毕业设计（论文）基于TRIZ理论的软件设计方法的研究.doc

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1、学号：哈尔滨师范大学学士学位论文题 目 学 生 指导老师 年 级 专 业 系 别 学 院 摘要：软件设计领域内，已经有学者开始对TRIZ理论进行相关的研究探讨，并取得一定成果。研究表明，TRIZ理论适用于指导软件设计创新，但必须具备适合软件设计特点的转换机制。本论文的选题正是在这样的背景下提出来的。本文研究的重点是把TRIZ应用于软件设计的转换机制，即一种适合软件设计的TRIZ应用方法。希望籍由该方法的应用，可以提供给软件设计师与软件设计学生又一个提升设计水平和解决设计问题的途径，使得设计师或者学生，在设计概念的寻求过程阶段，可以更快速、更轻松的得到更具创造性的产品。 关键词：TRIZ理论；设

2、计创新；创造性；目 录第一章 绪论1.1 研究背景.11.2 国内外研究现状.11.3 研究方法和实践意义.3第二章 发明问题解决理论(TRIZ)2.1 TRIZ的定义 .52.2 TRIZ的基本原理.52.3 TRIZ主要研究内容.62.3.1理论基础一技术进化理论.62.3.2 分析工具.62.3.3知识数据库.112.4 TRIZ解决问题流程.132.5本章小节.14第三章 关于软件工程化的实施原则、步骤及问题3.1软件工程化实施原则.163.1.1十六字方针.163.1.2组织最高管理者参与原则.163.1.3培训优先原则.163.1.4理论联系实际原则.163.1.5渐进原则.163

3、.2软件工程化实施中的几个问题.173.2.1软件系统的表示问题.173.3组织的结构问题.183.3.1项目型.183.3.2职能部门型.183.3.3项目职能部门型.183.4辅助工具问题.193.5软件开发效率问题.19第四章 基于TRIZ理论的产品理想化设计研究4.1实施前的准备工作.204.1.1问题情景.204.1.2问题模式的建立.204.1.3基于TRIZ理论的创新问题情景分析与描述过程模型的建立.204.1.4围绕问题情景的设问.214.2资源分析与描述.214.2.1资源概述.214.2.2 TRIZ中资源的分类.214.3理想化软件设计实施.224.3.1成立相应的工程化

4、项目组.224.3.2确定项目基本需求.224.3.3培训准备.224.3.4问题调研.224.4软件工程化工作总体规划.234.4.1现状调研.234.4.2确定总体方案及阶段性目标.234.4.3确定详细设计方案.234.4.4实施开始.244.4.5实施结束.244.5实施后的持续改进.24参考文献.25外文摘要.26第一章 绪论1.1 研究背景设计创新与创造力的生成、发展及应用，有着极其密切的关系。基于心理的惯性，我们习惯于运用原有的思考模式解决问题。长久以来，发明家最常使用尝试错误法进行创新发明，甚至连发明天才爱迪生，也没有其他的捷径。事实上，尝试错误法是寻找问题解决方案效率很低的方

5、法。如果能有一套系统式的思考方法，发明家或设计师将能在更短的时间内解决发明与设计的问题，创作出更好的产品。目前，我国软件设计逐渐受到业界重视，这使得在设计过程中，需要快速产生许多新的概念。因此，未来是否能够在短时间之内准确解决设计问题，产生更多更新、更有创意的概念，对于软件设计师而言，将会是很重要的一环。不仅是设计师，一般学生在概念生成过阶段，若能有好的设计方法辅助思考，亦可提升设计水准，并提高设计概念的产量。研究调查发现，软件设计师进行设计工作时，在解决设计问题方面，受测者普遍在概念的生成阶段感到困扰，在概念产生的过程中，尤其需要创意或设计方法的辅助。以创造性思考技巧头脑风暴（brain s

