TRIZ 理論中IFR 最終理想解的深度分析

文/ 程功 彭英 黃潔 李登科

引言

TRIZ是前蘇聯(lián)偉大發(fā)明家Genrich S. Altshuler（根里奇·阿奇舒勒）及團隊從數(shù)百萬份專利中總結提煉，用來解決發(fā)明級別問題的一套理論體系。TRIZ理論體系包含創(chuàng)新思維、創(chuàng)新工具、S曲線與進化法則、ARIZ算法等。1958年阿奇舒勒提出了IFR最終理想解的概念，ARIZ-61等早期版本就將IFR作為算法重要的步驟，后面所有ARIZ版本都是圍繞著定義矛盾、定義IFR和實現(xiàn)IFR進行的。IFR是TRIZ的核心思想，如果沒有理解IFR的理念，就沒有真正掌握TRIZ的精髓。

一、TRIZ解題流程

為了更好分析和理解IFR，有必要將TRIZ解題流程進行梳理。

（一）ARIZ流程

ARIZ發(fā)明問題解決算法是將TRIZ的諸多創(chuàng)新工具、創(chuàng)新思維等按照一定的邏輯步驟組合在一起，形成了非標準問題的高效解題流程。當然，ARIZ用來解決標準問題肯定也是可以的，只是必要性不高。ARIZ算法經(jīng)過不斷發(fā)展，目前最被認可的版本是ARIZ-85C，它解題流程分為九大步驟、數(shù)十個子步驟。

ARIZ流程將在本文第四部分（四）中做進一步剖析。

（二）現(xiàn)代TRIZ的一般解題流程

因ARIZ流程較為復雜，它的應用需要極強的TRIZ理論基礎和豐富的實踐經(jīng)驗，相關的介紹文獻和工程案例偏少，所以ARIZ并沒有得到很好的推廣。為了解決這個實際問題，一些TRIZ專家總結出了現(xiàn)代TRIZ的一般解題流程，該流程相對簡單易學，能夠提高TRIZ推廣應用的效率。它的流程主要分為以下步驟：問題描述、問題分析、創(chuàng)新求解、方案評價等。其中問題描述又包含以下步驟：技術系統(tǒng)名稱及功能、技術系統(tǒng)工作原理、主要存在的問題、問題伴隨的現(xiàn)象、現(xiàn)有解決措施及缺陷、明確要解決的問題、新技術系統(tǒng)的要求、技術系統(tǒng)IFR的定義等。

二、相關概念

（一）IFR中文含義

IFR（Ideal Final Result）的中文含義為最終理想解，也有翻譯為最終的理想結果、理想的最終解等。IFR是TRIZ理論的核心思想，所有創(chuàng)新的過程應都圍繞著IFR，它是創(chuàng)新活動的方向標和導航儀。

（二）IFR四個特征

在部分TRIZ書籍和教學中會涉及到IFR四個特征，即：保持了原系統(tǒng)優(yōu)點、消除了原系統(tǒng)不足、沒有帶來新的缺陷、沒有使系統(tǒng)變得更復雜。

（三）IFR六步法

在部分TRIZ書籍和教學中會涉及到IFR六步法，即IFR分析的六個步驟：step1最終目的、step2 IFR定義、step3實現(xiàn)IFR的障礙、step4障礙的結果（原因）、step5突破障礙的條件、step6可利用的資源。

三、幾點困惑

（一）IFR定義的困惑

IFR的中文翻譯是最終理想解，那什么才是最終理想解呢？應該怎么定義才是正確的？

（二）定義IFR意義的困惑

IFR的定義對于創(chuàng)新課題的真正意義是什么？從現(xiàn)代TRIZ的一般流程中很難發(fā)現(xiàn)IFR定義對于整個課題的價值和意義。

（三）IFR唯一性的困惑

同一個課題，IFR的定義是唯一的還是可以有很多種？

（四）IFR四個特征的困惑

IFR四個特征與其定義的關系到底是什么？是否滿足了這四個特征就實現(xiàn)了IFR？

（五）IFR六步法的困惑

現(xiàn)代TRIZ一般流程中，在問題描述中定義了IFR后，要不要再做六步法分析呢?如果不分析，IFR定義的意義何在呢？如果分析了，是否需要在此尋求創(chuàng)新解呢？

