方 迪，李 博，楊洪澤，戰(zhàn) 麗，王 勇

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

0 引言

TRIZ理論是近些年來國際上認可的創(chuàng)新設計理論和方法，廣泛應用于產(chǎn)品創(chuàng)新領域并取得了較好的效果。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)設計專業(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)設計教育雖然取得了長足的進步，但在發(fā)展中也存在著不少的問題。本文對TRIZ理論的內(nèi)容和特點進行了闡述。結合目前工業(yè)設計專業(yè)人才培養(yǎng)的情況，探索將TRIZ理論應用于工業(yè)設計人才的培養(yǎng)中。

1 TRIZ理論的內(nèi)容和特點

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理論由俄國學者根里奇阿奇舒勒于1946年最先提出，經(jīng)過對幾百萬份專利，包括對一些科技文獻的分析、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方面的內(nèi)容：①創(chuàng)新思維方法與問題分析方法；②技術系統(tǒng)進化法則；③技術矛盾解決原理；④創(chuàng)新問題標準解法；⑤發(fā)明問題解決算法；⑥基于物理、化學、幾何學等工程學原理而構建的效應庫。

TRIZ理論的特點可以歸結為，技術系統(tǒng)進化過程不是隨機的，是有客觀規(guī)律可遵循的，這種規(guī)律在不同領域中反復出現(xiàn)。①無論是一個簡單產(chǎn)品還是復雜的技術系統(tǒng)，其核心技術的發(fā)展都是遵循著客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客觀的進化規(guī)律和模式；②各種技術矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力；③技術系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用盡量少的資源實現(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)實際問題的成熟的理論和方法體系。經(jīng)過實踐的檢驗，應用領域也從工程技術領域擴展到管理和社會等方面?，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)，都是依靠應用TRIZ理論取得巨大成功的典范。

2 TRIZ理論適合工業(yè)設計領域的應用

2.1 工業(yè)設計是工業(yè)化的產(chǎn)物

工業(yè)設計真正為人們所認識和發(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)設計是指對以工業(yè)手段生產(chǎn)的產(chǎn)品所進行的規(guī)劃與設計，使之與使用的人之間取得最佳匹配的創(chuàng)造性活動。工業(yè)設計必須是一種創(chuàng)造性活動。工業(yè)設計的性質(zhì)決定了它是一門覆蓋面很廣的科學，涉足了眾多學科的研究領域。工業(yè)設計是工業(yè)化的產(chǎn)物。

2.2 TRIZ理論也是工業(yè)化的結果

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出色的工程師，他在14歲時，就有了他的第—個發(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、更高級別的發(fā)明。于是他和所帶領的團隊開始分析大量的技術專利，TRIZ理論的基礎是專利分析，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代的技術總結，因此可以說TRIZ理論是工業(yè)化的結果。

2.3 工業(yè)設計專業(yè)更適合運用TRIZ理論

從以上論述可以看出TRIZ理論和工業(yè)設計都是工業(yè)化的產(chǎn)物，兩者存在著非常密切的關系。工業(yè)設計發(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)設計的主題，TRIZ理論作為創(chuàng)新設計有效的方法為工業(yè)設計提供有效地工具。由于TRIZ理論源于大量的科學技術的統(tǒng)計，因此和其他創(chuàng)新方法相比邏輯性更強，更適合工科方向的工業(yè)設計運用。

3 將TRIZ理論應用于工業(yè)設計教學中的研究

工業(yè)設計教育目前在我國主要分為兩類，主要是藝術院校和工科院校下設的工業(yè)設計專業(yè)。在培養(yǎng)的方式上，藝術院校下設的工業(yè)設計專業(yè)往往強調(diào) “藝術設計”；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類課程的培養(yǎng)方法。本文重點研究工科院校下設的工業(yè)設計專業(yè)人才培養(yǎng)的問題。

3.1 目前工業(yè)設計專業(yè)人才培養(yǎng)的基本情況和問題

工業(yè)設計專業(yè)培養(yǎng)具備工業(yè)設計的基礎理論、專業(yè)知識與應用能力，旨在使學生成為面向企業(yè)、專業(yè)設計部門、科研事業(yè)單位從事工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設計與開發(fā)、實施與管理及其相關工作的應用型專門設計人才。主干課程主要有設計素描與速寫、造型設計基礎、造型材料與工藝、模型制作、機械設計基礎、人機工程學、工業(yè)設計方法學、設計心理學、計算機輔助工業(yè)設計、產(chǎn)品設計等。主要實踐性教學環(huán)節(jié)有材料工藝實習、電工電子實習、生產(chǎn)實習、專業(yè)實習、產(chǎn)品設計課程設計、畢業(yè)設計等。目前存在的主要問題是：①工科類課程和藝術類課程的設置雖然比較全面，但相互之間聯(lián)系和有機融合不夠，這里面包括課程大綱的制定、課程間的關聯(lián)等；②工科院校下設的工業(yè)設計專業(yè)招收的學生都是理工科招生，往往邏輯思維較強，形象思維相對較弱對于藝術類課程的深入理解往往有一定的難度，對于兩類課程的有機融合也有適應過程；③由此導致課程開設的效果不明顯，應用型本科人才應具有的核心能力難以達到較高要求。

