TRIZ理论中IFR最终理想解的深度分析.pdf

63 科技创新与品牌WWW.KJCXPP.COMTRIZ 理论中 IFR 最终理想解的深度分析文/程功 彭英 黄洁 李登科摘 要：TRIZ是高效解决发明级别问题的创新方法，IFR最终理想解是TRIZ的核心思想，它贯穿于整个TRIZ。IFR理念并不容易被接受，国内在引进TRIZ和翻译外文资料的过程中也存在一定的信息偏差，导致IFR的实际应用没有发挥其应有的功效。本文在研究多本阿奇舒勒著作和大量工程案例后，对IFR进行了深度分析，从多个维度梳理了IFR逻辑思路。关键词：IFR；最终理想解；TRIZ；ARIZ基金项目：本文为2019年中华人民共和国科学技术部创新方法工作专项之先进轨道交通装备领域创新方法研究与应用（项目编号2019IM05100）、2022年中国国家铁路集团有限公司项目(项目编号N2022J020)研究成果。作者简介：程功，湖南湘企科技服务有限公司首席专家、湖南省创新方法研究会副秘书长；彭英，湖南省创新方法研究会常务副理事长兼秘书长；黄洁，湖南省创新方法研究会创新工程师；李登科，中车株洲电力机车有限公司基础研究设计师、高级工程师。引言TRIZ是前苏联伟大发明家Genrich S.Altshuler（根里奇阿奇舒勒）及团队从数百万份专利中总结提炼，用来解决发明级别问题的一套理论体系。TRIZ理论体系包含创新思维、创新工具、S曲线与进化法则、ARIZ算法等。1958年阿奇舒勒提出了IFR最终理想解的概念，ARIZ-61等早期版本就将IFR作为算法重要的步骤，后面所有ARIZ版本都是围绕着定义矛盾、定义IFR和实现IFR进行的。IFR是TRIZ的核心思想，如果没有理解IFR的理念，就没有真正掌握TRIZ的精髓。一、TRIZ解题流程为了更好分析和理解IFR，有必要将TRIZ解题流程进行梳理。（一）ARIZ流程ARIZ发明问题解决算法是将TRIZ的诸多创新工具、创新思维等按照一定的逻辑步骤组合在一起，形成了非标准问创新方法METHODOLOGIES64题的高效解题流程。当然，ARIZ用来解决标准问题肯定也是可以的，只是必要性不高。ARIZ算法经过不断发展，目前最被认可的版本是ARIZ-85C，它解题流程分为九大步骤、数十个子步骤。ARIZ流程将在本文第四部分（四）中做进一步剖析。（二）现代TRIZ的一般解题流程因ARIZ流程较为复杂，它的应用需要极强的TRIZ理论基础和丰富的实践经验，相关的介绍文献和工程案例偏少，所以ARIZ并没有得到很好的推广。为了解决这个实际问题，一些TRIZ专家总结出了现代TRIZ的一般解题流程，该流程相对简单易学，能够提高TRIZ推广应用的效率。它的流程主要分为以下步骤：问题描述、问题分析、创新求解、方案评价等。其中问题描述又包含以下步骤：技术系统名称及功能、技术系统工作原理、主要存在的问题、问题伴随的现象、现有解决措施及缺陷、明确要解决的问题、新技术系统的要求、技术系统IFR的定义等。二、相关概念（一）IFR中文含义IFR（Ideal Final Result）的中文含义为最终理想解，也有翻译为最终的理想结果、理想的最终解等。IFR是TRIZ理论的核心思想，所有创新的过程应都围绕着IFR，它是创新活动的方向标和导航仪。（二）IFR四个特征在部分TRIZ书籍和教学中会涉及到IFR四个特征，即：保持了原系统优点、消除了原系统不足、没有带来新的缺陷、没有使系统变得更复杂。（三）IFR六步法在部分TRIZ书籍和教学中会涉及到IFR六步法，即IFR分析的六个步骤：step1最终目的、step2 IFR定义、step3实现IFR的障碍、step4障碍的结果（原因）、step5突破障碍的条件、step6可利用的资源。三、几点困惑（一）IFR定义的困惑IFR的中文翻译是最终理想解，那什么才是最终理想解呢？应该怎么定义才是正确的？（二）定义IFR意义的困惑IFR的定义对于创新课题的真正意义是什么？从现代TRIZ的一般流程中很难发现IFR定义对于整个课题的价值和意义。