方 迪，李 博，楊洪澤，戰(zhàn) 麗，王 勇

（1.東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040）

0 引言

TRIZ理論是近些年來國際上認(rèn)可的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論和方法，廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品創(chuàng)新領(lǐng)域并取得了較好的效果。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)也越來越受到企業(yè)，尤其是產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的重視。我國的工業(yè)設(shè)計(jì)教育雖然取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但在發(fā)展中也存在著不少的問題。本文對(duì)TRIZ理論的內(nèi)容和特點(diǎn)進(jìn)行了闡述。結(jié)合目前工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)的情況，探索將TRIZ理論應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)中。

1 TRIZ理論的內(nèi)容和特點(diǎn)

TRIZ是俄文的英文音譯的縮寫，其英文全稱是Theory of the Solution of Inventive Problems（發(fā)明問題解決理論）。TRIZ理論由俄國學(xué)者根里奇阿奇舒勒于1946年最先提出，經(jīng)過對(duì)幾百萬份專利，包括對(duì)一些科技文獻(xiàn)的分析、歸納、整理，最終發(fā)現(xiàn)了解決發(fā)明創(chuàng)新問題背后所依據(jù)、遵循的一些理論和方法。TRIZ理論體系龐大，包括了諸多內(nèi)容，而且還在不斷發(fā)展完善中。

從目前來看，TRIZ理論的主要可以歸納為以下六個(gè)方面的內(nèi)容：①創(chuàng)新思維方法與問題分析方法；②技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則；③技術(shù)矛盾解決原理；④創(chuàng)新問題標(biāo)準(zhǔn)解法；⑤發(fā)明問題解決算法；⑥基于物理、化學(xué)、幾何學(xué)等工程學(xué)原理而構(gòu)建的效應(yīng)庫。

TRIZ理論的特點(diǎn)可以歸結(jié)為，技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化過程不是隨機(jī)的，是有客觀規(guī)律可遵循的，這種規(guī)律在不同領(lǐng)域中反復(fù)出現(xiàn)。①無論是一個(gè)簡(jiǎn)單產(chǎn)品還是復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，其核心技術(shù)的發(fā)展都是遵循著客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客觀的進(jìn)化規(guī)律和模式；②各種技術(shù)矛盾的不斷解決是推動(dòng)這種進(jìn)化過程的動(dòng)力；③技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用盡量少的資源實(shí)現(xiàn)盡量多的功能[1]。

TRIZ理論已成為一套解決新產(chǎn)品研發(fā)實(shí)際問題的成熟的理論和方法體系。經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)，應(yīng)用領(lǐng)域也從工程技術(shù)領(lǐng)域擴(kuò)展到管理和社會(huì)等方面?，F(xiàn)在該理論在西方工業(yè)國家受到了極大的重視，它的研究與實(shí)踐迅速的普及和發(fā)展，已為眾多知名企業(yè)取得了重大的效益。眾多快速發(fā)展中的創(chuàng)新行型企業(yè)，都是依靠應(yīng)用TRIZ理論取得巨大成功的典范。

2 TRIZ理論適合工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 工業(yè)設(shè)計(jì)是工業(yè)化的產(chǎn)物

工業(yè)設(shè)計(jì)真正為人們所認(rèn)識(shí)和發(fā)揮作用是在工業(yè)革命爆發(fā)之后，以工業(yè)化大批量生產(chǎn)為條件發(fā)展起來的。最初的工業(yè)設(shè)計(jì)是指對(duì)以工業(yè)手段生產(chǎn)的產(chǎn)品所進(jìn)行的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，使之與使用的人之間取得最佳匹配的創(chuàng)造性活動(dòng)。工業(yè)設(shè)計(jì)必須是一種創(chuàng)造性活動(dòng)。工業(yè)設(shè)計(jì)的性質(zhì)決定了它是一門覆蓋面很廣的科學(xué)，涉足了眾多學(xué)科的研究領(lǐng)域。工業(yè)設(shè)計(jì)是工業(yè)化的產(chǎn)物。