四、IFR深度分析

（一）IFR的科學定義

為更好理解IFR，可以先了解阿奇舒勒關于“理想機器”的概念：常規(guī)創(chuàng)新的過程其實是在尋找或改進某一“機器”（即一個技術系統(tǒng)），它可以實現(xiàn)所需的功能。機器通過做功來實現(xiàn)功能和能量傳遞，最理想的做功是機器把能量全部輸出給作用對象，但實際過程機器本身也會消耗一部分能量。要想機器自身不消耗做功能量，只有機器體積、重量變?yōu)?，這是最極限的狀態(tài)，此時的機器被稱作“理想機器”，即“沒有機器的機器”，此狀態(tài)下的功能其實是由作用對象自我實現(xiàn)了，“理想機器”實現(xiàn)了IFR。

IFR科學定義的前提是要明確技術系統(tǒng)、功能需求以及作用對象。IFR可以定義為：“作用對象自我實現(xiàn)功能”“問題發(fā)生的區(qū)域自我解決問題”等，“不消耗任何資源實現(xiàn)功能”等的表述本質意思和前兩者是一樣的，但從文字表述上，IFR定義要突出“自我”的理念。例1，汽車的功能是把人從A地運送到B地，汽車的IFR是“人自我移動”，這種IFR定義就是“作用對象自我實現(xiàn)功能”；例2，要解決地面磨損汽車輪胎的問題，我們常規(guī)的思路是尋找某一“機器”或者“工具”來降低輪胎的磨損，那么該“機器”的IFR是“輪胎磨損區(qū)域自我降低磨損”，這種IFR定義就是“問題發(fā)生的區(qū)域自我解決問題”。這兩種IFR定義并沒有本質區(qū)別，所需的“機器”都實現(xiàn)了理想化：實體全無、功能俱在。

（二）IFR定義的意義

創(chuàng)新方案即是一個新的技術系統(tǒng)，創(chuàng)新方案的好壞可以用理想度公式進行評價：理想度=∑有用功能/（∑有害功能+∑成本），最佳的理想度是有用功能無窮大、有害功能和成本都無窮小，這種狀態(tài)其實無限接近了IFR。IFR是創(chuàng)新的導航儀、方向標，在解題之初就正確地定義出IFR，逼迫自己拋棄所有的資源幫助，僅靠作用對象自身去實現(xiàn)所需的功能。這是一種極限思考問題的方式，幫助我們無限逼近IFR，這樣創(chuàng)新的價值度才最高；如果不定義IFR或者定義IFR魄力不夠，不計成本、不計后果地去解決問題，其創(chuàng)新的價值度非常低。

（三）IFR層級和魄力

阿奇舒勒在《創(chuàng)新算法》等著作中提到，IFR的定義需要英雄氣概：第一，不要事前猜測IFR能否實現(xiàn)；第二，不要考慮如何實現(xiàn)IFR。

大家不太容易接受目前已經(jīng)存在的技術系統(tǒng)IFR的定義。例3，筆者在為某家軌道交通企業(yè)做輔導時，工程師們挑選了一個鐵路軌道修復的課題，其主要問題是：鐵路軌道隨著車輛車輪的碾壓和環(huán)境的侵蝕后會出現(xiàn)一些凹坑的故障點，這些故障點威脅著車輛的安全行駛。他們設計出了一款軌道修復工裝，但該工裝存在修復效率低、修復質量不高等問題。他們已經(jīng)確定技術系統(tǒng)為修復工裝、作用對象是軌道、功能是修復軌道，但他們不愿意接受“軌道自我修復”的IFR定義，原因有：第一，這種工裝已經(jīng)設計出來，如果軌道自我修復，那他們的設計和研究將變得毫無意義，甚至有丟失工作的風險；第二，他們不相信軌道可以自我修復。但如果他們目前還沒有設計出該工裝，那么他們是非常愿意接受“軌道自我修復”的IFR定義。

這里就涉及到IFR層級和創(chuàng)新魄力的問題。同一個創(chuàng)新課題，不同身份的人關注的技術系統(tǒng)層級不一樣，而不同層級技術系統(tǒng)IFR的定義是不同的。

例3中，如果視野層級很窄，關注的技術系統(tǒng)為提高工裝效率的設備，IFR就是“修復工具自我提升效率”（以V+O+P的方式描述功能更為科學），解決當前具體問題，符合大眾常規(guī)思維，但創(chuàng)新顛覆性可能較弱；如果視野層級上移，關注的技術系統(tǒng)為修復工裝，IFR就是“軌道自我修復”，可以讓“工裝效率問題”變得不是一個問題，創(chuàng)新顛覆性強，但確實需要工程師具有極強的創(chuàng)新魄力。對汽車進行創(chuàng)新的探索，汽車生產(chǎn)廠家不太愿意接受“人自我移動”理念，他們更愿意去定義汽車子系統(tǒng)的IFR，比如“擋風玻璃自我清潔”“車內空氣自我升溫”等；而汽車用戶不是這么思考的，他們需要的并不是汽車本身，而是汽車所帶來的“移動”功能。

