基于TRIZ應用的因果鏈研究

王磊 季玲 蔣飛翔

[摘? ? 要]因果鏈分析在TRIZ的理論體系中占有十分重要的地位。它是一種識別解析工程系統(tǒng)關鍵原因的分析手段，它通過建立因果鏈的缺陷將目標問題和關鍵原因有機結合起來，并且可以快速、有效地梳理和收斂問題，找出問題產生根本原因，是徹底解決問題的基礎。在使用因果鏈分析過程中，工程師有時一味的追求因果鏈的長度，而忽略了與相關專業(yè)知識結合，導致很多問題不能正確的被解決。文章通過實際的案例進行專業(yè)分析，最終得到問題產生的根本原因并解決問題，驗證了專業(yè)的知識可以幫助工程師突破瓶頸，促進因果鏈分析的合理性和有效性。

[關鍵詞]創(chuàng)新方法; TRIZ; 因果鏈; 根本原因

[中圖分類號]TB472 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）07–0–04

Research on Causality Chain Based on TRIZ Application

Wang Lei，Ji Ling，Jiang Fei-xiang

[Abstract]Causal chain analysis occupies a very important position in the theoretical system of TRIZ. It is an analysis method to identify and analyze the key causes of engineering systems. It organically combines the target problem with the key cause by establishing the defects of the causal chain， and can quickly and effectively sort out and converge the problem， and find the root cause of the problem. The basis for a thorough solution of the problem. In the process of using causal chain analysis， engineers sometimes blindly pursue the length of the causal chain， but neglect to combine with relevant professional knowledge， resulting in many problems that cannot be solved correctly. The article conducts professional analysis through actual cases， and finally obtains the root cause of the problem and solves the problem. It verifies that professional knowledge can help engineers break through the bottleneck and promote the rationality and effectiveness of causal chain analysis.

[Keywords]innovative method; TRIZ; causal chain; root cause

TRIZ意譯為發(fā)明問題的解決理論，是由前蘇聯(lián)發(fā)明家、教育家根里奇·阿奇舒勒和他的研究團隊，通過對4萬分（后來擴展到250萬份）高水平發(fā)明專利研究、分析、歸納、總結，揭示出隱藏在專利之中的奧秘，萃取了數(shù)以百萬計發(fā)明家的智慧而創(chuàng)建的卓越成果。

該體系是以自然科學包括基礎知識，專業(yè)知識和交叉知識為基礎，以科學理論包括系統(tǒng)科學、思維科學為支柱，在全面的以哲學的辯證法、系統(tǒng)論和認識論的思想指導下^[1]，建立了一套完整的TRIZ理論體系。

根里奇·阿奇舒勒和他的TRIZ研究機構50多年來提出了TRIZ系列的多種工具，如矛盾矩陣、因果分析、功能分析、物場分析、76標準解、ARIZ、8大進化法則、科學效應等（圖1）。TRIZ的核心是消除矛盾及技術系統(tǒng)進化的原理，并建立了基于知識消除矛盾的邏輯化方法，用系統(tǒng)化的解題流程來解決特殊問題或矛盾。^[2]

1 因果鏈分析

我們在創(chuàng)新方法的推廣中發(fā)現(xiàn)，工程師們長期從事本職工作，會產生思維上的固化，一般情況下，在遇到一個技術難題的時候，往往會牽涉到眾多因素，同時又受到時間、空間以及人為因素的制約，可以說是一團亂麻，陷入“剪不斷，理還亂”的困境^[3]。如果沒有合適的方法分析問題，這類技術難題得不到解決或者得不到最好的解決方案。

因果鏈分析是TRIZ中一種常用的分析問題的辦法，可以快速、有效地梳理和收斂問題。找出問題產生根本原因，是徹底地解決問題的基礎^[5]。因果鏈分析可以挖掘隱藏于初始缺點背后的各種缺點，對于每一個初始缺點，通過多次問“為什么”，就可以得到一系列的原因，將這些原因連接起來，就像一條條鏈條，因此稱為因果鏈。隨著不斷的追問，就可能發(fā)現(xiàn)已經找到的原因背后還有其他的因素在起作用。一直追問下去，直到物理、化學、生物或者幾何等領域的極限為終點。^[6]

常用的因果鏈分析法主要有：五Why法、故障樹分析（FTA）、魚骨圖分析、因果矩陣分析、失效模式與后果分析^[7]。TRIZ用的因果鏈分析從邏輯上說主要用到的是五why法，還可以參考“故障樹”的結構來分析原因之間的關系。因果鏈分析與其他工具相比，重點在操作區(qū)域、系統(tǒng)內分析問題的原因，多數(shù)情況下一般不分析制度、人、環(huán)境等超系統(tǒng)因素，具有很強的實用性。因為相比超系統(tǒng)而言，系統(tǒng)具有的較強可控性和可改變性，對于解決問題有很強的現(xiàn)實性^[8]。在發(fā)掘整個因果鏈時候，需要注意原因軸的結束條件，防止過度發(fā)掘帶來成本以及效力的降低。一般在以下三種情況下，即可終止：一是當不能繼續(xù)找到下一層的原因時;二是當達到自然現(xiàn)象;三是當達到制度/法規(guī)/權利/成本等極限時。^[9]?

