基于TRIZ與逆向思維法的目標(biāo)性創(chuàng)新模型研究

魏鵬 張薈如 范志遠

摘 要：豐富創(chuàng)新方法和提高創(chuàng)新效率是加快創(chuàng)新成為時代推動力所需工作的主要內(nèi)容之一。為降低實際工程問題的解決難度，提高解決效率，彌補現(xiàn)有的問題解決方法在思路上對目標(biāo)性和實用性的欠缺，開拓一種導(dǎo)向化的新理念，本文以逆向思維切入，倡導(dǎo)目標(biāo)性創(chuàng)新思想，并結(jié)合現(xiàn)代國際TRIZ理論，創(chuàng)建基于TRIZ與逆向思維法的目標(biāo)性創(chuàng)新模型，并通過線切割機床的貯絲筒創(chuàng)新設(shè)計實例驗證了該模型的合理性。

關(guān)鍵詞：TRIZ;逆向思維;目標(biāo)性創(chuàng)新;模型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.019

0 引言

創(chuàng)新理論及方法的發(fā)展日新月異，在技術(shù)創(chuàng)新方面，產(chǎn)生了漸進性創(chuàng)新（Incremental Innovation， II）等理念[1]，盡管存在有越來越多的創(chuàng)新方法，但大多數(shù)創(chuàng)新設(shè)計者在解決工程領(lǐng)域內(nèi)遇到的實際問題時，仍缺少一定的目標(biāo)性和方向性，導(dǎo)致出現(xiàn)針對性較差，創(chuàng)新周期較長等現(xiàn)象。對于剛參與創(chuàng)新的設(shè)計者，其常進行簡單模仿性質(zhì)的“創(chuàng)新”，甚至難以尋求到問題解決的切入點。此外，部分設(shè)計者針對需解決的問題盲目“創(chuàng)新”，以手機產(chǎn)品為例，其以單純地增加產(chǎn)品所能實現(xiàn)的功能為導(dǎo)向，不考慮用戶對于產(chǎn)品功能的實際使用效果，造成產(chǎn)品的功能盈余，生產(chǎn)成本亦隨之增加，浪費資源。

由于設(shè)計者在創(chuàng)新過程中針對待解決的問題進行研究時，大都采用自身學(xué)術(shù)知識和工作經(jīng)驗積累，缺少對問題分析與解決的導(dǎo)向化工具，在創(chuàng)新過程中多出現(xiàn)上述的各種問題[2]。故有必要拓展一種新的問題解決思路，創(chuàng)建有導(dǎo)向化作用的模型，有利于提高解決實際工程問題的效率，增強目標(biāo)性。本文提出目標(biāo)性創(chuàng)新理念的同時，采用意大利洛倫佐·菲奧里內(nèi)斯基等學(xué)者對系統(tǒng)設(shè)計方法的拓展思路[3]，將所用方法的各類優(yōu)點進行集合演變，以具有突破性的逆向思維法為切入點，結(jié)合現(xiàn)代國際TRIZ中工程系統(tǒng)進化趨勢理念以及問題解決的多樣工具，創(chuàng)建一種新的思考模型。

1 TRIZ與逆向思維法

1.1 TRIZ

TRIZ理論發(fā)源于1946年，俄文縮寫為“TRIZ”，英文為The Theory of Inventive Problem Solving，意譯為“發(fā)明問題解決理論”，其由前蘇聯(lián)工程師、科學(xué)家跟里奇·阿奇舒勒為首的研究者針對大量專利文獻進行研究、整理后的成果[4]。TRIZ理論揭示了發(fā)明創(chuàng)新的內(nèi)在規(guī)律和原理，其目標(biāo)是完全解決矛盾，獲得最終的理想解或問題解決方案。該理論中的功能分析、因果鏈分析、剪裁、功能導(dǎo)向搜索為順序的思路應(yīng)用較為廣泛[5]，例如以功能分析為主導(dǎo)的小家電的設(shè)計研究過程，其作用突出[6]，但上述思路多采用順序思維，設(shè)計者對關(guān)鍵問題不能很好地把握。

