做个发明家
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本书最早是从阳志平的网站上了解到的，当即就去图书馆借到了。结果去年的时候一直在忙，近期想着快到期了，就把其他的阅读书放下，专攻这一本。一看起来就入迷了，短短几天就把这本书看完了，内容很有启发性，是一本需要多次细读深思的书籍，初步把一些内容纪录一下。自己已经购买了一本，上面的一些案例需要制作成卡片索引。另外，再去图书馆里借一些TRIZ的书籍，发现这种方法对自己的科研还是很有好处的，也对将来自己的工作有用。本书大概可分为五个部分，第一部分是一些序言和人物介绍，第二、三、四部分对应书的一二三章，为主题部分，第一章主要介绍一些传统的创新方法，第二章介绍TRIZ以及一些应用的范例，第三章是介绍发明家，第五部分是附录，列出了矛盾矩阵和主要原理。本文主要对书的三个章节内容进行了一些记录，方便后续自己看。另外，附录部分的矛盾矩阵表格太大，不方便放入笔记中，将只会写出表的名字和在书中的页码。40个基本原理将放在第二个章节中。
TRIZ是俄文“发明问题解决理论”的读音首字母缩写，对应的英文名是TIPS（Theory of Inventive Problem Solving）。
创新是通过创新的方法而不是通过知识的数量实现的。——阿奇舒勒
TRIZ包含很多零散的创新方法，将这些方法按照发现问题、分析问题和解决问题的逻辑有机地结合起来，形成一套系统化的创新方法论，这就是ARIZ（Algorithm of TRIZ，创新算法）。如果TRIZ是脚手架，则ARIZ就是建造高楼大厦的蓝图。
第1章 创新技术
试错法和启发法对现在发明几乎是无意义的。提到的问题：绕线装置；透镜望远镜；试错法：使用试错法创新，尝试的次数很多，需要几千次甚至上万次尝试“如果...会怎么样”，才能找到一个满意的答案；另一个显著的特征是，开始的方向往往指向与答案相反的方向。尝试总是沿着阻力最小的方向进行，毕竟沿着熟悉的方向前进要容易得多。创造力就是正确表达问题的技能，对一些问题，一旦表述准确，问题就能自动解决。另一些问题中，接受以前不可接受的想法，然后补偿它。启发法：首先必须发展出理论，然后根据这个理论开发启发式的程序。这就是当代启发法对发明家而言没有帮助的原因。头脑风暴：改善了试错法。无法逾越2级发明。头脑风暴不控制思维过程，虽然禁止任何批评，但避免不了潜在的批评。形态学分析：建立一个多维表（形态盒），它的参数轴是给定物体组合的主要特征。缺点是在解决中级难度的发明问题时，可能有几百、几千，甚至上百万种排列组合。
1.1 创新过程的结构
A、B、C、D、E和F代表过程的不同阶段，1、2、3、4和5代表过程的级别。每一个阶段可以按照5个级别来工作。1级：使用一个已有的物体，不考虑其他物体；2级：在几个物体之间选择一个；3级：对选出来的物体做部分改变；4级：开发一个新物体，或者完全改变选择的物体；5级：开发一套全新的复杂系统。表1 创新过程的结构图表级别选择任务A选择搜寻概念B收集数据C寻找想法D找到想法E实际实施F1使用一个已有的任务使用一个已有的搜寻概念使用已有的数据使用已有的解决方案是用现成的设计按照已有的设计制造2在几个任务中选一个在几个搜寻概念中选一个从几种来源收集数据从几个想法中选一个从几个设计中选一个修改已有的设计，然后制造3改变初始任务修改适合新任务的搜寻概念修改收集到的适合新任务的数据改变现有的解决方案改变现有的设计按照新的设计制造4寻找新任务寻找新的搜索概念收集与新任务相关的数据寻找新解决方案开发新设计用新的方式使用设计5寻找新问题寻找新的方法收集与新问题相关的数据寻找新概念（原则）开发新的建设性概念修改实施新概念的所有系统一般而言，每一个工程师都知道如何在1级和2级上创新，在这些级别的范围内，不需要选择新的任务、新的技术理念，工程师有足够的知识和技能来提供有效的解决方案。而在诸如5级的较高级创新，就需要运用新发现。当今的创新发明一般都在3级到5级的中间子级的范围之内。在5级发明的高子级上，尝试的次数是无限的，因为找不到潜在答案来解决给定的发明任务。
越多人解决不了的问题，实际上越越容易解决。每次不成功的尝试都增加了额外的信息，使人们能更好地理解问题，同时也缩小了探索的区域。发明过程的悲剧就在于，人们在解决高级创新的问题时，一直在应用仅与解决低级创新有关的方法。