2? 因果鏈的解題流程

我們有個成語叫做“無風不起浪”，凡是結果，必然有其原因。問題不會平白無故的產生，問題的背后總是隱藏著原因，通常消除引起問題的原因要比消除問題本身更容易，也更有效^[4]。為了解決某個實際上已經發(fā)生的問題，或者是防止某種不太嚴重的問題升級到無法接受的程度，我們不斷尋找問題發(fā)生的原因，并發(fā)掘整個原因鏈，分析原因之間的關系，找到根本原因或者容易解決的原因，直接或間接的提出解決方案。

2.1 因果鏈規(guī)范化描述——大樓起火案例

根據(jù)因果鏈分析，需要發(fā)現(xiàn)問題產生的根本原因，并從發(fā)現(xiàn)問題產生和發(fā)展鏈中的“薄弱點”，為解決問題尋找入手點。TRIZ一般定義一下4種關系：

缺乏：應該有的作用，但是沒有

存在：在提供有用作用的同事，伴隨著產生了有害作用

有害：應該完全沒有的作用，卻出現(xiàn)了

有用：應該有作用，但是效果不令人滿意，這里又可以按照故障現(xiàn)象細分為：過度、不足、不穩(wěn)定、不可控。^[9]

（1）不足：提供了有用功能，但是有用的作用低于下閾值，因而效果不足。

（2）過度：提供了有用功能，但是有用的作用高于上閾值，因而產生有害影響。

（3）不穩(wěn)定：有用的作用，但是不夠穩(wěn)定，帶來了有害影響。

（4）不可控：有用的作用，但是無法控制^[10]

2 .2 因果鏈分析案例——央視新址大樓火災起火分析^[11]

如表1所示，從教學角度來理解，根本原因是電器總用量過度導致了電路短路，此分析非常清楚。但是如果結合相關的專業(yè)技術來分析，上表的因果鏈分析實際上欠缺了許多。例如電路短路的原因節(jié)點，一般大樓的電路總控制都在配電板或者集控臺上，一旦檢測到系統(tǒng)發(fā)生短路，配電板和集控室的開關應是瞬間切斷。

2.3 專業(yè)性的因果鏈分析研究

由此可見，我們有必要結合專業(yè)的知識重新進行因果鏈分析。一般情況下，大樓中與火警相關的系統(tǒng)主要包括火警系統(tǒng)，水霧噴淋系統(tǒng)和防火門隔斷系統(tǒng)。

火警系統(tǒng)：主要包括火警受理系統(tǒng)、火警調度機等 。此系統(tǒng)將大樓分成若干區(qū)域，一個區(qū)域有一定量的火警探頭按照一定的編碼次序來進行排列。監(jiān)測系統(tǒng)不停的進行正向反向的檢測一次探頭狀態(tài)，一般周期不會大于10秒。

水霧噴淋系統(tǒng)：滅火機理是依靠水霧化細小的霧滴，充滿整個防護空間或包裹并充滿保護對象的間隙，通過冷卻、窒息等方式進行滅火。一般大樓發(fā)生火災時候，水霧噴淋系統(tǒng)會自動開啟水泵，同時打開對應的管路電磁閥，輸送消防水。

防火閥門系統(tǒng)：平時呈開啟狀態(tài)，火災時當管道內煙氣溫度達到70℃時關閉，并在一定時間內能滿足漏煙量和耐火完整性要求。一般發(fā)生火災的時候，防火門系統(tǒng)會自動關閉火災區(qū)域，隔絕火災范圍。

結合上述的防火系統(tǒng)，從專業(yè)的技術角度來分析大樓火災的原因。如表2所示。

總結：如表2所示，結合火警系統(tǒng)、水霧噴淋系統(tǒng)和防火門系統(tǒng)的專業(yè)知識，延長了問題的原因鏈，得到了更多的原因節(jié)點，根據(jù)這些原因節(jié)點，相關的技術人員可以有足夠多的思路，來對大樓的火災進行總結。