現(xiàn)代國際TRIZ理論分析和解決關(guān)鍵問題思路[7]模型大致如圖1。

1.2 逆向思維法

逆向思維是打破常規(guī)思路，對事物的相反面進行考慮，從而尋找問題解決思路的一種思維方式[8]。其具有普遍性、批判性、新穎性三大特點，分為反轉(zhuǎn)型、轉(zhuǎn)換型、缺點逆用型三大類型[9]。雖有研究者對逆向思維方法從可拓學(xué)的角度建立了形式化模型[8]，但對于工程領(lǐng)域當(dāng)中的實際問題的解決而言，沒有很高的效率，需要對某領(lǐng)域的學(xué)科知識有一定的儲備。

逆向思維模型在面對目標(biāo)問題時，主要分析研究對象所涉及的相關(guān)事物，當(dāng)采用反轉(zhuǎn)型逆向思維法，要從其相關(guān)事物的功能、結(jié)構(gòu)、因果關(guān)系三個方面作反向思維來發(fā)現(xiàn)待解決的關(guān)鍵問題;當(dāng)采用轉(zhuǎn)換型逆向思維法，要從研究對象的側(cè)面入手，即同其結(jié)構(gòu)、功能等具有緊密聯(lián)系的側(cè)面事物的結(jié)構(gòu)、功能進行分析，進而發(fā)現(xiàn)問題;當(dāng)采用缺點逆用型逆向思維法，要從相關(guān)事物的優(yōu)缺點分析入手，重點突出其缺點對問題的影響程度，故本文針對上述逆向思維法的現(xiàn)有分類建立一種較為直觀的，容易理解的模型如圖2。

2 目標(biāo)性創(chuàng)新理念

基于引言中的分析與討論，本文提出一種具有針對性和導(dǎo)向性的目標(biāo)性創(chuàng)新（Targeted Innovation， TI）理念。其指在產(chǎn)品進化過程中需要針對產(chǎn)品的某一特定需求進行滿足的創(chuàng)新過程。待創(chuàng)新產(chǎn)品的需求主要為實現(xiàn)某種目標(biāo)功能，其技術(shù)進化過程多在衰退期之前。此理念強調(diào)在創(chuàng)新的過程中，首先要確定創(chuàng)新目標(biāo)，發(fā)掘表面問題的關(guān)鍵源頭。如當(dāng)某機械設(shè)備出現(xiàn)抖動、噪聲等故障時，不是單純的解決表面故障，而是確定創(chuàng)新和改良的目標(biāo)是優(yōu)化功能還是調(diào)整結(jié)構(gòu)等，即確定關(guān)鍵問題，從而進行下一步工作。

3 基于TRIZ與逆向思維法的目標(biāo)性創(chuàng)新模型

經(jīng)上述分析，本文將逆向思維在思考問題時具有的突破性等優(yōu)點模型化后，結(jié)合TRIZ理論的工程系統(tǒng)進化趨勢、問題解決工具等，應(yīng)用在目標(biāo)性創(chuàng)新理念當(dāng)中，填補現(xiàn)有的技術(shù)創(chuàng)新中存在的不足，促進創(chuàng)新過程的導(dǎo)向化。其中在問題分析的過程中，采用五問分析法（5W）[10]。

本文模型具體應(yīng)用步驟如圖3。

步驟1：總結(jié)待解決的問題，即確定創(chuàng)新目標(biāo)，通過“五問法”尋求目標(biāo)問題。

步驟2：對目標(biāo)問題運用“五問法”找尋對應(yīng)的研究對象。

步驟3：將研究對象做必要的市場調(diào)研后，進行工程系統(tǒng)進化趨勢分析，判斷其所處的趨勢層次，確定明確的方案取向。

步驟4：把確定的研究對象運用逆向思維模型（圖2）進行“五問法”分析，確定關(guān)鍵問題。

步驟5：將關(guān)鍵問題放入TRIZ理論的問題解決模型（圖1）。

步驟6：確定初步解決方案。

步驟7：將初步方案進行驗證，若方案不合理，需重復(fù)進行上述步驟，若合理則確定最終方案并實施。

4 工程實例

4.1 實例來源

盡管部分設(shè)計者解決難題時已具有導(dǎo)向化思路，但未形成較好的思路模型，下文將通過對往復(fù)式線切割機床貯絲筒創(chuàng)新設(shè)計[11]的實例，以模型的角度分析并加以驗證模型的合理性。

