準(zhǔn)確定義問題和矛盾，進(jìn)而對(duì)問題或者矛盾提供更合理的解決方案和更好的創(chuàng)意，打破思維定勢(shì)，激發(fā)創(chuàng)新思維，從更廣的視角看待問題、實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。

經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，TRIZ創(chuàng)新方法由于具有良好的可操作性、系統(tǒng)性、和實(shí)用性，使其在全球的創(chuàng)新和創(chuàng)造領(lǐng)域占據(jù)著獨(dú)特的地位。TRIZ創(chuàng)新方法不僅可以加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程和得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品，而且它的應(yīng)用領(lǐng)域也從剛開始的工程技術(shù)領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到管理和社會(huì)等領(lǐng)域。

五、應(yīng)用TRIZ創(chuàng)新方法后的創(chuàng)新過程

如上所述，TRIZ創(chuàng)新方法是在大量高水平專利的基礎(chǔ)上歸納出來的，針對(duì)一類問題總結(jié)出一套解法，所以TRIZ創(chuàng)新方法的基礎(chǔ)是邏輯思維，而邏輯或方法是能夠通過一定訓(xùn)練掌握的。

如上文所述，第一階段是從經(jīng)驗(yàn)事實(shí)提出假說的過程，該過程難度大。引入TRIZ創(chuàng)新方法后，簡(jiǎn)化的創(chuàng)新過程如圖2所示。先由TRIZ創(chuàng)新方法得出一般方案，再由一般方案提出假說。前一過程主要應(yīng)用邏輯思維，難度小、方法易于掌握；后一過程主要應(yīng)用非邏輯思維，難度大、過程不容易控制。引入TRIZ創(chuàng)新方法后，將原來的提出假說過程分為兩個(gè)過程，降低了直接提出假說的難度。TRIZ創(chuàng)新方法在邏輯思維的基礎(chǔ)上，為非邏輯性的創(chuàng)造性思維找到努力的方向，使我們產(chǎn)生的直覺、靈感和聯(lián)想等非邏輯思維變的有章可循，即TRIZ創(chuàng)新方法為非邏輯思維起到導(dǎo)航的功能，使得開展想象的時(shí)候，有了一定的方向性和指導(dǎo)性。

下面舉例介紹引入TRIZ創(chuàng)新方法后的創(chuàng)新過程。例如，金屬管道漏水，在不關(guān)掉水閥的情況下，怎么修補(bǔ)該管道？問題中，水壓大，很難將需要焊接的補(bǔ)丁貼到管道上。

針對(duì)該問題，工程師可以根據(jù)自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用非邏輯思維提出假說或者說方案。

圖2 引入TRIZ方法后的創(chuàng)新過程

引入TRIZ創(chuàng)新方法后，提出假說的過程分解為以下步驟：

（1）將上述問題描述為一類典型的問題，即具有不足作用的物場(chǎng)模型，問題中補(bǔ)丁阻擋水不足；

（2）上述問題具有鏈?zhǔn)轿飯?chǎng)模型、雙物場(chǎng)模型、分割、動(dòng)態(tài)性、韻律協(xié)調(diào)、使用磁性物質(zhì)等一般方案（阿奇舒勒先生及其弟子們已經(jīng)總結(jié)出來這些標(biāo)準(zhǔn)解法）；

（3）根據(jù)上述六個(gè)一般方案，應(yīng)用非邏輯思維提出假說或者針對(duì)具體問題的方案。例如根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)解“分割”，提出應(yīng)用多塊補(bǔ)丁的方案。

引入TRIZ創(chuàng)新方法后，前人已經(jīng)歸納出的一般方案給非邏輯思維提供了方向，減小了應(yīng)用非邏輯思維的思考范圍，降低了提出假說的難度。

六、現(xiàn)代TRIZ體系

圖3 TRIZ方法創(chuàng)新路線圖

上文討論中主要用到的工具是標(biāo)準(zhǔn)解。經(jīng)過60多年的發(fā)展，TRIZ理論不斷豐富和完善。特別是近30年來，TRIZ理論被引入到歐美企業(yè)后，在大量的實(shí)踐中得到了進(jìn)一步的檢驗(yàn)和發(fā)展，逐步形成更為有效的現(xiàn)代TRIZ理論體系。其知識(shí)體系如下[9]：

在識(shí)別問題階段，應(yīng)用功能分析、流分析、因果鏈分析、進(jìn)化趨勢(shì)分析、剪裁、特性傳遞等工具，將具體問題轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵問題；在解決問題階段，首先，將關(guān)鍵問題轉(zhuǎn)換為TRIZ問題模型，然后，應(yīng)用功能導(dǎo)向搜索、發(fā)明原理、分離原理、標(biāo)準(zhǔn)解、ARIZ（發(fā)明問題解決算法）等工具，得到問題模型的一般方案，最后，根據(jù)一般方案提出解決問題的特定方案（假說）；在概念驗(yàn)證階段，應(yīng)用超效應(yīng)分析和概念評(píng)估等工具，進(jìn)一步完善方案和評(píng)估方案。

七、總結(jié)

在分析創(chuàng)新過程各階段的思維方式的基礎(chǔ)上，文章提出應(yīng)用創(chuàng)新方法，掌控非邏輯思維的方向，提高產(chǎn)生假說速度，是提高創(chuàng)新速度的重要手段。特別地，TRIZ創(chuàng)新方法歸納總結(jié)了針對(duì)一般問題的一系列一般方案，針對(duì)一般方案展開非邏輯思維，提出假說或具體方案，降低了創(chuàng)新過程中從經(jīng)驗(yàn)事實(shí)直接提出假說的難度。

注釋：

① 愛因斯坦在給索羅文的信中提出了“思維與經(jīng)驗(yàn)關(guān)系”的著名圖式，也就是“創(chuàng)造性思維—演繹思維法”的原形.

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