王磊 季玲 蔣飛翔

[摘? ? 要]因果鏈分析在TRIZ的理論體系中占有十分重要的地位。它是一種識(shí)別解析工程系統(tǒng)關(guān)鍵原因的分析手段，它通過建立因果鏈的缺陷將目標(biāo)問題和關(guān)鍵原因有機(jī)結(jié)合起來，并且可以快速、有效地梳理和收斂問題，找出問題產(chǎn)生根本原因，是徹底解決問題的基礎(chǔ)。在使用因果鏈分析過程中，工程師有時(shí)一味的追求因果鏈的長度，而忽略了與相關(guān)專業(yè)知識(shí)結(jié)合，導(dǎo)致很多問題不能正確的被解決。文章通過實(shí)際的案例進(jìn)行專業(yè)分析，最終得到問題產(chǎn)生的根本原因并解決問題，驗(yàn)證了專業(yè)的知識(shí)可以幫助工程師突破瓶頸，促進(jìn)因果鏈分析的合理性和有效性。

[關(guān)鍵詞]創(chuàng)新方法; TRIZ; 因果鏈; 根本原因

[中圖分類號(hào)]TB472 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）07–0–04

Research on Causality Chain Based on TRIZ Application

Wang Lei，Ji Ling，Jiang Fei-xiang

[Abstract]Causal chain analysis occupies a very important position in the theoretical system of TRIZ. It is an analysis method to identify and analyze the key causes of engineering systems. It organically combines the target problem with the key cause by establishing the defects of the causal chain， and can quickly and effectively sort out and converge the problem， and find the root cause of the problem. The basis for a thorough solution of the problem. In the process of using causal chain analysis， engineers sometimes blindly pursue the length of the causal chain， but neglect to combine with relevant professional knowledge， resulting in many problems that cannot be solved correctly. The article conducts professional analysis through actual cases， and finally obtains the root cause of the problem and solves the problem. It verifies that professional knowledge can help engineers break through the bottleneck and promote the rationality and effectiveness of causal chain analysis.

[Keywords]innovative method; TRIZ; causal chain; root cause

TRIZ意譯為發(fā)明問題的解決理論，是由前蘇聯(lián)發(fā)明家、教育家根里奇·阿奇舒勒和他的研究團(tuán)隊(duì)，通過對(duì)4萬分（后來擴(kuò)展到250萬份）高水平發(fā)明專利研究、分析、歸納、總結(jié)，揭示出隱藏在專利之中的奧秘，萃取了數(shù)以百萬計(jì)發(fā)明家的智慧而創(chuàng)建的卓越成果。

該體系是以自然科學(xué)包括基礎(chǔ)知識(shí)，專業(yè)知識(shí)和交叉知識(shí)為基礎(chǔ)，以科學(xué)理論包括系統(tǒng)科學(xué)、思維科學(xué)為支柱，在全面的以哲學(xué)的辯證法、系統(tǒng)論和認(rèn)識(shí)論的思想指導(dǎo)下^[1]，建立了一套完整的TRIZ理論體系。

根里奇·阿奇舒勒和他的TRIZ研究機(jī)構(gòu)50多年來提出了TRIZ系列的多種工具，如矛盾矩陣、因果分析、功能分析、物場分析、76標(biāo)準(zhǔn)解、ARIZ、8大進(jìn)化法則、科學(xué)效應(yīng)等（圖1）。TRIZ的核心是消除矛盾及技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的原理，并建立了基于知識(shí)消除矛盾的邏輯化方法，用系統(tǒng)化的解題流程來解決特殊問題或矛盾。^[2]

1 因果鏈分析

我們?cè)趧?chuàng)新方法的推廣中發(fā)現(xiàn)，工程師們長期從事本職工作，會(huì)產(chǎn)生思維上的固化，一般情況下，在遇到一個(gè)技術(shù)難題的時(shí)候，往往會(huì)牽涉到眾多因素，同時(shí)又受到時(shí)間、空間以及人為因素的制約，可以說是一團(tuán)亂麻，陷入“剪不斷，理還亂”的困境^[3]。如果沒有合適的方法分析問題，這類技術(shù)難題得不到解決或者得不到最好的解決方案。

因果鏈分析是TRIZ中一種常用的分析問題的辦法，可以快速、有效地梳理和收斂問題。找出問題產(chǎn)生根本原因，是徹底地解決問題的基礎(chǔ)^[5]。因果鏈分析可以挖掘隱藏于初始缺點(diǎn)背后的各種缺點(diǎn)，對(duì)于每一個(gè)初始缺點(diǎn)，通過多次問“為什么”，就可以得到一系列的原因，將這些原因連接起來，就像一條條鏈條，因此稱為因果鏈。隨著不斷的追問，就可能發(fā)現(xiàn)已經(jīng)找到的原因背后還有其他的因素在起作用。一直追問下去，直到物理、化學(xué)、生物或者幾何等領(lǐng)域的極限為終點(diǎn)。^[6]