4.2 實例分析

運用本文模型對實際問題進行分析，其步驟如下：

步驟1：往復(fù)式線切割機床設(shè)計前存在貯絲筒換向時出現(xiàn)筒身扭曲等現(xiàn)象，通過“五問法”找尋目標(biāo)問題?！盀槭裁促A絲筒換向時造成以上問題？因為貯絲筒系統(tǒng)存在扭轉(zhuǎn)沖擊?！惫寿A絲系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)沖擊問題即為目標(biāo)問題。

步驟2：通過“五問法”找尋研究對象?！盀槭裁促A絲筒存在扭轉(zhuǎn)沖擊問題？因為貯絲筒系統(tǒng)存在某種弊端。”故研究對象為貯絲筒系統(tǒng)。

步驟3：調(diào)研詢問得知，其使用者多采用控制電機運轉(zhuǎn)或選用彈性聯(lián)軸器緩解問題。TRIZ理論的工程系統(tǒng)進化趨勢分析發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)為成長期向成熟期過渡，并向系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進化趨勢發(fā)展，進而向提高價值進化趨勢發(fā)展。

步驟4：將貯絲筒系統(tǒng)代入逆向思維模型分析，可利用反轉(zhuǎn)型逆向思維法，對其現(xiàn)有結(jié)構(gòu)、功能、存在問題的因果關(guān)系作反向思考，產(chǎn)生問題的不一定是整個系統(tǒng)，而是系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)構(gòu)。此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成有電機、電機主軸、聯(lián)軸器、貯絲筒及其他。通過“五問法”分析，“為什么系統(tǒng)存在扭轉(zhuǎn)沖擊？因為電機將扭矩傳遞給了電機主軸。為什么扭矩傳遞到了主軸就會引起扭轉(zhuǎn)沖擊？因為主軸又將扭矩傳遞給了聯(lián)軸器，進而傳遞給了貯絲筒。為什么將扭矩傳遞給貯絲筒就會引起各類問題？從動量角度分析關(guān)鍵是因為貯絲筒的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計傳遞的力較大，引起扭轉(zhuǎn)沖擊的問題”，則確定關(guān)鍵問題。

步驟5：將關(guān)鍵問題引入TRIZ理論的問題解決模型，進行技術(shù)矛盾分析，確定待改善的工程參數(shù)為“物體產(chǎn)生的有害因素”，細致分析惡化的工程參數(shù)為“時間損失”或“強度”，對應(yīng)矛盾矩陣表查詢合適的發(fā)明原理為“15動態(tài)化”、“35物理或化學(xué)參數(shù)的變化”、“22變害為利”、“02抽取”。

步驟6：結(jié)合相關(guān)發(fā)明原理，確定初步解決方案為新設(shè)計的結(jié)構(gòu)可使得貯絲筒及其軸系能與系統(tǒng)內(nèi)其他部件的結(jié)構(gòu)分離，在進行反向轉(zhuǎn)動時可自適應(yīng)調(diào)節(jié)位置，吸收有害的能量沖擊。

步驟7：將初步設(shè)計方案進行試制檢驗，在DK7745機床上運行效果良好[11]。

往復(fù)式線切割機床貯絲筒創(chuàng)新設(shè)計的目標(biāo)性創(chuàng)新模型流程如圖4。

通過對往復(fù)式線切割機床貯絲筒創(chuàng)新設(shè)計過程在本文探討的模型中分析，該模型的合理性得到了相對客觀地驗證。

5 結(jié)語

本文在目前創(chuàng)新理論及方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合能夠打破常規(guī)思路的逆向思維法和TRIZ理論孕育出具有目標(biāo)性的創(chuàng)新模型，能夠幫助設(shè)計者，尤其是剛進入創(chuàng)新領(lǐng)域的新手，在面對部分難題時，避免思維上的局限，快速找尋目標(biāo)問題和研究對象，確定關(guān)鍵問題，進而運用TRIZ理論的問題解決方法，找到解決方案，提高實際工程問題的解決效率。通過對特種加工領(lǐng)域內(nèi)的線切割機床的貯絲筒創(chuàng)新設(shè)計過程進行分析，檢驗了本文所探討模型的合理性。

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課題基金名稱：CBN/鐵基球形復(fù)合磁性磨粒制備機理及其難加工材料曲面光整性能研究;姓名：張桂香;編號：5167051462。

作者簡介：魏鵬（1998-），男，山東諸城人，本科在讀，主要研究方向：工程創(chuàng)新理論及方法、機械設(shè)計制造。

*為通訊作者