3 工程應用——基于TRIZ的發(fā)電機組并聯(lián)運行不穩(wěn)定因果鏈分析案例

3.1 問題的背景

船用主發(fā)電機組是船舶上最主要的設備之一。在船舶交付之前，發(fā)電機組要進行系泊試驗。其中系泊試驗中發(fā)電機并車試驗是指任意兩臺或者兩臺以上發(fā)電機同時構建電網，平均分配電網中的負載，在手動調節(jié)的模式下，負載誤差不超過10%;自動模式下不超過5%。

工程師在調試發(fā)電機組的時候，曾經遇到下列問題：三臺發(fā)電機單臺的負載試驗（包含110%的超載試驗），特性試驗（動態(tài)特性和靜態(tài)特性）均合格。但是在進行并車試驗的時候，一般在25%負載以上，出現(xiàn)了負載不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

3.2問題描述

在任意兩臺發(fā)電機并車的時候或者三臺發(fā)電機并車的時候，配電板顯示的負載不穩(wěn)定，同時還伴隨著，功率互相波動，功率因素互相波動，頻率互相波動，電流互相波動等一系列指數(shù)不穩(wěn)定。

3.3初步的解決方案

當時的解決方法是通過降低發(fā)電機上的速度感應探頭的靈敏度，通過檢驗。后來工程師通過因果鏈分析，找到了問題產生的根本原因。

3.4因果鏈分析

船用柴油發(fā)電機是一個復雜的設備，又與配電板以及船廠的所提供一些其他外部設備相連，系統(tǒng)非常復雜，但是通過因果鏈分析，能又條理的找到各個原因節(jié)點。如表3所示。

通過原因鏈的分析與思考，得出以下四個根本原因：一是燃油柜濾網部分堵塞;二是燃油管道的直角彎過多;三是發(fā)電機的進油口的位置遠近;四是燃油柜的出口距離過近（圖2）。

當與原因2、3和4同時存在的時候，會導致在每個管路供油量在同一時間供給有差別。燃油流量的差別，導致了發(fā)電機內部電子調速器的波動。燃油量少了，調速器會自動提高轉速，轉速的提高會引起頻率、功率、電流等一系列的變化。所以當發(fā)電機并車時，各臺發(fā)電機的電子調速器都在不斷變化，相互影響，同時尋找一個平衡點。

根據(jù)因果鏈分析，可以從三個方面來的解決問題：首先油柜的三個出油口的距離要拉開;其次發(fā)電機的位置進油口離燃油柜的距離盡量保持一致;最后燃油管路盡量避免過多的轉彎。

4研究總結

TRIZ的因果鏈分析是實用性非常強的分析工具，它在運用現(xiàn)代TRIZ解決問題的過程中處于非常重要的地位。它能夠將多個造成問題的原因進行挖掘，使問題更加聚焦。本文針對TRIZ的因果鏈工具進行較為深入的研究，并運用相應的案例更加詳細的闡述了因果鏈的操作流程。研究發(fā)現(xiàn)，結合相對應的專業(yè)知識對問題進行原因鏈分析，能夠得到更加合理和專業(yè)的原因節(jié)點，從而解決矛盾，促進系統(tǒng)不斷的創(chuàng)新。

參考文獻

[1] 江蘇省生產力促進中心.發(fā)明問題，解決理論[M].南京：江蘇科學技術出版社，2011.

[2] 創(chuàng)新方法研究會，中國21世紀議程管理中心.創(chuàng)新方法教材（初級）[M].北京：高等教育出版社，2012.

[3] 趙敏，史曉玲，段海波.TRIZ入門及實踐[M].北京：科學出版社，2009.

[4] 趙敏，張武城，王冠殊.TRIZ進階及實戰(zhàn)——大道至簡的發(fā)明方法[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015.

[5] 孫永偉，[美]謝爾蓋·伊克萬科.打開創(chuàng)新之門的金鑰匙[M].北京：科學出版社2015.

[6] 顏惠庚，趙昊昱.技術創(chuàng)新方法提高—TRIZ流程與工具[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012.

[7] 韓博. 現(xiàn)代TRIZ理論中因果鏈分析應用研究[J]. 科技創(chuàng)新與品牌， 2016（3）：47-49.

[8] 成思源，周金平，郭鐘寧.技術創(chuàng)新方法——TRIZ理論及應用[M].北京：清華大學出版社，2014.

[9] 火警受理系統(tǒng)：GB 16281-2010[S].

[10] 細水霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范：GB 50898-2013[S]

[11] 建筑通風和排煙系統(tǒng)用防火閥門：GB 15930-2007[S]