常用的因果鏈分析法主要有：五Why法、故障樹分析（FTA）、魚骨圖分析、因果矩陣分析、失效模式與后果分析^[7]。TRIZ用的因果鏈分析從邏輯上說主要用到的是五why法，還可以參考“故障樹”的結(jié)構(gòu)來分析原因之間的關(guān)系。因果鏈分析與其他工具相比，重點(diǎn)在操作區(qū)域、系統(tǒng)內(nèi)分析問題的原因，多數(shù)情況下一般不分析制度、人、環(huán)境等超系統(tǒng)因素，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。因?yàn)橄啾瘸到y(tǒng)而言，系統(tǒng)具有的較強(qiáng)可控性和可改變性，對(duì)于解決問題有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)性^[8]。在發(fā)掘整個(gè)因果鏈時(shí)候，需要注意原因軸的結(jié)束條件，防止過度發(fā)掘帶來成本以及效力的降低。一般在以下三種情況下，即可終止：一是當(dāng)不能繼續(xù)找到下一層的原因時(shí);二是當(dāng)達(dá)到自然現(xiàn)象;三是當(dāng)達(dá)到制度/法規(guī)/權(quán)利/成本等極限時(shí)。^[9]?

2? 因果鏈的解題流程

我們有個(gè)成語叫做“無風(fēng)不起浪”，凡是結(jié)果，必然有其原因。問題不會(huì)平白無故的產(chǎn)生，問題的背后總是隱藏著原因，通常消除引起問題的原因要比消除問題本身更容易，也更有效^[4]。為了解決某個(gè)實(shí)際上已經(jīng)發(fā)生的問題，或者是防止某種不太嚴(yán)重的問題升級(jí)到無法接受的程度，我們不斷尋找問題發(fā)生的原因，并發(fā)掘整個(gè)原因鏈，分析原因之間的關(guān)系，找到根本原因或者容易解決的原因，直接或間接的提出解決方案。

2.1 因果鏈規(guī)范化描述——大樓起火案例

根據(jù)因果鏈分析，需要發(fā)現(xiàn)問題產(chǎn)生的根本原因，并從發(fā)現(xiàn)問題產(chǎn)生和發(fā)展鏈中的“薄弱點(diǎn)”，為解決問題尋找入手點(diǎn)。TRIZ一般定義一下4種關(guān)系：

缺乏：應(yīng)該有的作用，但是沒有

存在：在提供有用作用的同事，伴隨著產(chǎn)生了有害作用

有害：應(yīng)該完全沒有的作用，卻出現(xiàn)了

有用：應(yīng)該有作用，但是效果不令人滿意，這里又可以按照故障現(xiàn)象細(xì)分為：過度、不足、不穩(wěn)定、不可控。^[9]

（1）不足：提供了有用功能，但是有用的作用低于下閾值，因而效果不足。

（2）過度：提供了有用功能，但是有用的作用高于上閾值，因而產(chǎn)生有害影響。

（3）不穩(wěn)定：有用的作用，但是不夠穩(wěn)定，帶來了有害影響。

（4）不可控：有用的作用，但是無法控制^[10]

2 .2 因果鏈分析案例——央視新址大樓火災(zāi)起火分析^[11]

如表1所示，從教學(xué)角度來理解，根本原因是電器總用量過度導(dǎo)致了電路短路，此分析非常清楚。但是如果結(jié)合相關(guān)的專業(yè)技術(shù)來分析，上表的因果鏈分析實(shí)際上欠缺了許多。例如電路短路的原因節(jié)點(diǎn)，一般大樓的電路總控制都在配電板或者集控臺(tái)上，一旦檢測到系統(tǒng)發(fā)生短路，配電板和集控室的開關(guān)應(yīng)是瞬間切斷。

2.3 專業(yè)性的因果鏈分析研究

由此可見，我們有必要結(jié)合專業(yè)的知識(shí)重新進(jìn)行因果鏈分析。一般情況下，大樓中與火警相關(guān)的系統(tǒng)主要包括火警系統(tǒng)，水霧噴淋系統(tǒng)和防火門隔斷系統(tǒng)。

火警系統(tǒng)：主要包括火警受理系統(tǒng)、火警調(diào)度機(jī)等 。此系統(tǒng)將大樓分成若干區(qū)域，一個(gè)區(qū)域有一定量的火警探頭按照一定的編碼次序來進(jìn)行排列。監(jiān)測系統(tǒng)不停的進(jìn)行正向反向的檢測一次探頭狀態(tài)，一般周期不會(huì)大于10秒。

水霧噴淋系統(tǒng)：滅火機(jī)理是依靠水霧化細(xì)小的霧滴，充滿整個(gè)防護(hù)空間或包裹并充滿保護(hù)對(duì)象的間隙，通過冷卻、窒息等方式進(jìn)行滅火。一般大樓發(fā)生火災(zāi)時(shí)候，水霧噴淋系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟水泵，同時(shí)打開對(duì)應(yīng)的管路電磁閥，輸送消防水。