6、torming）为例，它只对于解决不复杂的问题才有效，经常不是对创新问题，而是对组织问题献计，才能得到好的结果，例如为产品找新用途，使推广工作完善化等等。在其他诸如遇上复杂的市场互动、材料结构、系统运作等，则在缺少组织及分析的支持下，头脑风暴少有助益。到底有什么好的概念生成方法可以运用，一直是软件设计师感兴趣的话题，因为有了适合的设计方法，才能在最短的时间之内，想出最佳的设计。一般人习惯用过去的经验与知识，来寻求目前所遇到问题的解决方法，然而这样的思考模式，很难跳出自设的局限。已故的前苏联发明家金里奇.奥特苏勒（Genrish Squlovich Altshuller），提出一套理论TRIZ，

7、他认为，依循他所归纳出的问题解决原则，可以在短时间之内，获得提示与方向，快速解决问题。过去在冷战时代，苏联对于许多科技知识与技术都相当保密，直到苏联解体之后，TRIZ才开始广为人知。TRIZ的第一篇论文在1991年才于美国发表，限于语言障碍，有关TRIZ的书籍并不多；1998年11月在美国召开了第一次的TRIZ国际会议，日本在1997年底也开始了有关TRIZ入门的日文版图书，而国内则在近几年来，也开始重视TRIZ理论的研究。TRIZ理论以其良好的可操作性、系统性和实用性在全球的创新和创造学研究领域占据着独特的地位。TRIZ目前被广泛用于专利设计上，并且被发展成为许多的电脑软件，用来解决一些机构

8、、制造程序、或者新产品设计开发上的问题。软件设计领域内，已经有学者开始对TRIZ理论进行相关的研究探讨，并取得一定成果。研究表明，TRIZ理论适用于指导软件设计创新，但必须具备适合软件设计特点的转换机制。本论文的选题正是在这样的背景下提出来的。本文研究的重点是把TRIZ应用于软件设计的转换机制，即一种适合软件设计的TRIZ应用方法。希望籍由该方法的应用，可以提供给软件设计师与软件设计学生又一个提升设计水平和解决设计问题的途径，使得设计师或者学生，在设计概念的寻求过程阶段，可以更快速、更轻松的得到更具创造性的产品。1.2 国内外研究现状TRIZ是俄文“发明问题解决理论”的词头缩写，其英文全称为

9、Theory of Inventive Problem Solving。 TRIZ由一位俄国学者G.S. Altshuller及他的同事于1946年最先提出，最初是从二十万份专利中取出符合要求的四万份作为各种发明问题的最有效的解。他们从这些最有效的解中抽象出了TRIZ解决发明问题的基本方法，这些方法又可以普遍的适用于新出现的发明问题，协助人们获得这些发明问题的最有效的解。现在，国际上己经对超过250万项出色的专利进行过研究，并大大充实了TRIZ的理论和方法体系。G.S. Altshuller以技术系统进化原理为核心，丰富和发展了哲学的三大定律，构建了具有辩证思想的解决发明创造问题、实现技术创新

10、的理论体系。该理论非常适合企业解决技术矛盾或技术冲突，实现技术创新。TRIZ理论是一种研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则。它认为任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程，是有规律可遵循的。人们如果掌握了这些规律，就可以能动地进行产品设计并能预测产品的未来发展趋势。TRIZ理论在欧美国家早已流行并且应用广泛，Guillerm.corte Robles等针对当前新领域的应用的现状，提出了TRIZ和CBR的模型框架，这个模型提供了解决问题的框架，并且能够存储并利用过去的经验；Hideki Kobayas提出了在产品生命规

11、划中具有创新性的生态设计方法，用TRIZ不确定评估和生态效率指标来指导创新在原有TRIZ理论的基础上，专门针对化学工艺这一领域对TRIZ矛盾矩阵进行了完善，提出了10个化学工艺参数和8个解决原理；R.stratton提出了约束理论 Toc和技术创新理论TRIZ的结合在制造策略中的应用,等为了使得通过TRIZ发明原理来查找专利方便，一个基于TRIZ的发明原理专家系统是必须的，文中通过对40个发明原理进行了分类分析，为进行理论的快速分类提供了方向；Hsiang一 Tang chang提出了解决生态创新的矛盾矩阵来解决技术和环境冲突，并在此基础上开发了CAD软件系统；Deniscavalluccil