1.2 理想机器
技术系统进化的主要方向之一，就是改变系统的规模。每个机器都朝向一个确定的理想阶段发展，有它自己的“发展路线”。最终，这些路线汇聚于同一个点，就像子午线在极地相交。技术系统（或机器）的所有进化路线的汇聚点，就是“理想机器”。任何系统，只要它具有如下特征，就是一个标准的理想机器：理想机器的重量、体积和面积，正好和与之产生交互作用（运输、处理等）的物体的重量、体积和面积一样大，而和实际机器的重量、体积和面积也刚好一样或几乎一样。机器本身不是目的，它只是完成某种工作的工具而已。理想机器的另一个特征是：机器的所有部件以最大的能力做有用功。人们也常常相信，理想机器应该外表美观。这是个严重错误，使发明家产生了难以克服的心理障碍，这种想法使得发明家倾向于寻找那些漂亮雅致的机器方案。这种情况下，新概念可能就不会被考虑。
1.3 技术矛盾
当问题有额外地要求——有得没有失，创新的需求就产生了。这样，消除技术矛盾就成了解决问题的必要条件。创新就是消除技术矛盾。作为一个发明家应该牢记，一定要征服技术矛盾。“我们必须达到这样那样的效果。”这只是问题的一半，发明家还必须看到另一半 ：“得到这些，但也不失去那些。”
第2章 创新的辩证法
有了理想机器和技术矛盾的概念，在很大程度上就能控制创新的过程。 理想机器能确定搜寻的方向，而技术矛盾则指出必须客服的障碍。
2.1 创新算法ARIZ-61
ARIZ-61把创新过程分为三个阶段：分析、实施（消除技术矛盾）和综合（引入额外的改变）。
第一阶段——分析阶段
- 陈述问题；
- 设想最终解（IFR）；
- 确定是什么妨碍了取得这个结果（找到矛盾）；
- 确定为什么会妨碍得到这个结果（找到矛盾的原因）；
- 确定在什么条件下不会妨碍得到这个结果（找到消除技术矛盾的条件）。
第二阶段——实施阶段
- 改变物体（给定的机器，设备和/或技术流程）本身： a.改变尺寸； b.改变形状； c.改变材料； d.改变温度； e.改变压力； f.改变速度； g.改变颜色； h.改变部件的相对位置； i.改变部件的工作条件，使工作负载最大化。
- 把物体分成几个独立的部分： a.隔离“弱的”不见； b.隔离“必要的/充分的”部件； c.把一个物体分成几个相同的部件。
- 改变（给定物体的）外部环境： a.改变环境参数； b.替换环境； c.把环境分成几种介质； d.利用环境的特征来实现有用功能。
- 改变（相互作用的）相邻物体： a.定义参与同样功能的独立物体之间的关系； b.把功能转移到其他物体，消除这个物体； c.利用反面的闲置空间，增加在某一区域上同时工作的物体数量
- 研究其他领域的原型。（提出问题：在另一个技术领域怎么解决类似的矛盾？）
- 回到最初的问题（如果上述步骤不适用），放宽条件——转换到更一般性的问题陈述。
第三阶段——综合阶段
- 改变给定物体的形状——新功能的机器应该有新形状；
- 改变与这个物体相互作用的物体；
- 改变这个物体起作用的方式；
- 应用解决其他技术问题的新原理。
这个算法被应用到问题4，一种救援人员使用的过滤系统，P74-76
2.2 ARIZ-71
第一阶段——选择问题
步骤1-1 确定答案的最终目标。 a. 技术目标是什么（物体必须改变的特征是什么）？ b. 在解决问题的过程中，明显不能改变的特征是什么？ c. 答案的经济目标是什么（如果问题解决了，能减少哪方面成本）？ d. 大概可以接受的成本是什么？ e. 必须改善的主要技术或经济特征是什么？步骤1-2 尝试“变通方法”：假设这个问题从根本上不能解决，那么解决哪些一般性问题可以达到最终结果？步骤1-3 初始问题或变通问题，哪一个解决起来更有意义： a. 将初始问题与给定行业内的一个趋势（一个进展方向）相比； b. 将初始问题与领先行业的一个趋势（一个进展方向）相比； c. 将变通问题与给定行业内的一个趋势（一个进展方向）相比； d. 将变通问题与行业内的一个领先趋势（一个进展方向）相比； e. 将初始问题和变通问题进行对比，选择其中一个进行研究。步骤1-4 确定量化特征。步骤1-5 对这个量化特征引入时间校正。步骤1-6 定义让发明起作用的特殊条件要求。 a. 考虑制造这个产品的特殊要求；特别是复杂度的可接受程度； b. 考虑将来应用的规模。
第二阶段——精确地定义问题
