基于单项参数转换的TRIZ最小算法
曲凤成，崔盛文，孙磊，张秀平
(黑河学院黑龙江省TRIZ理论研究所 黑龙江黑河 164300)
基金项目：黑龙江省教育厅人文社科项目《TRIZ理论本土化策略研究》（11552176）；黑龙江省哲学社会科学规划项目《TRIZ本土化理论体系研究》（13D056）
摘要：单向参数转换算法是TRIZ“本土化”理论体系S-TRIZ中建立的“非矛盾分析”的最小算法。本文主要从算法的建立、算法的工作流程两个方面进行阐述，并运用该算法对两个应用实例进行分析并得到实际方案。
关键词：TRIZ S-TRIZ 单项参数转换 非矛盾分析
建设“创新型国家”，科技创新是基本战略。党的十八大明确提出“科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。”强调要坚持走中国特色自主创新道路、实施创新驱动发展战略。这是“关系全局和长远的重大战略”。“自主创新，方法先行”，如何大幅度提高科技创新能力，实现创新驱动发展，创新方法的引进、改造和应用是关键环节之一。
TRIZ是当今流行创新方法中最科学有效，最具生命力的创新方法之一，尤其是应用于具体的一种技术创新，其他方法不能望其项背。但TRIZ本身过于庞杂，需要较长的学习和实践周期才能掌握。我国有学者认为TRIZ之所以难于驾驭，是因为其“疏于管理”，事实上TRIZ自身尚处在S-曲线的初期，还在不断发展完善之中。
“本土化”是我国引入TRIZ的必由之路。TRIZ“本土化”的三个重要方向：进化——进一步发展完善及结构化（包括与其他创新方法的结合），用以解决创新等级中第3、4级的问题；简化——集约和系统化（收缩），用以解决创新等级中第2、3级的问题；泛化——由技术领域向其他领域的应用延伸（展开）。[1]
我们认为，当前TRIZ“本土化”研究的主要方向是“简化”研究，以推进TRIZ在我国的快速普及，尤其是促进TRIZ在中、小、微企业自主创新中的普及应用。“简化”不是简单化，而是通过对经典TRIZ的梳理和“本土化”重构，使TRIZ的结构更加合理，工具体系更加紧凑，更易于学习掌握和使用。
在深入研究经典TRIZ基础上，我们提出了TRIZ“简化”方向上的理论体系：S-TRIZ，意即“简约的（Simplified）”、“小型的（Small）”的、“结构化的（Structured）”的TRIZ理论。单向参数转换算法是S-TRIZ中建立的“非矛盾分析”的最小算法。
一、单向参数转换算法的建立
TRIZ理论认为，发明问题的核心是解决矛盾，未克服矛盾的设计不是创新设计，设计中不断的发现并解决矛盾，是推动产品向理想化方向进化的动力[2]。但多数情况下，矛盾并不明显，它隐藏在问题的深处，需要对问题进行深入的分析才能找到。
1.建立的依据
TRIZ解决问题的第一步是描述问题。“问题包含矛盾，但问题并不等同于矛盾”。当只是“就问题而论问题”的时候，问题的发现通常是直接而容易的，因为在这种情况下，讨论的只是存在的不足，而不涉及其他[3]。对于那些低创新等级的问题，我们可以绕过矛盾分析，直接通过描述问题确定的单向参数求得原理解。为此，我们建立了单向参数转换算法。
单向参数转换算法基于“对立统一”的辩证法规律建立。这一规律最早起源于我国古代“阴阳”思想。古代朴素的唯物主义思想家把矛盾运动中的万事万物概括为“阴”、“阳”两个对立的范畴，并以双方变化的原理来说明物质世界的运动，变化[4]。古人认为阴中有阳，阳中有阴，阴阳变化，周而复始。这一思想集中而形象地体现在了太极“阴阳鱼”中。
2.工作原理
单向参数转换算法工作原理是：
通过问题的描述找到存在问题的参数（参数名称来源于TRIZ的39个标准工程参数），这些参数需要向改善的方向转换，即正向转换，则查找参数在正向转换原理表中对应的原理，再将对应的原理逐个分析，最终找到解决问题的方法；
如果发现问题的解决（可以是正向转换的问题，也可以是其他问题）导致某些参数变差，即负向转换，则查找参数在负向转换原理表中对应的原理，再将对应的原理逐个分析，最终找到解决问题的方法。
图1 单向参数转换示意图
参数转换原理表来源于对矛盾矩阵中改善的参数和恶化的参数使用原理频度的统计（表1）。
表1 单向参数转换原理表
| 序号
|
参数
|
正向参数转换原理
|
负向参数转换原理
|
| 1
|
运动物体的重量
|
35 28 18 26 27 29 31 34 2 3 10
|
35 28 8 15 2 26 40 6 10 18 29 1
|
| 2
|
静止物体的重量
|
35 10 19 28 1 2 15 18 26 13
|
35 26 27 28 1 10 6 13 19 2 18 22
|
| 3
|
运动物体的长度
|
1 29 15 35 4 8 10 17 24 28
|
1 15 29 14 17 28 4 13 19 35 10 2
|
| 4
|
静止物体的长度
|
35 28 14 1 10 26 3 15 2 7 29
|
14 26 1 10 28 35 7 15 16 2 3 9