（三）IFR唯一性的困惑同一个课题，IFR的定义是唯一的还是可以有很多种？（四）IFR四个特征的困惑IFR四个特征与其定义的关系到底是什么？是否满足了这四个特征就实现了IFR？（五）IFR六步法的困惑现代TRIZ一般流程中，在问题描述中定义了IFR后，要不要再做六步法分析呢?如果不分析，IFR定义的意义何在呢？如果分析了，是否需要在此寻求创新解呢？四、IFR深度分析（一）IFR的科学定义为更好理解IFR，可以先了解阿奇舒勒关于“理想机器”的概念：常规创新的过程其实是在寻找或改进某一“机器”（即一个技术系统），它可以实现所需的功能。机器通过做功来实现功能和能量传递，最理想的做功是机器把能量全部输出给作用对象，但实际过程机器本身也会消耗一部分能量。要想机器自身不消耗做功能量，只有机器体积、重量变为0，这是最极限的状态，此时的机器被称作“理想机器”，即“没有机器的机器”，此状态下的功能其实是由作用对象65 科技创新与品牌WWW.KJCXPP.COM自我实现了，“理想机器”实现了IFR。IFR科学定义的前提是要明确技术系统、功能需求以及作用对象。IFR可以定义为：“作用对象自我实现功能”“问题发生的区域自我解决问题”等，“不消耗任何资源实现功能”等的表述本质意思和前两者是一样的，但从文字表述上，IFR定义要突出“自我”的理念。例1，汽车的功能是把人从A地运送到B地，汽车的IFR是“人自我移动”，这种IFR定义就是“作用对象自我实现功能”；例2，要解决地面磨损汽车轮胎的问题，我们常规的思路是寻找某一“机器”或者“工具”来降低轮胎的磨损，那么该“机器”的IFR是“轮胎磨损区域自我降低磨损”，这种IFR定义就是“问题发生的区域自我解决问题”。这两种IFR定义并没有本质区别，所需的“机器”都实现了理想化：实体全无、功能俱在。（二）IFR定义的意义创新方案即是一个新的技术系统，创新方案的好坏可以用理想度公式进行评价：理想度=有用功能/（有害功能+成本），最佳的理想度是有用功能无穷大、有害功能和成本都无穷小，这种状态其实无限接近了IFR。IFR是创新的导航仪、方向标，在解题之初就正确地定义出IFR，逼迫自己抛弃所有的资源帮助，仅靠作用对象自身去实现所需的功能。这是一种极限思考问题的方式，帮助我们无限逼近IFR，这样创新的价值度才最高；如果不定义IFR或者定义IFR魄力不够，不计成本、不计后果地去解决问题，其创新的价值度非常低。（三）IFR层级和魄力阿奇舒勒在创新算法等著作中提到，IFR的定义需要英雄气概：第一，不要事前猜测IFR能否实现；第二，不要考虑如何实现IFR。大家不太容易接受目前已经存在的技术系统IFR的定义。例3，笔者在为某家轨道交通企业做辅导时，工程师们挑选了一个铁路轨道修复的课题，其主要问题是：铁路轨道随着车辆车轮的碾压和环境的侵蚀后会出现一些凹坑的故障点，这些故障点威胁着车辆的安全行驶。他们设计出了一款轨道修复工装，但该工装存在修复效率低、修复质量不高等问题。他们已经确定技术系统为修复工装、作用对象是轨道、功能是修复轨道，但他们不愿意接受“轨道自我修复”的IFR定义，原因有：第一，这种工装已经设计出来，如果轨道自我修复，那他们的设计和研究将变得毫无意义，甚至有丢失工作的风险；第二，他们不相信轨道可以自我修复。但如果他们目前还没有设计出该工装，那么他们是非常愿意接受“轨道自我修复”的IFR定义。这里就涉及到IFR层级和创新魄力的问题。同一个创新课题，不同身份的人关注的技术系统层级不一样，而不同层级技术系统IFR的定义是不同的。例3中，如果视野层级很窄，关注的技术系统为提高工装效率的设备，IFR就是“修复工具自我提升效率”（以V+O+P的方式描述功能更为科学），解决当前具体问题，符合大众常规思维，但创新颠覆性可能较弱；如果视野层级上移，关注的技术系统为修复工装，IFR就是“轨道自我修复”，可以让“工装效率问题”变得不是一个问题，创新颠覆性强，但确实需要工程师具有极强的创新魄力。