在当今这个创新需求日益增长的时代,TRIZ理论及其相关的发明问题解决算法ARIZ,正成为技术革新和工程问题解决中的重要工具。TRIZ是一种由俄国科学家阿奇舒勒(Genrich Altshuller)在研究了数以万计的专利后提出的一套系统化解决问题的理论方法。ARIZ(Algorithm for Inventive Problem Solving,发明问题解决算法)作为TRIZ理论中核心组成部分之一,为解决复杂的发明问题提供了一种系统化的逻辑过程。
TRIZ理论包含了一系列的发明问题解决工具,如矛盾矩阵、创新原理、技术系统进化法则、发明问题标准解法,以及我们重点讨论的ARIZ算法。按照TRIZ理论的五级分类,一般简单到中等难度的问题(一到三级)可以通过创新原理或标准解法解决,而对于更为复杂的问题(四级、五级),就需要借助ARIZ算法进行系统分析和解决。
ARIZ算法的主要目标是解决技术问题中的物理矛盾,这些问题往往存在于问题情境复杂、矛盾不明确的技术系统中。算法本身并非一种直接的计算过程,而是通过一系列变形和再定义等非计算性的逻辑过程来逐步深入分析和转化问题,直至找到解决方案。在这一过程中,算法特别强调问题矛盾的标准化,即将问题转化为可操作的标准形式。标准化程度越高的问题越容易被解决,因此,在使用ARIZ时,对问题的描述和标准化过程就显得尤为重要。
ARIZ算法的流程通常包括至少六个部分:情境分析、构建问题模型、分析问题模型、定义最终理想解和物理矛盾、解决物理矛盾、调整或重新构建初始问题模型、解决方案的分析与评价。这一系列步骤都是为了深入理解问题的本质,并逐步揭示问题的根本矛盾。
举一个ARIZ算法应用的例子:在东风汽车设计中,涉及到摩擦焊接技术的创新问题。摩擦焊接是一种简单且普遍的焊接金属的方法,但当涉及到焊接如每节长达10米的铸铁管时,会产生操作上的难题。为了连接这些管子,传统方法需要建造大型旋转设备,这不仅增加了成本,也增加了生产工序。通过ARIZ算法,问题被重新定义为在不改变已有设备的基础上,实现铸铁管的摩擦焊接。通过分析发现,问题的关键是管子的旋转,而解决方案在于将需要旋转的部分局限在接触点上,最终提出在两根长管之间插入一根短管,通过旋转短管并施加压力完成焊接的方案。通过这种方式,不仅解决了物理矛盾,还避免了使用大型设备。
ARIZ算法的易操作性、系统性、实用性和流程化特点,使其成为解决复杂发明问题的有效工具。它不仅要求操作者对问题进行深入和系统的分析,还要求在理解问题本质的过程中不断细化问题,直至发现和解决根本的物理矛盾。随着科技的发展和TRIZ理论的不断完善,ARIZ已经从一个简单的解决工具成长为一个强大的系统化创新支撑工具。它在实际应用中,尤其是在工程设计、制造业信息化以及产品开发等领域,均展现出了其独特的价值和应用前景。