|
| 5
|
运动物体的面积
|
2 15 13 26 30 4 10 14 17 29 32
|
17 13 15 26 10 29 1 19 34 2 3 4
|
| 6
|
静止物体的面积
|
18 2 35 10 16 30 40 4 36 39
|
16 18 35 40 2 10 17 39 30 36 4 7
|
| 7
|
运动物体的体积
|
1 35 2 10 29 4 15 34 6 7
|
35 2 10 29 15 6 7 13 34 1 4 14
|
| 8
|
静止物体的体积
|
35 2 10 14 34 18 19
|
35 2 18 4 14 31 34 39 1 6 7 10
|
| 9
|
速度
|
28 35 13 10 19 34 38 2
|
35 28 13 34 10 8 15 4 38 2 3 18
|
| 10
|
力
|
35 10 18 37 36 1 15 19 28
|
35 10 36 28 2 19 18 37 15 3 16 21
|
| 11
|
压力、压强
|
35 10 36 37 2 14 3 19
|
35 10 37 36 2 3 14 18 19 1 40 6
|
| 12
|
形状
|
10 1 14 15 32 34 35 2 4 29 40
|
1 35 29 10 14 15 13 4 34 40 28 32
|
| 13
|
稳定性
|
35 2 39 27 40 1 13 18 32
|
35 39 1 2 13 18 30 40 3 32 17 22
|
| 14
|
强度
|
3 35 10 40 15 27 14 28 26
|
28 3 35 10 14 40 15 9 27 18 2 26
|
| 15
|
运动物体的作用时间
|
19 35 3 10 27 2 28
|
35 3 19 10 27 28 6 2 18 25 4 13
|
| 16
|
静止物体的作用时间
|
35 1 10 16 40 6 27 34 38
|
16 10 35 1 2 6 19 27 34 38 40 3
|
| 17
|
温度
|
35 19 2 3 22 17 18 21 32 39
|
35 19 2 10 3 39 18 21 22 26 27 28
|
| 18
|
光照度
|
19 32 1 13 15 26 35 2 6 16
|
19 32 1 13 2 15 24 6 17 26 35 3
|
| 19
|
运动物体的能量消耗
|
35 19 18 28 2 12 15 6 24
|
35 19 6 1 2 24 32 10 13 18 27 28
|
| 20
|
静止物体的能量消耗
|
19 35 18 27
|
1 35 18 19 4 16 22 27 28 31 36 37
|
| 21
|
功率
|
35 19 2 10 38 26 34 6 17
|
35 10 19 2 18 32 6 1 27 31 38 12
|
| 22
|
能量损失
|
7 35 2 6 18 19 38
|
35 2 15 19 10 13 6 7 14 18 28 32
|
| 23
|
物质损失
|
10 35 18 28 31 2 24 27
|
10 35 28 18 2 5 24 27 31 39 3 29
|
| 24
|
信息损失
|
10 26 35 22 19 24 28 32
|
10 24 35 22 26 28 1 2 13 15 16 19
|
| 25
|
时间损失
|
10 35 18 28 4 5 32 34
|
10 35 28 18 32 4 34 20 26 29 1 6
|
| 26
|
物质的量
|
35 3 29 18 10 14 27 40
|
35 3 18 29 10 6 19 24 30 31 1 2
|
| 27
|
可靠性
|
35 11 10 3 28 40 27 1
|
10 11 35 40 27 1 3 28 13 2 8 19
|
| 28
|
测量精度
|
32 28 6 26 3 10 13 24 35 34
|
28 32 26 3 10 1 24 34 2 13 35 23
|
| 29
|
制造精度
|
32 28 10 2 18 26 35 3
|
32 10 28 18 26 35 2 1 3 24 25 29
|
| 30
|
作用于物体有害因素
|
22 35 2 1 33 18 19 24 28 39
|
22 35 2 1 28 33 18 19 27 24 40 10
|
| 31
|
物体产生的有害因素
|
22 35 2 1 39 18 40
|
35 2 22 39 18 1 21 40 17 3 10 19
|
| 32
|
可制造性
|
1 35 13 27 28 16 24 12 15 26
|
1 35 28 26 27 13 10 29 2 4 11 15
|
| 33
|
操作流程的方便性
|