对汽车进行创新的探索，汽车生产厂家不太愿意接受“人自我移动”理念，他们更愿意去定义汽车子系统的IFR，比如“挡风玻璃自我清洁”“车内空气自我升温”等；而汽车用户不是这么思考的，他们需要的并不是汽车本身，而是汽车所带来的“移动”功能。汽车和其他产品一样，不会是“常青树”，从技术系统进化规律的角度分析，任何技术系统都存在衰退期而被其他技术系统所替代。就汽车厂家而言，应具备“没有汽车的汽车”的忧患意识，应具备定义IFR的创新魄力和无限逼近IFR的创新能力。创新工程师既要着眼于当前具体问题的子系统IFR，也更要有远见和魄力放眼于大系统的IFR。（四）IFR六步法为了更加清晰了解IFR六步法的来源，此部分再次梳理ARIZ部分版本的解题流程。创新方法METHODOLOGIES66早期版本ARIZ-61的解题流程：第一阶段分析阶段、第二阶段实施阶段、第三阶段综合阶段，其中第一阶段包含：陈述问题、设想最终理想解、确定实现最终理想解的障碍、确定障碍的原因、确定不出现障碍的条件。ARIZ-61第一阶段子步骤与现代TRIZ所涉及的IFR六步法是基本一致的。IFR六步法中其实包含了技术矛盾的概念，努力解决技术矛盾，从而实现IFR。ARIZ-71中,重点引入了较为完整的40个发明原理来解决技术矛盾，从而实现IFR。ARIZ-85C流程：分析现有问题、分析问题模型、定义IFR和物理矛盾、调用物场资源、运用知识库、变换或替换问题、分析消除物理矛盾的解决方案、运用已得到的方案、分析解决问题的整个流程。该版本中的第三步中，将IFR的定义按递进的方式分为了三个层级：不限制条件地应用资源、仅用现有资源、仅在操作时间和操作区域应用资源。ARIZ-85C创新工具包含了标准解、物理矛盾、小人法、资源分析法、效应库等，该流程步骤起到了较好的心理引导，逐渐打开人的思维，从而更加高效地解决创新问题。从ARIZ的发展历程可以看出，所谓的IFR分析六步法就是早期ARIZ流程中的一个环节，那个阶段IFR的实现过程并没有很好的创新工具进行支撑。所以在现代TRIZ中如果仅仅把IFR六步法作为与技术矛盾、物场模型等并列的解题工具之一，显然是不科学的。（五）IFR四个特征IFR四个特征在ARIZ-85C等版本中有所涉及，该四个特征是实现IFR的必要条件而非充分条件，所以IFR的定义与其四个特征不是同一概念。五、总结IFR的理念大于形式和流程，不论是经典TRIZ还是现代TRIZ，IFR思想都应该贯穿于整个解题始终，问题描述、问题分析、创新求解、方案评价等各个环节都应该融入IFR理念。创新的思维心理要更加具有英雄气概，在创新的语言习惯上，把“用少量的资源解决问题”“用最少的资源解决问题”等改为“作用对象自我实现功能”“问题发生的区域自我解决问题”“不消耗任何资源实现功能”等。实际工程问题较为复杂和多样化，现代TRIZ一般解题流程中融入了大量的分析工具，分析后会得到多个要解决的问题方向，有些是并联的、有些是串联的，所以这个过程中不应盲目追求形式而错误地定义一个IFR，而应该在问题描述后有整个课题的IFR，问题分析后有每个问题分支的IFR，创新求解过程针对每个分支的IFR进行思考和求解；资源分析、物场分析等工具求解过程也应该有IFR理念：最好物质资源就是没有重量、没有体积，如真空的、多孔的等；而方案评价也可以参照理想度公式加上专业参数进行综合打分筛选。参考文献1（俄）Genrich S.Altshuler著.哇发明家诞生了-创造性解决问题的理论与方法 M.范怡红,黄玉霖，译.成都:西南交通大学出版社,2004.2（俄）Genrich S.Altshuler著.创新算法M.谭培波，茹海燕，译.武汉:华中科技大学出版社,2008.3（俄）Genrich S.Altshuler著.创造是一门精密的科学M.吴光威，刘树兰，译.北京:北京航空航天大学出版社,1990.4（俄）Genrich S.Altshuler著.寻找创意M.陈素勤，张娜，李介玉等，译.北京:科学出版社,2013.5创新方法研究会&中国21世纪议程管理中心.创新方法教程（高级）M.北京：高等教育出版社,2012:111-134.责编/段永利