TRIZ理論中為克服在創(chuàng)新和發(fā)明過程中存在的思維慣性，阿奇舒勒構(gòu)建了九屏幕圖、小人法、最終理想解、金魚法和STC算子五種方法。文章將圍繞STC算子法的解題思路、解題流程及注意事項等方面展開討論，旨在幫助TRIZ應(yīng)用者更好地克服思維慣性，解決技術(shù)問題。

一、STC算子概述

STC算子法是一種非常簡單的工具，通過極限思考方式想象系統(tǒng)，將尺寸、時間和成本因素進行一系列變化的思維實驗，用來打破思維定勢。STC的含義分別是：S—尺寸、T—時間、C—成本，從尺寸、時間和成本三個方面的參數(shù)變化來改變原有的問題。通常工程師在解決技術(shù)問題時對系統(tǒng)已非常了解和熟悉，一般對研究對象有一種“定型”的認識和理解，而這種“定型”的特性在時間、空間和資金方面尤為突出。此種“定型”會在工程師的思維中建立心理障礙，從而妨礙工程師清晰、客觀地認識所研究的對象。這種障礙對工程師的影響表現(xiàn)在：一是工程師所建立的思維結(jié)構(gòu)可能與所解決問題的方法相差甚遠；二是這種心理障礙會主觀地過濾掉某些“所謂的與技術(shù)問題無關(guān)，但實際上非常重要的信息”，并在此基礎(chǔ)上加入“某些與技術(shù)問題實際上無關(guān)的信息，而又被工程師主觀地認為很重要的信息”，造成了解決問題的思路和尋找可利用的資源時走上了一條“不歸路”。

應(yīng)用STC算子的目的：一是克服長期由于思維慣性產(chǎn)生的心理障礙，打破原有的思維束縛，將客觀對象由“習(xí)慣”概念變?yōu)椤胺橇?xí)慣”[1]概念，在很多時候，問題的成功解決取決于如何動搖和摧毀原有的系統(tǒng)以及對原有系統(tǒng)的認識；二是通過尺寸、時間和成本三個緯度的分析，迅速發(fā)現(xiàn)對研究對象最初認識的誤差；三是通過認識誤差的分析，重新定位、界定研究對象，使“熟悉”的對象陌生化；四是用STC算子思考后，可以在分析問題的過程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的技術(shù)矛盾或物理矛盾，以便在后續(xù)的解題過程中予以解決，很多時候改變原來的思路就可以找到問題的解決方案。

二、STC算子思考問題的流程

STC算子法就是對一個系統(tǒng)自身不同特性（尺寸、時間、成本）單獨考慮，而不考慮其他的兩個或多個因素。一個產(chǎn)品或技術(shù)系統(tǒng)通常由多個因素構(gòu)成，單一考慮相應(yīng)因素會得出意想不到的想法和方向。

1.STC算子思考問題的流程

應(yīng)用STC算子通常按照下列步驟進行分析。需要注意的是尺寸、成本和時間的內(nèi)涵。尺寸：一般可以考慮研究對象的三個維度，即長、寬、高，但尺寸不僅包含上述含義，同時延伸的尺寸還包括溫度、強度、亮度、精度等的大小及變化的方向，它不只是幾何尺寸，而且還包含了可能改變?nèi)魏螀?shù)的尺寸。時間：一般可以考慮是物體完成有用功能所需要的時間、有害功能持續(xù)的時間、動作之間的時間差等。成本：一般可以理解為不僅包括物體本身的成本，也包括物體完成主要功能所需各項輔助操作的成本以及浪費的成本。在最大范圍內(nèi)來改變每一個參數(shù)，只有問題失去物理學(xué)意義才是參數(shù)變化的臨界值。需要逐步地改變參數(shù)的值，以便能夠理解和控制在新條件下問題的物理內(nèi)涵。應(yīng)用STC算子通常按照下列步驟進行分析。

步驟1：明確現(xiàn)有系統(tǒng)