1 13 2 12 28 32 34 15 25 35
|
1 32 35 2 28 13 15 26 12 25 27 10
|
| 34
|
可维修性
|
1 10 2 11 35 13 15 25 16 32
|
1 10 2 11 13 27 35 16 28 32 15 25
|
| 35
|
适应性，通用性
|
35 1 15 16 29 13 2 6
|
15 1 35 2 29 13 16 17 19 28 34 3
|
| 36
|
系统的复杂性
|
13 26 1 28 2 10 19 29 35
|
1 26 10 28 35 13 29 2 19 15 24 27
|
| 37
|
控制和测量的复杂度
|
28 35 16 18 26 27 1 2 3 19 29
|
35 27 26 28 2 15 18 3 19 29 1 10
|
| 38
|
自动化程度
|
35 13 28 26 1 2 10 18 27 32
|
35 2 26 34 1 28 10 24 18 8 15 16
|
| 39
|
生产率
|
10 35 28 1 18 2 26 38
|
35 10 28 1 14 15 29 34 37 2 3 17
|
二、单向参数转换算法的工作流程
单向参数转换算法工作流程如下：
1. 描述初始问题；
2. 列表有害的或功能不足的问题项；如发现解决问题时有些地方被恶化了，则列表被恶化的问题项；
3. 将以上列出的问题项分别归结为通用工程参数（参照TRIZ的39个标准工程参数）；
4. 对有害的或功能不足的参数（需要正向转换的），查找单向参数转换原理表中的正向参数转换原理，找到相应参数对应的原理；如定义的参数是被恶化的（需要负向转换的）查找单向参数转换原理表中的负向参数转换原理，找到相应参数对应的原理；
5. 分析确定适用原理，获得原理解；
6. 由原理转向实际方案；
7. 评价获得的方案。
三、应用实例
下面我们通过两个案例来简要阐述单向参数转换算法的应用。为便于比较，我们延用了传统TRIZ矛盾分析方法常用的案例。
（一）赛车的流线型设计和定风翼设计（正向转换实例）
1. 描述初始问题：赛车的速度远高于普通汽车，加速和过弯都要求轮胎和地面有足够的摩擦力，而在高速行驶时，赛车轮胎和地面之间的摩擦力已经不足以保证顺利的加速和过弯。
2. 列表问题项：由于速度要求，一般赛车都做的比较轻，结果导致摩擦力变小（有害的问题项）。
3. 将问题项归结为通用工程参数：参数1：运动物体的重量。
4. 查找正向参数转换原理：运动物体的重量对应的正向参数转换原理：35 28 18 26 27 29 31 34 2 3 10。
5. 分析确定适用原理，获得原理解：分析上述原理，28号机械系统替代原理、29号压力原理适于该问题：
① 原理28的解释3：用可变场替代恒定场，随时间变化的可动场替代固定场，随机场替代恒定场。
② 原理29的解释：使用气体或液体代替物体的固体部分。
6. 由原理转向实际方案：分析系统及环境中的资源，空气是可被利用的最佳资源——赛车高速行驶时空气产生的“风场”可以控制，空所动力学装置可以产生需要的“压力”而无需增加固体的“配重”。具体的解决方案是：赛车安装定风翼，通过变化的气流增加汽车向下的压力，增加高速和转弯时的摩擦力。
7. 评价获得的方案：该方案可以很好地解决问题，未增加过高的成本，未产生任何不可接受的负效应。
（二）飞机进气口设计（负向转换实例）
1. 描述初始问题：增加喷气式飞机引擎进气口进气量的最有效方法是增大进气口的面积，但是随着进气口的增大，会导致引擎与地面距离变小，降低了飞机的安全性。
2. 列表问题项：在解决进气口问题时，引擎直径（可理解为长度）增大导致与地面太近（负向转换的问题项）。
3. 将问题项归结为通用工程参数：参数3：运动物体的长度。
4. 查找负向参数转换原理：参数3对应的负向参数转换原理：1 15 29 14 17 28 4 13 19 35 10 2。
5. 分析确定适用原理，获得原理解：分析获得的原理，4号非对称原理适用于解决该问题。
原理解：4号原理解释1：将物体的对称形式转为不对称的形式。
6. 由原理转向实际方案：将飞机引擎的进气口做成椭圆形。
7. 评价获得的方案：该方案有效提高了引擎进气效率，同时很好地克服了负面影响。
四、结论
单向参数转换算法是TRIZ技术矛盾分析方法的简化改进，在解决创新等级中第2、3级中的简单问题时可以大大的简化解题步骤，节省解题时间。该算法也为TRIZ简化研究提供了新思路。
参考文献
[1] 曹福全，于凤丽，王洪波.TRIZ“本土化”理论体系构建研究——S-TRIZ概念的提出[J].黑河：黑河学院学报，2012，(4).
[2]杨清亮.发明是这样诞生的——TRIZ理论全接触[M].北京：机械工业出版社，2006年，第69页.
[3]沈萌红.创新的方法——TRIZ理论概述[M].北京：北京大学出版社，2011年，第50页.
[4]百度百科.阴阳.http://baike.baidu.com