防火閥門系統(tǒng)：平時(shí)呈開啟狀態(tài)，火災(zāi)時(shí)當(dāng)管道內(nèi)煙氣溫度達(dá)到70℃時(shí)關(guān)閉，并在一定時(shí)間內(nèi)能滿足漏煙量和耐火完整性要求。一般發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，防火門系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉火災(zāi)區(qū)域，隔絕火災(zāi)范圍。

結(jié)合上述的防火系統(tǒng)，從專業(yè)的技術(shù)角度來分析大樓火災(zāi)的原因。如表2所示。

總結(jié)：如表2所示，結(jié)合火警系統(tǒng)、水霧噴淋系統(tǒng)和防火門系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)，延長了問題的原因鏈，得到了更多的原因節(jié)點(diǎn)，根據(jù)這些原因節(jié)點(diǎn)，相關(guān)的技術(shù)人員可以有足夠多的思路，來對(duì)大樓的火災(zāi)進(jìn)行總結(jié)。

3 工程應(yīng)用——基于TRIZ的發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行不穩(wěn)定因果鏈分析案例

3.1 問題的背景

船用主發(fā)電機(jī)組是船舶上最主要的設(shè)備之一。在船舶交付之前，發(fā)電機(jī)組要進(jìn)行系泊試驗(yàn)。其中系泊試驗(yàn)中發(fā)電機(jī)并車試驗(yàn)是指任意兩臺(tái)或者兩臺(tái)以上發(fā)電機(jī)同時(shí)構(gòu)建電網(wǎng)，平均分配電網(wǎng)中的負(fù)載，在手動(dòng)調(diào)節(jié)的模式下，負(fù)載誤差不超過10%;自動(dòng)模式下不超過5%。

工程師在調(diào)試發(fā)電機(jī)組的時(shí)候，曾經(jīng)遇到下列問題：三臺(tái)發(fā)電機(jī)單臺(tái)的負(fù)載試驗(yàn)（包含110%的超載試驗(yàn)），特性試驗(yàn)（動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性）均合格。但是在進(jìn)行并車試驗(yàn)的時(shí)候，一般在25%負(fù)載以上，出現(xiàn)了負(fù)載不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

3.2問題描述

在任意兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并車的時(shí)候或者三臺(tái)發(fā)電機(jī)并車的時(shí)候，配電板顯示的負(fù)載不穩(wěn)定，同時(shí)還伴隨著，功率互相波動(dòng)，功率因素互相波動(dòng)，頻率互相波動(dòng)，電流互相波動(dòng)等一系列指數(shù)不穩(wěn)定。

3.3初步的解決方案

當(dāng)時(shí)的解決方法是通過降低發(fā)電機(jī)上的速度感應(yīng)探頭的靈敏度，通過檢驗(yàn)。后來工程師通過因果鏈分析，找到了問題產(chǎn)生的根本原因。

3.4因果鏈分析

船用柴油發(fā)電機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的設(shè)備，又與配電板以及船廠的所提供一些其他外部設(shè)備相連，系統(tǒng)非常復(fù)雜，但是通過因果鏈分析，能又條理的找到各個(gè)原因節(jié)點(diǎn)。如表3所示。

通過原因鏈的分析與思考，得出以下四個(gè)根本原因：一是燃油柜濾網(wǎng)部分堵塞;二是燃油管道的直角彎過多;三是發(fā)電機(jī)的進(jìn)油口的位置遠(yuǎn)近;四是燃油柜的出口距離過近（圖2）。

當(dāng)與原因2、3和4同時(shí)存在的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致在每個(gè)管路供油量在同一時(shí)間供給有差別。燃油流量的差別，導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)內(nèi)部電子調(diào)速器的波動(dòng)。燃油量少了，調(diào)速器會(huì)自動(dòng)提高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速的提高會(huì)引起頻率、功率、電流等一系列的變化。所以當(dāng)發(fā)電機(jī)并車時(shí)，各臺(tái)發(fā)電機(jī)的電子調(diào)速器都在不斷變化，相互影響，同時(shí)尋找一個(gè)平衡點(diǎn)。

根據(jù)因果鏈分析，可以從三個(gè)方面來的解決問題：首先油柜的三個(gè)出油口的距離要拉開;其次發(fā)電機(jī)的位置進(jìn)油口離燃油柜的距離盡量保持一致;最后燃油管路盡量避免過多的轉(zhuǎn)彎。

4研究總結(jié)

TRIZ的因果鏈分析是實(shí)用性非常強(qiáng)的分析工具，它在運(yùn)用現(xiàn)代TRIZ解決問題的過程中處于非常重要的地位。它能夠?qū)⒍鄠€(gè)造成問題的原因進(jìn)行挖掘，使問題更加聚焦。本文針對(duì)TRIZ的因果鏈工具進(jìn)行較為深入的研究，并運(yùn)用相應(yīng)的案例更加詳細(xì)的闡述了因果鏈的操作流程。研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合相對(duì)應(yīng)的專業(yè)知識(shí)對(duì)問題進(jìn)行原因鏈分析，能夠得到更加合理和專業(yè)的原因節(jié)點(diǎn)，從而解決矛盾，促進(jìn)系統(tǒng)不斷的創(chuàng)新。

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