12、等基于TRIZ提出了一种新的解决问题的理论方法，并且总结了该创新方法的优势和局限性。现在TRIZ不仅仅在欧美国家流行，我国很多学者已经致力于TRIZ的研究及应用。如河北工业大学的檀润华TRIZ课题组对该理论进行了深入研究并开发了相应的辅助软件。另外，铁道第二勘察设计院的薛晓滨简要地介绍了信息技术的最新成果基于TRIZ的计算机辅助创新技术（CAI），还提出了应用TRIZ指导创新实践的几点启示；许乃尘等,就 TRIZ理论与概念设计进行了多次讲座，阐述了TRIZ理论即发明问题的解决理论，该理论用三个层次来解决不同等级的发明问题。第一个层次是用39个工程参数和40个发明原理组成的解决矛盾矩阵表来求得相

13、应的矛盾解决办法（原理解）；第二层次是用物一场模型和76个标准解，通过分析来得出相应的矛盾解决办法；第三层次是通过科学效应原理来解决高级的发明问题。还介绍了产品技术进化规律、产品技术成熟度的预测以及概念设计方法等；沈阳重型机械技术中心的张维鹏，任云鹏，卢崇绍归纳了基于TRIZ的概念设计过程模型，总结了基于TRIZ的概念设计思想方法与设计实践中的操作程序;郑州大学的聂惠娟，袁峰总结了其应用中存在的难点及不足，提出了智力激励法与TRIZ相结合的创新问题解决模式，并探讨了检核表法与TRIZ发明原理的关系，以利于激发创造性思维，提高问题解决效率；青岛大学的胡艳营等介绍了发明原理与矛盾矩阵的应用；山东大

14、学的高常青以TRIZ通用解为约束，以各种创新方法为基础，建立了可控性思维流程，提供了TRIZ通用解，求特殊解的系统的思维方法;南昌工程学院的余伟伟等，南昌大学的吴国荣，陕西科技大学的任工昌都介绍了TRIZ在概念设计中的应用，并提出了概念设计方案:北京理工大学的刘龙、何永喜分析了如何使用TRIZ创造性的解决工程问题；南京农业大学的顾林，山东建筑大学的韩立芳、张明勤等，山东大学的高常青等，昆明理工大学的王建峰及北京科技大学的石贵龙分别介绍了TRIZ在技术预测、教学工具创新设计、产品创新设计、农业机械装备创新设计、质量机能展开中的应用，华北电力大学的戴庆辉等概括了实际的概念设计中如何把握物一场的侧重

15、点。可见，至今国内外学者对TRIZ理论作了大量的研究，提出了有关TRIZ解决问题的框架模型，并且对TRIZ理论的内容进行扩充，总结了TRIZ理论在工业领域创新概念设计中的应用。TRIZ理论今后的发展趋势主要集中在TRIZ理论本身的完善和进一步拓展新的研究分支两个面，具体体现在以下几点:(1) TRIZ理论是前人知识的总结，如何进一步把它完善，使其逐步从“婴儿期”向“成长期”、“成熟期”进化成为各界关注的焦点和研究的主要内容之一。例如，提出物质一场模型新的适应性更强的符号系统，以便实现多功能产品的创新设计；进一步完善解决技术冲突的39个标准参数、40条解决原理和冲突矩阵，以实现更广范围内的复杂产