步骤2-0 与给定问题类似的练习问题，是怎么解决的？ a. 描述新问题的本质； b. 描述这个问题中的技术矛盾； c. 描述类似的问题； d. 描述类似问题中的技术矛盾； e. “b”和“d”中类似的情况是什么； f. 描述类似问题的解决方案概念； g. 如何改变这个概念来解决现在的新问题。步骤2-1 用专利信息更精确的定义问题。 a. 在其他专利中解决的问题，与给定的问题有多接近？ b. 在领先行业中已经解决的问题，与给定的问题有多相似？ c. 相反的问题是怎么解决的？步骤2-2 使用STC算子（S——尺寸，T——时间，C——成本）。 a. 假定改变物体的尺寸，从给定值到零，这个问题能解决吗？如果可以，怎么解决？ b. 假定改变物体的尺寸，从给定值到无穷大，这个问题能解决吗？如果可以，怎么解决？ c. 假定改变过程的时间（或者物体的速度），从给定值到零，这个问题能解决吗？如果可以，怎么解决？ d. 假定改变过程的时间（或者物体的速度），从给定值到无穷大，这个问题能解决吗？如果可以，怎么解决？ e. 假定改变物体或者过程的成本——可接受的成本，从给定值到零，这个问题能解决吗？如果可以，怎么解决？ f. 假定改变物体或者过程的成本——可接受的成本，从给定值到无穷大，这个问题能解决吗？如果可以，怎么解决？步骤2-3 按照下述格式，用两句话来描述问题的条件（不要使用专用术语，也不要准确表述想要开发的是什么）。 a. “给定一个系统，由什么部件（描述部件）组成。” 例如：“一个管道，有一个阀门。” b. “部件（陈述部件）在什么条件（陈述条件）下，产生不希望的结果（陈述影响）。” 例如：“带铁矿颗粒的水通过管道运输，铁矿颗粒会磨损阀门。”步骤2-4 把步骤2-3a中的部件列入下表。部件类型部件a.（在本问题的条件下）能够改变、重新设计或者重新调整的部件上述例子：管道，阀门b.（在本问题的条件下）很难改变的部件上述例子：水，铁矿颗粒步骤2-5 从步骤2-4a中选择最容易的部件，改变、重新设计或者调整。 注意： a. 如果步骤2-4a中所有部件改变的难易程度一样，那么从一个不动件开始（通常不动件比较容易改变）； b. 如果步骤2-4a中的一个部件，与不良效果联系在一起（在步骤2-3b种指出），最后才考虑这个部件； c. 如果这个系统只有步骤2-4b中的部件，那么从外部环境中选择一个部件。 例如：这里我们选择管道，因为阀门与不良效果“磨损”联系在一起。
第三阶段——分析阶段
步骤3-1 用下述格式归纳IFR（最终理想解）： a. 从步骤2-5中选择一个部件； b. 陈述它的活动； c. 陈述它如何完成这个活动（回答这个问题时使用：“由它自己”）； d. 陈述它何时完成这个活动； e. 陈述在什么条件（限制、要求等）下，它完成这个活动。 例如：a.管道...... b.改变它的截面积...... c.它自己...... d.在控制流量的时候...... e.不要磨损管道。步骤3-2 画两张图：在IFR之前的“初始图”和达到IFR后的“理想图”。 注意： 画这种图没有特殊要求，只要能反映“初始状态”和“理想状态”的本质即可。而且“理想图”必须反映出IFR中书面表达的内容。 检测步骤3-2：步骤2-3a中陈述的所有部件必须出现在图中。如果在步骤2-5中选择了外部环境中的部件，那么外部环境一定要显示在“理想图”中。步骤3-3 在“理想图”中，找到步骤3-1a指出的部件，并且把那些在规定的条件下不能实施规定功能的部分，重点标出来（用不同的颜色，或者别的方式）。 例如： 我们的问题中，管道的内表面就是这样的部件。步骤3-4 为什么这个部件（它自己）不能完成规定的活动？ 补充问题： a. 从物体重点标记的地方我们期望得到什么？ 例如：为了改变流量，管道的内表面一定要能自己改变横截面。 b. 什么妨碍它自己完成这个活动？ 例如：它不能动，因此它不能把自己从管壁中分离出来。 c. 在上述问题a和问题b之间有什么冲突？ 例如：它必须是不动的（作为刚性管道的一个部件），又必须是可动的（作为控制器的部件，要能缩能放）。步骤3-5 在什么条件下，这个部件能够完成规定的活动（这个部件应该有什么参数）？ 注意：这时不需要考虑能否实现，只要指出这个特征即可，不要关心它如何实现。 例如：在管子的内表面上出现一层物质，使其内表面离管轴更近。在需要的时候这个附加层消失，内表面就远离管轴。