创新算法

# 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 - 1 用专利信息更精确地定义问题 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（S -> 0），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（S -> ∞），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（T -> 0），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（T -> ∞），这个问题能解决吗？如果可以，怎么解决？ e. 假定改变物体或过程的成本 —— 可接受的成本，从给定值到零 （C -> 0），这个问题能解决吗？如果可以，怎么解决？ f. 假定改变物体或过程的成本 —— 可接受的成本，从给定值到无穷大 （C -> ∞），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 （不要使用专业术语，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 中指出），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，感到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，用数字为他们命名，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 - 5 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心的结果，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。 如果在步骤 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（参考附录 A2 ）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； 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 的列与步骤 5 - 3 的行相交的单元格中）。 - 步骤 5 - 5 如何使用这些原理（我们会在接下来的章节中讨论这些原理）。 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 在自然界里，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。

阿奇舒勒从1946年开始寻找发明创造的方法，研究了很多的发明家和他们的专利，他将发明创造分为五类：

一级发明：使用一个已有的物体（搜寻概念、数据、解决方案、现成设计、设计制造），存在于某个专业领域里

二级发明：需要从几个物体之间进行选择，存在于某个行业领域里。

三级发明：对选出来的物品做部分改变，存在于某个学科领域

四级发明：开发一个新物品，或者完全改变所选物品，存在于问题起源的学科边界之外（如机械问题由化学解决）

五级发明：开发一套全新的复杂系统，超出了现代科学的边界。

其实从四级发明的阐述中可以看到查理·芒格先生的“多元思维模型”的影子，芒格的平素爱读书，在物理学、心理学、金融等多个学科都有所研究，这种跨学科的知识体系和思维方式，在解决复杂问题时往往能够起到很大的作用。所谓“打败你的往往不是你的对手，颠覆你的不是你的同行”，大家生在快速变化的互联网时代，对这个必然是体会至深。本书提到的TRIZ（发明问题解决理论）旨在结构化思维方式来解决复杂问题，给出一套陈述问题、分析问题、实施问题的具体方案和步骤，引导对问题进行结构化的分析。阿奇舒勒提到，试错法、启发法、头脑风暴法等在解决日常问题（一级问题）及二三级问题时往往能起到不错的作用，但在复杂问题上就捉襟见肘。试错法，即随意搜寻，等待灵感。而启发法和头脑风暴的局限性在于，不同级别的问题需要不同数量的尝试才能找到解决方案，当数量级在成千上万的时候，没有规则的想象只会像无头苍蝇一样乱窜，就算某一次最接近真相，也无济于事。关于一级发明和四级发明的区别，阿奇舒勒举了一个生动的例子：

1级问题看起来是这样的，

当我们的祖先遇到一头狮子时，问题出现了：“身后是一棵大树，再远一点是座山，附近有个湖。我应该往哪个方向跑呢？”下面是他思考的路线：“跑到湖里去比较容易，但是谁知道呢，也许狮子是个游泳高手。上树怎么样？没有足够时间爬上去，而且经验告诉我，爬树不仅需要时间，还要有人推才行。剩下的就只有山了......赶快跑啊！”

4级问题看起来是这样的，

有500头野兽，不都是狮子。其中一些有时候变成蛇，有时候变成麻雀，其余变成一些不认识的东西。往湖里跑？但是有100个湖，每个方向都有很多障碍。除此之外，湖本身的情况也很复杂，有时变得很浅，有时又在流动。同时那些变形的动物也可能变成美洲大鳄鱼，湖对它们来说不成问题。树，就在你眼前改变高度，变得很矮或者变成巨大的猴面包树。另外，空中还有东西在飞，不是鹰就是八哥。谁也不知道这座山或者其他山的后面是什么。灌木丛的后面又是什么呢？但不要着急，我们可以在接下来的五年里好好分析这种情况。