汽車和其他產(chǎn)品一樣，不會是“常青樹”，從技術系統(tǒng)進化規(guī)律的角度分析，任何技術系統(tǒng)都存在衰退期而被其他技術系統(tǒng)所替代。就汽車廠家而言，應具備“沒有汽車的汽車”的憂患意識，應具備定義IFR的創(chuàng)新魄力和無限逼近IFR的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新工程師既要著眼于當前具體問題的子系統(tǒng)IFR，也更要有遠見和魄力放眼于大系統(tǒng)的IFR。

（四）IFR六步法

為了更加清晰了解IFR六步法的來源，此部分再次梳理ARIZ部分版本的解題流程。

早期版本ARIZ-61的解題流程：第一階段——分析階段、第二階段——實施階段、第三階段——綜合階段，其中第一階段包含：陳述問題、設想最終理想解、確定實現(xiàn)最終理想解的障礙、確定障礙的原因、確定不出現(xiàn)障礙的條件。ARIZ-61第一階段子步驟與現(xiàn)代TRIZ所涉及的IFR六步法是基本一致的。IFR六步法中其實包含了技術矛盾的概念，努力解決技術矛盾，從而實現(xiàn)IFR。

ARIZ-71中,重點引入了較為完整的40個發(fā)明原理來解決技術矛盾，從而實現(xiàn)IFR。

ARIZ-85C流程：分析現(xiàn)有問題、分析問題模型、定義IFR和物理矛盾、調用物場資源、運用知識庫、變換或替換問題、分析消除物理矛盾的解決方案、運用已得到的方案、分析解決問題的整個流程。該版本中的第三步中，將IFR的定義按遞進的方式分為了三個層級：不限制條件地應用資源、僅用現(xiàn)有資源、僅在操作時間和操作區(qū)域應用資源。ARIZ-85C創(chuàng)新工具包含了標準解、物理矛盾、小人法、資源分析法、效應庫等，該流程步驟起到了較好的心理引導，逐漸打開人的思維，從而更加高效地解決創(chuàng)新問題。

從ARIZ的發(fā)展歷程可以看出，所謂的IFR分析六步法就是早期ARIZ流程中的一個環(huán)節(jié)，那個階段IFR的實現(xiàn)過程并沒有很好的創(chuàng)新工具進行支撐。所以在現(xiàn)代TRIZ中如果僅僅把IFR六步法作為與技術矛盾、物場模型等并列的解題工具之一，顯然是不科學的。

（五）IFR四個特征

IFR四個特征在ARIZ-85C等版本中有所涉及，該四個特征是實現(xiàn)IFR的必要條件而非充分條件，所以IFR的定義與其四個特征不是同一概念。

五、總結

IFR的理念大于形式和流程，不論是經(jīng)典TRIZ還是現(xiàn)代TRIZ，IFR思想都應該貫穿于整個解題始終，問題描述、問題分析、創(chuàng)新求解、方案評價等各個環(huán)節(jié)都應該融入IFR理念。創(chuàng)新的思維心理要更加具有英雄氣概，在創(chuàng)新的語言習慣上，把“用少量的資源解決問題”“用最少的資源解決問題”等改為“作用對象自我實現(xiàn)功能”“問題發(fā)生的區(qū)域自我解決問題”“不消耗任何資源實現(xiàn)功能”等。

實際工程問題較為復雜和多樣化，現(xiàn)代TRIZ一般解題流程中融入了大量的分析工具，分析后會得到多個要解決的問題方向，有些是并聯(lián)的、有些是串聯(lián)的，所以這個過程中不應盲目追求形式而錯誤地定義一個IFR，而應該在問題描述后有整個課題的IFR，問題分析后有每個問題分支的IFR，創(chuàng)新求解過程針對每個分支的IFR進行思考和求解；資源分析、物場分析等工具求解過程也應該有IFR理念：最好物質資源就是沒有重量、沒有體積，如真空的、多孔的等；而方案評價也可以參照理想度公式加上專業(yè)參數(shù)進行綜合打分篩選。