2.2 TRIZ理論也是工業(yè)化的結(jié)果

從TRIZ理論的產(chǎn)生和發(fā)展可以看出TRIZ理論是工業(yè)化的產(chǎn)物，根里奇阿奇舒勒首先是一個(gè)出色的工程師，他在14歲時(shí)，就有了他的第—個(gè)發(fā)明——水下呼吸器，此后不久，他發(fā)現(xiàn)發(fā)明是有—定的規(guī)律的，掌握了這種規(guī)律有助于做出更多、更高級(jí)別的發(fā)明。于是他和所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)開始分析大量的技術(shù)專利，TRIZ理論的基礎(chǔ)是專利分析，這些專利都是前蘇聯(lián)在高速工業(yè)需求的高技能型人才培化時(shí)代的技術(shù)總結(jié)，因此可以說TRIZ理論是工業(yè)化的結(jié)果。

2.3 工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)更適合運(yùn)用TRIZ理論

從以上論述可以看出TRIZ理論和工業(yè)設(shè)計(jì)都是工業(yè)化的產(chǎn)物，兩者存在著非常密切的關(guān)系。工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展到今天已經(jīng)和最初有很大的變化，但創(chuàng)新仍然是工業(yè)設(shè)計(jì)的主題，TRIZ理論作為創(chuàng)新設(shè)計(jì)有效的方法為工業(yè)設(shè)計(jì)提供有效地工具。由于TRIZ理論源于大量的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)計(jì)，因此和其他創(chuàng)新方法相比邏輯性更強(qiáng)，更適合工科方向的工業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用。

3 將TRIZ理論應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中的研究

工業(yè)設(shè)計(jì)教育目前在我國主要分為兩類，主要是藝術(shù)院校和工科院校下設(shè)的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)。在培養(yǎng)的方式上，藝術(shù)院校下設(shè)的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)往往強(qiáng)調(diào) “藝術(shù)設(shè)計(jì)”；工科院校則較多地采用在培養(yǎng)方案中既有工科類課程也有藝術(shù)類課程的培養(yǎng)方法。本文重點(diǎn)研究工科院校下設(shè)的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)的問題。

3.1 目前工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)的基本情況和問題

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)培養(yǎng)具備工業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)與應(yīng)用能力，旨在使學(xué)生成為面向企業(yè)、專業(yè)設(shè)計(jì)部門、科研事業(yè)單位從事工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與開發(fā)、實(shí)施與管理及其相關(guān)工作的應(yīng)用型專門設(shè)計(jì)人才。主干課程主要有設(shè)計(jì)素描與速寫、造型設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、造型材料與工藝、模型制作、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、人機(jī)工程學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)方法學(xué)、設(shè)計(jì)心理學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等。主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)有材料工藝實(shí)習(xí)、電工電子實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、專業(yè)實(shí)習(xí)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。目前存在的主要問題是：①工科類課程和藝術(shù)類課程的設(shè)置雖然比較全面，但相互之間聯(lián)系和有機(jī)融合不夠，這里面包括課程大綱的制定、課程間的關(guān)聯(lián)等；②工科院校下設(shè)的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)招收的學(xué)生都是理工科招生，往往邏輯思維較強(qiáng)，形象思維相對(duì)較弱對(duì)于藝術(shù)類課程的深入理解往往有一定的難度，對(duì)于兩類課程的有機(jī)融合也有適應(yīng)過程；③由此導(dǎo)致課程開設(shè)的效果不明顯，應(yīng)用型本科人才應(yīng)具有的核心能力難以達(dá)到較高要求。