16、品创新设计。如上海理工大学的洪浩、顾德仁提出了一种缺矛盾信息的TRIZ创新设计方法，即利用TRIZ方法解决问题时，在缺矛盾讯息导致空矩阵元素情况下的解决方法。(2) 如何合理有效地推广应用TRIZ理论解决技术冲突和矛盾，使其受益面更广。例如，建立面向功能部件的创新设计技术集等，以推动我国功能部件快速发展。(3) TRIZ理论的进一步软件化，并且开发出有针对性的、适合特殊领域、满足特殊用途的系列化软件系统。例如面向汽车开发领域，开发出有利于提高我国汽车产品自主创新能力的软件系统。如平原大学的杜鑫，肖森鑫分析了计算机辅助软件在TRIZ理论的设计过程，从而指导设计人员进行产品创新设计；河北工业大学的

17、张换高、檀润华等利用TRIZ原理开发了基于产品技术成熟度预测技术的专用软件。(4) 进一步拓展TRIZ理论的内涵，尤其是把信息技术、生命科学、社会科学等方面的原理和方法纳人TRIZ理论中。河南机电高等专科学校机徐起贺介绍了TRIZ理论的主要内容、特点及应用情况，为进一步推进其在机械设计领域的研究和应用指明了方向。(5) 将TRIZ理论与其他一些新技术有机集成，从而发挥更大的作用。如中国科学技术大学的李萌的基于DEA和TRIZ理论的产品概念设计方法将DEA方法引入TRIZ应用体系，首先依据TRIZ理论分析顾客需求，选择TRIZ问题解决工具，获得不同的创新方案，然后考虑各种投入要素，利用DEA方法

18、选取最佳方案;同济大学的刘刚提出了一种基于公理设计 （Axi.mat1CDesign）理论与发明问题解决理论TRIZ的集成模型。1.3 研究方法和实践意义TRIZ目前被广泛运用于工程技术领域的创新设计，在其他非技术领域，近年来也发展出各种应用版本，这些研究实践从一定层面证明了其在非技术领域的有效性。软件设计是一门交叉性学科，不单涉及技术领域，还涉及艺术等非技术领域。产品设计非技术领域层面问题是否能通过TRIZ理论解决前人已做出较多研究。产品设计非技术层面的问题怎样通过TRIZ理论得到解决，是本文关注并寻求的主要问题。本文研究的主要目的为：探讨TRIZ理论与产品设计创新的关联性。利用TRIZ理论

19、解决创新问题的思想，结合软件设计创新过程的特点总结利用TRIZ理论辅助产品创新设计，使产品得到理想化的思路、过程模型、操作结合产品设计的实际过程对本文总结的方法进行应用研究。创造方法是产品设计方法学中的重要内容，将TRIZ的理论成果应用于产品设计，是现代产品设计方法及理论的需要。国外对TRIZ理论及实践的研究已经相当普及，而且有相当数量的跨国大型制造企业通过引入TRIZ理论获得了商业上的成功，总结这些研究成果和成功应用经验，将之运用于产品设计领域，有利于拓展TRIZ理论应用领域的范围，并且为软件设计提供一种有效的指导方法。可以预见，TRIZ理论的逐步推广及应用将是中国企业设计创新的必经之路和重

20、要途径。中国加入WTO后，中国企业要参与国际市场的竞争，需要装备与国际企业同步的理论武器，相比国外，中国对TRIZ仅限于学术讨论和理论研究，实际应用方面也存在很大差距。中国教育界，高等院校开设有关课程的也仅限于少数几所，更不用说中学、小学，反观俄罗斯、美国等国已经在中、小学生中推广TRIZ教育，这种现象的确值得反思。并且，在中国企业界，该理论也未引起应该的重视，造成即使有理论也无应用环境的尴尬局面，因此，缩短这些差距需要学术界和企业界的共同努力。软件设计创新的过程实际上是一个发现问题、提出问题、解决问题的过程。产品开发中的每一次创新，都是针对问题的解决过程。TRIZ作为世界经典的发明问题解决理