步骤3-6 为了让这个部件（管子的内表面）得到步骤3-5中描述的特征，需要做什么？ 补充问题： a. 在图上，在物体的标记区用箭头画出所需施加的外力，以实现需要的特征； b. 怎样产生这些外力？（不要考虑与步骤3-1e矛盾的方法。） 例如：水（冰）中的矿物质会形成颗粒依附在管道的内表面上，管道里面没有别的物质，这决定了我们的选择。步骤3-7 归纳一个能够实现的概念，如果有几个概念，用数字为它们命名，最可能实现的排在前面，如概念1；记录所有的概念。 例如：用非磁性材料设计管道，在电磁场的作用下，颗粒状的矿物质在管道的内表面上可以“长”出来。步骤3-8 画出原理图，实现概念1。 补充问题： a. 新设备中工作部件的“聚集”（复合部件）状态是什么？ b. 在一个循环内，设备如何变化？ c. 多次循环后，设备如何变化？ 在完成这个概念之后，回到步骤3-7，考虑其他概念。
第四阶段——概念的初步分析
步骤4-1 在应用新概念的时候，什么变好了，什么恶化了，记录得到了什么，什么变得更复杂或者更昂贵了？步骤4-2 改变提出的设备或者方法，能否防止其恶化？用图表示这个设备或者方法。步骤4-3 现在改变了的设备什么恶化了（更复杂，更昂贵）？步骤4-4 比较得失。 a. 哪一个更大？ b. 为什么？ 如果现在甚至未来得大于失，那么跳到后面的第六阶段。如果失大于得，返回步骤3-1。在同一页纸上记录初次分析、第二次分析的顺序及其结果。继续步骤4-5。步骤4-4 如果得大于失，那么跳到第六阶段。如果第二次分析没有产生新的结果，返回步骤2-4并检查表格。从步骤2-5中选择系统的其他部件，重新进行分析。记录第二次分析及其结果。 如果步骤4-5之后没有得到满意的答案，那么进入下一阶段。
第五阶段——实施阶段
步骤5-1 从矛盾矩阵的列中，选择一定要改善的特征。步骤5-2 a. 使用已知的手段（不考虑其他方面的损失），来改善这个特征（来自步骤5-1）； b. 如果采用了已知的手段，什么特征变得不可接受了？ 步骤5-3 从矛盾矩阵的行中，选择与步骤5-2b中相应的那个特征。步骤5-4 在矩阵中，找到用来消除技术矛盾的原理（就在步骤5-1的列和步骤5-3的行相交的单元格中）。步骤5-5 如何使用这些原理。 如果问题现在解决了，那么回到第四阶段，然后跳到第六阶段。如果问题没有解决，那么实施下面的步骤。步骤5-6 尝试应用物理现象和效应。步骤5-7 尝试改变活动的时刻或持续时间。 补充问题： a. 能否“延长”活动的时间来消除矛盾？ b. 能否“缩短”活动的时间来消除矛盾？ c. 能否在物体开始操作之前，提供一个活动来消除矛盾？ d. 能否在物体开始操作之后，提供一个活动来消除矛盾？ e. 如果过程是连续的，能否把它转变成周期性的？ f. 如果过程是周期性的，能否把它转变成连续的？步骤5-8 在自然界中，类似的问题是如何解决的？ 补充问题： a. 自然界的非生命体如何解决这个问题？ b. 古代的动植物如何解决这个问题？ c. 现代的有机物如何解决这个问题？ d. 在考虑特定的新技术和材料时，必须做哪些修正？步骤5-9 尝试改变那些与我们研究的物体协同工作的物体。 补充问题： a. 我们的系统属于哪个超系统？ b. 如果我们改变超系统，这个问题如何解决？ 如果问题仍然没有得到解决，返回步骤1-3。如果解决了，返回第四阶段，评估已经找到的想法，然后继续第六阶段。
第六阶段——综合阶段
步骤6-1 确定如何改变我们修改的系统所属的超系统。步骤6-2 探索如何用不同的方式应用已经修改的系统。步骤6-3 应用新发现的技术想法（或者与之相反的想法），来解决其他技术问题。创新算法的发展沿着两个方向进行：a. 更广泛地考虑心理因素，使算法更加灵活；b. 在创新过程的所有阶段中，改善对方案的搜寻过程，使创新算法更加精确。创新算法（以下均指ARIZ-71）的最初两个阶段，是选择问题和重新定义问题的条件。创新算法的第一阶段介绍逻辑行动链。第二阶段就像一系列逻辑行动。第三阶段从定义最终理想解入手。想象你手上有一根魔杖。如果使用这跟魔杖将会产生什么样的结果（针对解决本问题）？有两个原则可以帮助人们精确定义最终理想解： 原则1：事情猜测最终理想解能否实现的做法不可取。 不要考虑如何、或者采用什么手段才能实现最终理想解。在解决不同问题时，决定最终理想解的最好办法，是将问题陈述中的疑问形式，改成肯定的描述。