步驟2：明確現(xiàn)有系統(tǒng)在時間、尺寸和成本方面的特性

步驟3：設(shè)想逐漸增大對象的尺度，使之無窮大（S→∞）

步驟4：設(shè)想逐漸減小對象的尺度，使之無窮小（S→0）

步驟5：設(shè)想逐漸增加對象的作用時間，使之無窮大（T→∞）

步驟6：設(shè)想逐漸減少對象的作用時間，使之無窮?。═→0）

步驟7：設(shè)想增加對象的成本，使之無窮大（C→∞）

步驟8：設(shè)想減少對象的成本，使之無窮小（C→0）

步驟9：修正現(xiàn)有系統(tǒng)，重復(fù)步驟2～8，并得出解決問題的方向

這些試驗或想象在某些方面是主觀的，很多時候它取決于主觀想象力、問題特點及其他一些情況。然而，即使是標準化地完成這些試驗也能夠有效消除思維定式。

2.STC算子思考問題時經(jīng)常出現(xiàn)的錯誤

有效、正確使用TRIZ工具是解決技術(shù)問題的關(guān)鍵，在使用STC算子時，工程師容易出現(xiàn)以下錯誤，應(yīng)當(dāng)在使用過程中盡可能地避免錯誤的出現(xiàn)，為解決技術(shù)問題奠定良好的基礎(chǔ)。一是在步驟1中，對技術(shù)系統(tǒng)的定義和界定不清楚導(dǎo)致在后續(xù)的步驟中與研究對象不統(tǒng)一，同時不應(yīng)該改變初始問題的目標。二是在步驟2中，對研究對象的三個特性，尺寸、成本、時間的定義不清楚，造成后續(xù)分析問題時沒有找到解決問題的方向。三是需要對每個想象試驗要分步遞增、遞減，直到進行到物體新的特性出現(xiàn)，為了更深入地觀察到新特性是如何產(chǎn)生的，一般每個試驗分步長進行，步長為對象參數(shù)數(shù)量級的改變（10的整數(shù)倍）。四是不能在沒有完成所有想象試驗時，擔(dān)心系統(tǒng)變得復(fù)雜而提前中止。五是STC算子使用的成效取決于主觀想象力、問題特點等情況，需要充分拓展思維，改變原有思維的束縛，大膽地展開想象，不能受到現(xiàn)有環(huán)境的限制。六是不能在試驗的過程中嘗試猜測問題最終的答案。七是STC算子一般不會直接獲取解決技術(shù)問題的方案，但它可以讓工程師獲得某些獨特的想法和方向，為下一步應(yīng)用其他TRIZ工具尋找解決方案做準備。

三、STC算子應(yīng)用案例

錨是船只錨泊設(shè)備的主要部件，用鐵鏈連在船上，拋在水底，可以使船停穩(wěn)，很久以來海錨就是安全和希望的象征。海錨在航海史上拯救的船只不計其數(shù)，但隨著現(xiàn)代造船工業(yè)的發(fā)展，吞吐量幾萬甚至幾十萬噸的巨型船只而言，海錨顯得沒有之前那么可靠。海錨的安全系數(shù)一般是指海錨提供的牽引力（系留力）與其自身重量之比。一般不低于10～12（結(jié)構(gòu)最出名的軍艦錨和馬特洛索夫錨在其自重為1噸時錨的系留力為10噸）[2]。但是，這種理想效果只有當(dāng)海底是硬泥的時侯才能達到。當(dāng)海底是淤泥或者巖石時，錨爪是抓不住海底的。怎樣才能明顯提高錨在海底的系留力呢？下面按照STC算子的步驟逐步進行分析。

步驟1：明確現(xiàn)有系統(tǒng)

目前存在的問題是由于船只的自重隨著技術(shù)水平的不斷提升自重隨之提升，這就要求海錨所產(chǎn)生的自留力也必須成倍數(shù)地增加。系統(tǒng)由有海錨、船只、繩索等組成，超系統(tǒng)包含海水等。研究對象較為明確就是海錨。但是，“海錨”這個詞能立刻使人聯(lián)想起一些特定的解決方式，比如，可以增加錨爪數(shù)量、做一些其他形狀的錨爪、增大錨的重量等。因此在解決問題的過程中克服思維定式最簡單有效的辦法就是不使用那些專業(yè)術(shù)語。盡量使用那些不具有具體含義的詞，比如，“事物”、“東西”、“對象”等，從功能的角度描述研究對象，如“需要能系留一百噸重的船只的物質(zhì)”、“什么東西能夠固定住一百噸重的船” 。

利用術(shù)語可以準確地將已知和未知的東西區(qū)分開來?？墒钱?dāng)已知和未知間沒有明顯界限，思維角度更趨向于未知的時候，就應(yīng)該放棄使用術(shù)語了。如果題目中沒有“錨”這個術(shù)語，也就沒有“錨爪”的概念了。

步驟2：明確現(xiàn)有系統(tǒng)在時間、尺寸和成本方面的特性

在該系統(tǒng)中，系統(tǒng)由船、錨等組成，超系統(tǒng)有海水、海底等，系統(tǒng)及超系統(tǒng)的參數(shù)將隨著STC算子而改變。為了找到新方法的思路，首先需要對發(fā)生變化的成分（船）進行一些調(diào)整。假設(shè)船身長100 米，吃水量10 米（船的尺寸為100 米/10 米），船距海底1千米，錨放到海底需1小時的時間，需要找到產(chǎn)生質(zhì)變的參數(shù)變化范圍。