21、论，专门研究创新和概念设计，其核心就是为解决系统进化中的各种冲突。而理想化是TRIZ理论中解决问题的重要途径，许多事实已经证明，理想化思想可以使设计者的思维跳出问题的传统解决方法，在更广泛的空间里寻找最优方案。通过对TRIZ理论中理想化思想的研究，可以有效地支持产品设计创新。本文研究的思路就在于抓住上述线索，在现有国内外对TRIZ应用研究内容的基础上，结合软件设计创新过程的特点，去探讨并总结给予TRIZ理论的软件设计的创新思维模型，资源的分析与利用、创新问题的情景描述，理想化设计的途径等，最后再利用具体的产品设计案例操作对总结的理论进行验证与评估。中间用到的具体研究方法有：文献分析法:通过对文

22、献的研究和分析，对TRIZ理论应用于软件设计中的可行性、TRIZ理论用于创新的基本流程、理想化的相关概念以及软件设计创新的特点和主要流程等理论进行探讨。案例分析法:通过对案例的研究，阐述TRIZ理论中理想化思想的相关原则与软件设计的关联。第二章 发明问题解决理论(TRIZ)TRIZ为俄文TeoriyaResheniyaIzobretatelski肋zadateh的缩写，英文译为The ory of Inventive problem Solving（TLPS），其意义为发明问题的解决理论。1946年，TRIZ之父GS.Altshuller开始了发明创造解决理论的研究工作。在处理世界各国著名的发

23、明专利过程中，他总是考虑这样一个问题:当人们进行发明创造、解决技术难硬时，是否有可遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？答案是肯定的。Altshuller发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预侧产品的未来发展趋势。以后数十年中，Altshuller穷其毕生的精力致力于TRIZ理论的研究和完善。在他的领导下，前苏联的数十家研究机构、大学、企业组成了TRIZ的研究团体，分析了世界近250万件高水平的发明专利，并综合多学科领域的原理和法则后，建

24、立起TRIZ理论体系。2.1 TRIZ的定义国际著名的TRIZ专家Savransky博士给出了TRIZ的如下定义:TIRZ是基于知识的、面向人的发明问题解决系统化方法学。(1) TRIZ是基于知识的方法1 TRIZ是发明问题解决启发式方法的知识。这些知识是从全世界范围内的专利中抽象出来的，TRIZ仅采用为数不多的基于产品进化趋势的客观启发式方法；2 TRIZ大量采用自然科学及工程中的效应知识；3 TRIZ利用出现问题领域的知识。这些知识包括技术本身、相似或相反的技术或过程、环境、发展及进化。(2) TIRZ是面向人的方法TRIZ中的启发式方法是面向设计者的，不是面向机器的。TRIZ理论本身是基

25、于将系统分解为子系统，区分有益及有害功能的实践，这些分解取决于问题及环境软件设计方法，其本身就有随机性。计算机起到支持作用，而不能完全代替设计者，需要为处理这些随机问题的设计者们提供方法与工具。(3) TRIZ是系统化的方法1 在TRIZ中，问题的分析采用了详细的模型，该模型中问题的系统化知识是重要的；2 解决问题的过程是一个系统化的能方便应用己有知识的过程。(4) TRIZ是发明问题解决理论1.为了取得创新解，需要解决设计中的冲突，但解决冲突的某些步骤不知道；2.未知所需要的情况往往可以被虚构的理想解代替；3.通常理想解可通过环境或系统本身的资源获得;4.通常理想解可通过己知的系统进化趋势推

26、断。TRIZ作为一种方法学，在新设计和改进设计的设计初期为设计者提供了过程模型、工具和方法，主要包括产品进化论分析、冲突解决原理、物质一场分析、效应、ARIZ发明问题解决算法等。在本文的设计过程中，采用了TRIZ的发明原理解决设计中技术要求之间的冲突。2.2 TRIZ的基本原理TRIZ是由解决技术问题和实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系。TRIZ的基本原理是:1 企业和科学技术领域中的问题和解决方案是重复出现的；2 企业和科学技术领域的发展变化也是重复出现的；3 高水平的创新活动经常是应用专业领域以外的科学知识。因此技术系统的进化遵循客观的法则群，人们可以应用这些进化法则预测产品的