3.2 將TRIZ理論應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中的研究

（1）在人才培養(yǎng)方案中引入TRIZ理論教育。首先是在工業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)中要開設(shè)工業(yè)設(shè)計(jì)方法學(xué)這門課程，作為工業(yè)設(shè)計(jì)的專業(yè)必修課具有較為重要的作用，在課程中講授了很多設(shè)計(jì)方法，比如，暢談會(huì)議、特性列舉法、類比法、組合法和逆向思維法。對(duì)于學(xué)生較為系統(tǒng)的掌握工業(yè)設(shè)計(jì)的基本方法很重要。TRIZ理論作為創(chuàng)新理論的一種可以引入此門課程。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)對(duì)于工科的工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生而言TRIZ理論相對(duì)于其他創(chuàng)新理論更適合。例如TRIZ理論中應(yīng)用矛盾矩陣解決問題的步驟為：首先對(duì)涉及的問題進(jìn)行描述，稱之為問題描述。第二步對(duì)上述問題描述進(jìn)行簡(jiǎn)化，提出理想的模型，稱之為理想化模型的建立。第三步在上述分析過程中定義技術(shù)矛盾。定義技術(shù)矛盾的準(zhǔn)確率直接影響創(chuàng)新原理可用與否的效率。一是明確要解決的問題是什么？二是現(xiàn)在的什么解決方案？三是現(xiàn)有解決方案有什么問題？四是定義技術(shù)矛盾的兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是改善的參數(shù)，另一個(gè)是惡化的參數(shù)。第四步，利用矛盾矩陣表查找創(chuàng)新原理。第五步，結(jié)合具體情況選定最終的創(chuàng)新原理，并提出解決方案。第六步，對(duì)上述問題的解決方案進(jìn)行檢驗(yàn)，列出正面和負(fù)面的效應(yīng)。具體見圖1。這種創(chuàng)新思維更適合于工科工業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生。其次，在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)高年級(jí)的教學(xué)中針對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)設(shè)計(jì)和相關(guān)課程設(shè)計(jì)及快題設(shè)計(jì)等均可運(yùn)用。在課程設(shè)計(jì)和快題設(shè)計(jì)中，較好的創(chuàng)意和較高的表現(xiàn)效果都很重要，TRIZ理論作為工業(yè)化的產(chǎn)物，理論性較強(qiáng)，思路清晰，可操作性強(qiáng)，便于工科的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。