步驟3：設(shè)想逐漸增大對象的尺度，使之無窮大（S→∞）

尺寸→∞。船與錨是相對的關(guān)系，尺寸特性可以從相對的兩個方面考慮，海錨尺寸的增大和船只尺寸的縮小。如果船的尺寸縮小為原來的1/1000，變?yōu)?0 厘米/1厘米，是否能解決問題？船太小了（像木片一樣），纜繩（如細鐵絲一樣）的長度和重量遠遠超過了船的浮力，船將無法控制或沉沒。

步驟4：設(shè)想逐漸減小對象的尺度，使之無窮小（S→0）

尺寸→0。考慮海貓尺寸的縮小和船只尺寸的擴大。如果把船的尺寸增加為原來的100倍，變?yōu)?0 千米/1 千米，問題解決了嗎？這時船底已經(jīng)接觸到海底了，也就不需要系留了。把這一特性的質(zhì)變運用到普通的船上將是什么情形？一是可以把船固定到冰山上；二是船?？康臅r候下部灌滿水；三是船體進行分割，將船的一部分脫離開并沉到海底；四是船下面安裝水下帆，利用水起到制動的作用等，這些想法可以為解決問題提供方向。

步驟5：設(shè)想逐漸增加對象的作用時間，使之無窮大（T→∞）

時間→∞。當(dāng)時間為10小時的時候，錨下沉得很慢，可以很深地嵌入海底；打下扎到海底的樁子。有一種旋進型的錨（已獲得專利的振動錨）；電動機的振動將錨深深地嵌入海底（系留力是錨自重的20倍），但這種方法不適用于巖石海底。

步驟6：設(shè)想逐漸減少對象的作用時間，使之無窮?。═→0）

時間→0。如果把時間縮減為原來的1/100，就需要非常重的錨，或者除重力外，能夠有其他力量推動錨的運動，使它能夠快速降到海底。如果時間減為1/1000，錨就要像火箭一樣投下去。如果減為1/10000，那么只能利用爆破焊接，將船固接到海底了。可以考慮為錨增加動力裝置，也可以考慮利用某些狀態(tài)的變化將錨“粘”在海底。

步驟7：設(shè)想增加對象的成本，使之無窮大（C→∞）

成本→∞，如果允許不計成本，那么可以使用特殊的方法和昂貴的設(shè)備。利用白金錨，利用火箭、潛水艇、深潛箱等工具來完成需要達到的目標。

步驟8：設(shè)想減少對象的成本，使之無窮?。–→0）

成本→0。如果不允許增加成本，或者很小的成本，那么必須利用免費資源。在該問題中海水是免費的資源，同時也是可以無限滿足于系統(tǒng)的要求，可以利用海水來達到系留的功能，或者是改變海水的狀態(tài)來完成功能。

問題的最終解決方法是用一個帶制冷裝置的金屬錨，錨重1噸，制冷功率50KW·H，1分鐘內(nèi)錨的系留力可達20噸，10～15分鐘內(nèi)達1000噸。

四、結(jié)論與展望

STC算子雖然不能夠直接提供解決問題的方案，但是可以為解決問題提供方向，尤其是面對問題“沒有任何方向”時，可以利用該方向擴展思路、拓寬思維。STC算子通過進一步激化問題，尋找產(chǎn)生質(zhì)變的臨界范圍，雖然STC算子規(guī)定了從尺寸、時間、成本三個特性改變原有的問題，但在實際使用過程中可不受三個緯度的約束，根據(jù)技術(shù)問題的特點和需求，在其他方面，如空間、速度、力、面積等方面展開極限思維，該方法本身是為了達到克服思維慣性的目的，使用者需要開拓思維，不能從一種思維慣性到達另外一種思維慣性。

責(zé)編/劉紅偉

參考文獻：

[1]曹福全. 創(chuàng)新思維與方法概論[M]. 哈爾濱：黑龍江高等教育出版社.2009.

[2] 尤里·薩拉馬托夫著，王子羲等譯，怎樣成為發(fā)明家[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2007.

基金項目：國家創(chuàng)新方法工作專項（2013IM021600）

作者簡介：韓博，男，寧夏同心人，碩士，助理研究員，國際TRIZ協(xié)會三級，主要研究方向：科技政策與管理、技術(shù)經(jīng)濟和創(chuàng)新方法。