27、未来发展趋势，把握新产品开发方向。在解决技术问题时，如果不明确应该使用哪些科学原理法则，则很难找到问题的解决对策。TRIZ就是提供解决问题的科学原理并指明解决问翅的探索方向的有效工具。2.3 TRlz主要研究内容TRIZ方法论包含用于问题分析的分析工具、用于系统转换的基于知识的工具和理论基础。TRIZ体系图如图2-1所示。图2-1 TRIZ体系图2.3.1 理论基础一技术进化理论Altshuller发现通过研究发现:任何系统或产品都按生物进化的模式进化，同一代产品进化分为婴儿期、成长期、成熟期、退出期四个阶段。技术系统的进化模式是TRIZ方法论的基础。这些模式包含用于工程系统进化的基本规律，理

28、解这些模式可以增强人们解决问题的能力。这里有八种进化模式，每一种进化模式都包含有子模式或子路线。模式和路线可以描述系统在进化空间的生命曲线，据此，如果当前系统的结构己经给定，就可以可靠地计算或预测出系统进一步的结构。2.3.2 分析工具（1）矛盾分析为了提高产品的市场竞争力，需要不断对产品进行改进设计。当改变某个零部件的设计提高产品某方面的性能时，可能会影响到与这些被改进零部件相关联的零部件，结果可能使产品的另一些方面的性能受到影响。如果这些影响是负面的，则设计出现了冲突(矛盾)。矛盾普遍存在于各种产品的设计中。发明问题的核心是发明冲突并解决冲突。TRIZ中一般把矛盾分为两类，即物理矛盾与技术

29、矛盾。1 物理矛盾:是为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有的一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性。物理冲突是TRIZ需要研究解决的关键问题之一。Altshuller在20世纪70年代提出了11种解决方法:冲突特性的空间分离；冲突特性的时间分离；不同系统或元件与一超系统相连；将系统改为反系统；系统作为一个整体具有特性B，其子系统具有特性B；微观操作为核心的系统；系统中一部分物质的状态交替变化；由于工作条件变化使系统从一种状态向另一种状态过渡；利用状态变化所伴随的现象；用两项的物质代替单项的物质；通过物理作用及化学反应使物质从一种状态过渡到另一种状态。2 技术矛盾:技术矛盾是指一个作用同时

30、导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。通过对250万件专利的详细研究，TRIZ理论提出用39个通用工程参数描述冲突。实际应用中，首先要把组成冲突的双方内部性能用该39个工程参数中的2个来表示，然后在冲突矩阵中找出解决冲突的发明原理。TRIZ中的发明原理是由专门研究人员对不同领域的己有创新成果进行分析、总结，得到的具有普遍意义的经验，这些经验对指导不同领域的产品创新都有重要参考价值。在对全世界专利进行分析研究的基础上，Altshuller等提出了40条发明原理。实践证明这些原理对于指导设计人员的

31、发明创造具有重要的作用。Altshuller的冲突理论似乎是产品创新的灵月一妙药，实际在应用该理论之前的前处理与应用之后的后处理仍然是关键的问题。下图表明了问题求解的全过程。可把上述技术冲突解决原理具体化为12步:定义待设计系统的名称；确定待设计系统的主要功能；列出待设计系统的关键子系统、各种辅助功能；对待设计系统的操作进行描述；确定待设计系统应改善的特性、应该消除的特性；将涉及到的参数要按标准的39个工程参数重新描述；对技术冲突进行描述:如果某一工程参数要得到改善，将导致那些参数恶化；对技术冲突进行另一种描述:假如降低参数恶化的程度，要改善参数将被削弱，或另一恶化参数被加强；在冲突矩阵中由冲