3.2 將TRIZ理論應用于工業(yè)設計教學中的研究

（1）在人才培養(yǎng)方案中引入TRIZ理論教育。首先是在工業(yè)設計的教學中要開設工業(yè)設計方法學這門課程，作為工業(yè)設計的專業(yè)必修課具有較為重要的作用，在課程中講授了很多設計方法，比如，暢談會議、特性列舉法、類比法、組合法和逆向思維法。對于學生較為系統(tǒng)的掌握工業(yè)設計的基本方法很重要。TRIZ理論作為創(chuàng)新理論的一種可以引入此門課程。通過實踐發(fā)現(xiàn)對于工科的工業(yè)設計學生而言TRIZ理論相對于其他創(chuàng)新理論更適合。例如TRIZ理論中應用矛盾矩陣解決問題的步驟為：首先對涉及的問題進行描述，稱之為問題描述。第二步對上述問題描述進行簡化，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矛盾。定義技術矛盾的準確率直接影響創(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？四是定義技術矛盾的兩個參數(shù)，一個是改善的參數(shù)，另一個是惡化的參數(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，對上述問題的解決方案進行檢驗，列出正面和負面的效應。具體見圖1。這種創(chuàng)新思維更適合于工科工業(yè)設計的學生。其次，在工業(yè)設計專業(yè)高年級的教學中針對系統(tǒng)設計、開發(fā)設計和相關課程設計及快題設計等均可運用。在課程設計和快題設計中，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，思路清晰，可操作性強，便于工科的工業(yè)設計專業(yè)學生應用于產(chǎn)品設計中。

圖1 技術矛盾解決原理及解決問題的步驟

（2）TRIZ理論在工業(yè)設計教學中具體應用的幾個方面。一方面是技術系統(tǒng)預測可用于工業(yè)設計教學中的概念設計：TRIZ進化理論是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)容包括技術成熟度預測、提高理想度法則、組成系統(tǒng)的完整性法則等。其中技術成熟度的預測可以根據(jù)技術成熟曲線對產(chǎn)品和技術進行預測。技術成熟度預測指系統(tǒng)的主要參數(shù)或性能的變化是依賴發(fā)展時期呈S 曲線形式進化。技術系統(tǒng)的進化要經(jīng)歷嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期四個階段,這些階段組成了產(chǎn)品的技術生命周期。某一產(chǎn)品在該類產(chǎn)品進化過程中所處的階段就是該產(chǎn)品的技術成熟度,確定產(chǎn)品在S 曲線上的位置是TRIZ理論中技術進化理論研究的重要內(nèi)容。工業(yè)設計中產(chǎn)品設計中的概念設計實際上也是基于對現(xiàn)有技術和產(chǎn)品的認識上對未來技術和產(chǎn)品的預測開發(fā)。因此TRIZ理論的技術系統(tǒng)預測可以用于工業(yè)設計中的概念設計。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)新設計思路更加開闊考慮問題更加嚴謹全面：TRIZ理論的另一個重要內(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暴法、優(yōu)缺點法等，這些方法的特點是發(fā)散性強，這既是優(yōu)點也是缺點。TRIZ理論的創(chuàng)新思維則不同，它是在遵循客觀規(guī)律的基礎上，引導思考者沿著一定的維度來進行發(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)”三個層面；從時間上發(fā)散，有三個系統(tǒng)層面的 “過去、現(xiàn)在、將來”的三種時態(tài)；在宏觀到微觀之間往復發(fā)散，我們可以在尺寸、成本、資源等多個維度上，從零到無窮大來進行發(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)散思考的過程中結果過于散亂無序、難以收斂到有效解集的缺點，提高創(chuàng)新思維的效率。工業(yè)設計的核心思想是創(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)設計的產(chǎn)品創(chuàng)新提供一種方法。同時技術矛盾和物理解決原理為工業(yè)設計專業(yè)開展產(chǎn)品創(chuàng)新提供方法。根里奇阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)工程領域中的很多參數(shù)往往都可以由39個工程參數(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個創(chuàng)新原理，針對具體的技術矛盾，可以歸結技術參數(shù)基于創(chuàng)新原理、結合工程實際尋求具體的解決方案。技術矛盾解決原理為工業(yè)設計專業(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)設計專業(yè)使用。最后是效應庫為現(xiàn)有產(chǎn)品的開發(fā)提供新的檢索平臺：傳統(tǒng)的科學效應多為按照其所屬領域進行研究，側重于效應的內(nèi)容、和屬性等方面的說明。由于使用者對自身領域之外的知識通常具有相當?shù)木窒扌裕斐闪诵阉鞯睦щy。TRIZ理論中按照從技術目標到實現(xiàn)方法的方式組織效應庫便于使用者對效應的應用。迄今為止，研究人員已經(jīng)總結了近萬個效應，由于計算機技術的應用，TRIZ理論的效應庫得到了廣泛的應用。

4 結論

本文在闡述TRIZ理論和工業(yè)設計關系的基礎上，針對工業(yè)設計專業(yè)的特點，通過對TRIZ理論在工業(yè)設計人才培養(yǎng)中的作用進行研究，培養(yǎng)富有特色的且符合社會實際需求的工業(yè)設計專業(yè)人才（本文為黑龍江省新世紀高等教育教學改革工程項目資助）。

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

[2]趙敏，史曉凌，段海波.TRIZ入門及實踐[M].北京:科學出版社，2009.