圖1 技術(shù)矛盾解決原理及解決問題的步驟

（2）TRIZ理論在工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中具體應(yīng)用的幾個(gè)方面。一方面是技術(shù)系統(tǒng)預(yù)測(cè)可用于工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中的概念設(shè)計(jì)：TRIZ進(jìn)化理論是TRIZ理論的重要組成部分，也是TRIZ理論中重要的問題解決工具。其主要內(nèi)容包括技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)、提高理想度法則、組成系統(tǒng)的完整性法則等。其中技術(shù)成熟度的預(yù)測(cè)可以根據(jù)技術(shù)成熟曲線對(duì)產(chǎn)品和技術(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)指系統(tǒng)的主要參數(shù)或性能的變化是依賴發(fā)展時(shí)期呈S 曲線形式進(jìn)化。技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化要經(jīng)歷嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期和衰退期四個(gè)階段,這些階段組成了產(chǎn)品的技術(shù)生命周期。某一產(chǎn)品在該類產(chǎn)品進(jìn)化過程中所處的階段就是該產(chǎn)品的技術(shù)成熟度,確定產(chǎn)品在S 曲線上的位置是TRIZ理論中技術(shù)進(jìn)化理論研究的重要內(nèi)容。工業(yè)設(shè)計(jì)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)實(shí)際上也是基于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)上對(duì)未來技術(shù)和產(chǎn)品的預(yù)測(cè)開發(fā)。因此TRIZ理論的技術(shù)系統(tǒng)預(yù)測(cè)可以用于工業(yè)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)。另一方面是創(chuàng)新思維方法與問題分析方法使產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路更加開闊考慮問題更加嚴(yán)謹(jǐn)全面：TRIZ理論的另一個(gè)重要內(nèi)容是創(chuàng)新思維方法與問題分析方法。說到創(chuàng)新思維的方法人們馬上想到頭腦風(fēng)暴法、優(yōu)缺點(diǎn)法等，這些方法的特點(diǎn)是發(fā)散性強(qiáng)，這既是優(yōu)點(diǎn)也是缺點(diǎn)。TRIZ理論的創(chuàng)新思維則不同，它是在遵循客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)思考者沿著一定的維度來進(jìn)行發(fā)散思考。例如，從系統(tǒng)層面上發(fā)散，TRIZ理論有 “超系統(tǒng)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)”三個(gè)層面；從時(shí)間上發(fā)散，有三個(gè)系統(tǒng)層面的 “過去、現(xiàn)在、將來”的三種時(shí)態(tài)；在宏觀到微觀之間往復(fù)發(fā)散，我們可以在尺寸、成本、資源等多個(gè)維度上，從零到無窮大來進(jìn)行發(fā)散思考；還可以有抽取意向天開想法中有效成分的 “金魚法”，有化整為零的“小人法”等[2]?；赥RIZ理論的發(fā)散思維，有效地避免了在發(fā)散思考的過程中結(jié)果過于散亂無序、難以收斂到有效解集的缺點(diǎn)，提高創(chuàng)新思維的效率。工業(yè)設(shè)計(jì)的核心思想是創(chuàng)新，TRIZ理論中的創(chuàng)新思維方法與問題分析方法為工業(yè)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品創(chuàng)新提供一種方法。同時(shí)技術(shù)矛盾和物理解決原理為工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)開展產(chǎn)品創(chuàng)新提供方法。根里奇阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)工程領(lǐng)域中的很多參數(shù)往往都可以由39個(gè)工程參數(shù)表述，不同的發(fā)明創(chuàng)造往往遵循共同的規(guī)律可以將這些共同的規(guī)律歸納成40個(gè)創(chuàng)新原理，針對(duì)具體的技術(shù)矛盾，可以歸結(jié)技術(shù)參數(shù)基于創(chuàng)新原理、結(jié)合工程實(shí)際尋求具體的解決方案。技術(shù)矛盾解決原理為工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)開展產(chǎn)品創(chuàng)新提供方法，特別適合工科方向的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)使用。最后是效應(yīng)庫為現(xiàn)有產(chǎn)品的開發(fā)提供新的檢索平臺(tái)：傳統(tǒng)的科學(xué)效應(yīng)多為按照其所屬領(lǐng)域進(jìn)行研究，側(cè)重于效應(yīng)的內(nèi)容、和屬性等方面的說明。由于使用者對(duì)自身領(lǐng)域之外的知識(shí)通常具有相當(dāng)?shù)木窒扌?，造成了效?yīng)搜索的困難。TRIZ理論中按照從技術(shù)目標(biāo)到實(shí)現(xiàn)方法的方式組織效應(yīng)庫便于使用者對(duì)效應(yīng)的應(yīng)用。迄今為止，研究人員已經(jīng)總結(jié)了近萬個(gè)效應(yīng)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，TRIZ理論的效應(yīng)庫得到了廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)論

本文在闡述TRIZ理論和工業(yè)設(shè)計(jì)關(guān)系的基礎(chǔ)上，針對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的特點(diǎn)，通過對(duì)TRIZ理論在工業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)中的作用進(jìn)行研究，培養(yǎng)富有特色的且符合社會(huì)實(shí)際需求的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)人才（本文為黑龍江省新世紀(jì)高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目資助）。

[1]王亮申，等.TRIZ創(chuàng)新理論與應(yīng)用原理[M].北京:科學(xué)出版社，2010.

[2]趙敏，史曉凌，段海波.TRIZ入門及實(shí)踐[M].北京:科學(xué)出版社，2009.