32、突双方确定相应的矩阵元素；由上述元素确定可用发明原理；将所确定的原理应用于设计者的问题；找到、评价并完善概念设计及后续的设计。通常所选定的发明原理多于一个，这说明前人已用这几个原理解决了一些特定的技术冲突。这些原理仅仅表明解的可能方向，即应用这些原理过滤掉了很多不太可能的解的方向。尽可能将所选定的每条原理都用到待设计过程中去，不要拒绝采用推荐的任何原理。假如所有可能的解都不满足要求，对冲突重新定义并求解3 48个特征参数：TRIZ理论提出用通用工程参数描述冲突。当今世界科学技术的一个重要转变是，当工程师解决问题的时候，需要考虑的事物或因素的数量很明显的增加了，如兼容性、安全性等因素。为此，随着

33、TRIZ理论的发展，原始矛盾矩阵的39个参数，已经增加到了48个。增加的新参数是:信息的数量、功能效率、噪音、有害辐射、兼容性/连接能力、安全性、保险装置、美学和控制复杂度九个参数。这九个新增加的参数，己经在专利库中找出足够的例子，这些例子是用这九个新增加的改善的参数/恶化的参数来描述的问题，并且找出了解决这些新问题的原理。48个通用参数如表2-1所示。表2-1 48个通用参数序号名称序号名称序号名称1运动物体的重量17静物消耗能量33兼容性或连通性2静止物体的重量18功率34易用性3运动物体的长度19张力/压力35可靠性4静止物体的长度20强度36可修复性5运动物体的面积21结构的稳定性37

34、安全性6静止物体的面积22温度38易受伤性7运动物体的体积23光照度39美观8静止物体的体积24运行效率40外来有害因素9形状25物质浪费41制造能力10物质的量26时间浪费42制造精度/连贯性11信息的数量27能量浪费43自动化水平12动物作用时间28信息遗漏44生产率/生产力13静物作用时间29噪音45系统复杂性14速度30有害的散发46控制复杂性15力/力矩31有害的副作用47测量能力16动物消耗能量32适用性48测量精度 4 原始矛盾矩阵与新矛盾矩阵:原始矛盾矩阵为一个40x40的矩阵，其中第一行为恶化的特征参数，第一列为改善的特征参数。除第一行与第一列之外，其余39行与39列形成一矩

35、阵，每个矩阵元素表示恶化特征和改善特征对应的原理解序号，如表2-2所示。应用过程为:首先从第一列中选取希望改善的特征参数序号，再从第一行中选取随之恶化的特征参数序号，两序号在对应行与列的交叉处确定一确定矩阵元素，该元素所给出的数字为推荐采用的解决原理序号，如选择参数2静止物体的质量作为改善的技术参数，选择参数4静止物体的长度作为恶化的技术参数。在参数2和参数4的交叉处得出的解决原理为10，1，29，35。即原理10:预置动作;原理1:分割;原理29:气体力学和水力学;原理35:参数变化。则这些创新原理就可以作为解决冲突的方法指导。 表2-2 原始矛盾矩阵恶化参 数希望改 善的参数1234539

36、115，8，29，3429，17，38，3435，3，24，37210，1，29，351，28，15，35315，8，29，3415，17，414，4，28，29435，28，40，2930，14，7，2652，17，29，414，15，18，410，26，34，23935，26，24，3728，27，15，318，4，28，3830，7，14，2610，26，34，31新的矛盾矩阵和原始矩阵不同的是，它是一个49x49的矩阵，包含原始的39个参数和9个新参数（具体见48个特征参数），行与列的交叉处的创新原理也相应增加。如原始矩阵1号参数和2号参数交叉处没有推荐原理，而新矩阵添加了推荐原理。如

37、图2-3所示。由此可以看出，新矩阵相对于原始矩阵而言，由于通用参数的增加，其应用范围更加广泛。并且，相应推荐原理的增加，给设计者更多的指导，开阔了设计者的思路。表2-3 新矛盾矩阵恶化的参数希望改善的参数123454813，19，35，40，1，26，217，15，8，35，29，34，4015，17，28，12，35，29，3028，17，29，35，1，31，428，26，35，10，2，37235，3，40，2，31，1，2617，4，30，35，3，517，35，9，31，13，3，517，3，30，7，3，54，1426，28，18，37，4，3331，4，17，15，34，8，29

38、，301，2，17，15，30，4，51，17，15，24，13，3015，17，4，14，1，29，30，3510，32，1，37，28，39435，30，31，8，28，29，40，135，31，40，2，28，29，4，33，1，4，19，17，353，4，19，17，35，128，10，26，3，30，24531，17，3，4，1，18，40，14，3017，15，3，31，2，4，29，114，15，4，18，1，17，30，1314，17，15，4，133，32，26，25，1，10，374835，26，32，1，12，8，2526，25，1，35，8，12，105，26，28，1

39、，10，2426，28，10，24，3，3226，24，5，3，2，8，35，10（2） 物质一场分析Altshuller对发明问题解决理论的供献之一是提出了功能的物质一场 （substance-field）描述方法与模型。物场分析法是用来分析和现存技术系统有关的模型性问题。它通过使用符号来表达技术系统变换的建模技术，通过建立系统内问题的模型，正确的描述系统内的问题。其原理为，所有的功能都可分解为两种物质及一种场，即一种功能由两种物质及一种场的三元件组成。产品是功能的一种实现，因此，可用物质一场分析产品的功能，其模型如图2-2所示。图2-2物质场模型通常构造模型有以下四步:1 识别元件；2 构

40、建模型；3 从76个标准解中选择一个恰当的解；4 进一步发展这个解，以支持获得的解决方案。(3) ARIZ算法（Algorithm Inventive-Problem solving）称为发明问题解决算法，是TRIZ的一主要工具，该算法采用一套逻辑过程逐步将初始问题程式化。该算法特别强调冲突与理想解的程式化，一方面技术系统向理想解的方向进化，另一方面如果一个技术问题存在冲突需要克服，该问题就变成一个创新问题。应用TRIZ取得成功的关键在于没有理解问题的本质前，要不断地对问题进行细化，一直到确定了物理冲突。TRIZ认为，一个问题解决的困难程度取决于对该问题的描述或程式化方法，描述得越清楚，问题的

41、解就越容易找到。TRIZ中，发明问题求解的过程是对问题不断地描述、不断地程式化的过程。经过这一过程，初始问题最根本的冲突被清楚地暴露出来，能否求解已很清楚，如果已有的知识能用于该问题则有解，如果已有的知识不能解决该问题则无解，需等待自然科学或技术的进一步发展。该过程是靠ARIZ算法实现的。TRIZ中冲突的消除有强大的效应知识库的支持。效应知识库包括物理的、化学的、几何的等效应。作为一种规则，经过分析与效应的应用后问题仍无解，则认为初始问题定义有误，需对问题进行更一般化的定义。TRIZ解决发明问题的一般步骤为:1 选择问题。寻找迂回问题，确定最终要解决原问题还是迂回问题。2 建立问题模型。将普通

42、问题变成有一个矛盾对的合乎规则的形式，写出问题模式的标准表述。3 分析问题模式。选出易于改变的要素，写出理想的标准表述。4 消除物理矛盾。利用典型问题模式表与物一场转换表将物理矛盾转化为技术矛盾。然后用技术矛盾的发明原理，得到验证答案。5 初步评价所得到的解决方案。6 发展所得到的答案。确定系统应该怎样变化，有无新用途，能否利用它解决其他问题。7 分析解决进程。比较实际解决进程与理论解决进程，比较所得答案与表中给定的答案，如果有偏离，记录下来。简化的TRIZ步骤如图2-3所示。图2-3 ARIZ流程综上所述，由于TRIZ将产品创新的核心与产生新的工作原理过程具体化，并提出了规则、算法与发明创造原理供设计人员使用，它己经成为一种较完善的创新设计理论。(4) 需求功能分析功能分析的目的是从完成功能的角度而不是从技术的角度分析系统、子系统、部件。对系统、子系统、组件进行功能分析，确定它们之间的功能关系，划分