发明问题解决算法教育课件.ppt

1、发明问题解发明问题解决算法决算法PPTPPT讲座讲座第一节第一节 ARIZ概述概述ARIZ是俄文发明问题解决算法的缩写是俄文发明问题解决算法的缩写(英文缩写为英文缩写为AIPS)，是发明问题解，是发明问题解决过程中应遵循的理论方法和步骤。决过程中应遵循的理论方法和步骤。ARIZ是基于技术系统进化法则的一是基于技术系统进化法则的一套完整的问题解决程序，是套完整的问题解决程序，是TRIZ理论的核心分析工具之一，集成了理论的核心分析工具之一，集成了TRIZ理论中大多数观点和工具。最初由阿奇舒勒于理论中大多数观点和工具。最初由阿奇舒勒于1977年提出，随后年提出，随后经过多次改进才形成比较完善的理论体

2、系，即经过多次改进才形成比较完善的理论体系，即ARIZ一一85。对于某些复。对于某些复杂问题，由于定义冲突或建立物场模型较为困难，因而不能直接应用冲杂问题，由于定义冲突或建立物场模型较为困难，因而不能直接应用冲突矩阵或物场分析求解。在这种情况下，可以考虑使用突矩阵或物场分析求解。在这种情况下，可以考虑使用ARIZ来解决问题。来解决问题。ARIZ采用一套逻辑过程逐步将初始问题程序化，其目标是建立相应的物采用一套逻辑过程逐步将初始问题程序化，其目标是建立相应的物理冲突或技术冲突，并解决这些冲突。该算法主要针对问题情况复杂、理冲突或技术冲突，并解决这些冲突。该算法主要针对问题情况复杂、冲突及其相关部

3、件不明确的技术系统。冲突及其相关部件不明确的技术系统。下一页返回第一节第一节 ARIZ概述概述它通过对初始问题进行一系列变形、再定义等非计算性的逻辑过程，实它通过对初始问题进行一系列变形、再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析和转化，而最终解决问题。该算法尤其强调问现对问题的逐步深入分析和转化，而最终解决问题。该算法尤其强调问题冲突与理想解的标准化，一方面技术系统向理想解的方向进化，另一题冲突与理想解的标准化，一方面技术系统向理想解的方向进化，另一方面如果一个技术问题存在需要克服的冲突，该问题就变成一个创新问方面如果一个技术问题存在需要克服的冲突，该问题就变成一个创新问题。应用题

4、。应用ARIZ取得成功的关键在于没有理解问题的本质前，要不断地对取得成功的关键在于没有理解问题的本质前，要不断地对问题进行细化，一直到确定了物理冲突为止。问题进行细化，一直到确定了物理冲突为止。一、一、ARIZ的理论基础的理论基础ARIZ的重要思想是将非标准问题通过各种方法进行变换，转化为标准问的重要思想是将非标准问题通过各种方法进行变换，转化为标准问题，然后利用题，然后利用TRIZ中的标准解来获得相应的解决方案。其理论基础由以中的标准解来获得相应的解决方案。其理论基础由以下下3条原则构成。条原则构成。上一页 下一页返回第一节第一节 ARIZ概述概述1.转化原则转化原则ARIZ是通过确定和解决

5、引起问题的技术冲突，对发明问题进行转化的一是通过确定和解决引起问题的技术冲突，对发明问题进行转化的一套连续的程序。具体的过程为，首先利用套连续的程序。具体的过程为，首先利用ARIZ将系统中一个状况模糊的将系统中一个状况模糊的原始发明问题原始发明问题“缩小缩小”化化;其次是定义系统的技术冲突和物理冲突，并为其次是定义系统的技术冲突和物理冲突，并为冲突建立对应的冲突建立对应的“问题模型问题模型”;最后是分析该问题模型，定义问题所包含最后是分析该问题模型，定义问题所包含的时间和空间，利用标准解或物场分析方法，从而获得系统的最终理想的时间和空间，利用标准解或物场分析方法，从而获得系统的最终理想解。解。

6、2.抑制或激发原则抑制或激发原则设计者一旦采用了设计者一旦采用了TRIZ来解决问题，就必须克服其惯性思维，以激发其来解决问题，就必须克服其惯性思维，以激发其想象力。因为想象力。因为TRIZ是一个作用广泛、应用灵活的分析工具，而惯性思维是一个作用广泛、应用灵活的分析工具，而惯性思维很可能将设计者引入到一个牛角尖中，为创造性问题的解决带来很大的很可能将设计者引入到一个牛角尖中，为创造性问题的解决带来很大的障碍。障碍。上一页 下一页返回第一节第一节 ARIZ概述概述ARIZ的固定步骤次序和非专业术语的使用，有助于抑制惯性思维、激发的固定步骤次序和非专业术语的使用，有助于抑制惯性思维、激发想象力，从而

7、避免了常见的错误想象力，从而避免了常见的错误;同时可以激发设计者突破专业领域的限同时可以激发设计者突破专业领域的限制，增加解决问题的信心和能力，引导其思维向着有利于问题解决的方制，增加解决问题的信心和能力，引导其思维向着有利于问题解决的方向发展。从这个意义上讲，向发展。从这个意义上讲，ARIZ是学习和掌握是学习和掌握TRIZ理论所不可缺少的理论所不可缺少的工具。工具。固定步骤能够帮助固定步骤能够帮助ARIZ的使用者，为掌握的使用者，为掌握ARIZ提供具体而详细的路径。提供具体而详细的路径。大量的工程实例表明，利用非专业术语可以大大提高设计的成功性。例大量的工程实例表明，利用非专业术语可以大大提

8、高设计的成功性。例如，在设计破冰船时，设计小组最初一筹莫展，因为他们一直想制造一如，在设计破冰船时，设计小组最初一筹莫展，因为他们一直想制造一艘能够打破坚冰的新型船。后来有人提出用艘能够打破坚冰的新型船。后来有人提出用“物体物体”代替代替“破冰船破冰船”这这一术语，解决措施随之出现，即这一一术语，解决措施随之出现，即这一“物体物体”也可能只需穿过冰面，而也可能只需穿过冰面，而不需要打破坚冰。不需要打破坚冰。上一页 下一页返回第一节第一节 ARIZ概述概述3.发展原则发展原则ARIZ并非一个僵化不变的体系，而是一个不断地吸取新知识的体系。从并非一个僵化不变的体系，而是一个不断地吸取新知识的体系。

9、从1977年诞生后，年诞生后，TRIZ的专家们一直在不断地对其进行修订和完善。如的专家们一直在不断地对其进行修订和完善。如今，今，ARIZ仍然随着科技的发展而与时俱进，新的知识库可以大大拓展仍然随着科技的发展而与时俱进，新的知识库可以大大拓展ARIZ解决发明问题的能力，某些解决方案已经成为扩充的解决发明问题的能力，某些解决方案已经成为扩充的ARIZ的一部的一部分。而经过发展、扩充后的分。而经过发展、扩充后的ARIZ也不断促进技术的进步，二者形成一种也不断促进技术的进步，二者形成一种良性循环。良性循环。二、二、ARIZ的基本特点的基本特点TRIZ理论的研究者从不同的角度给出了理论的研究者从不同的

10、角度给出了ARIZ的一些特点，这些特点主的一些特点，这些特点主要是要是:上一页 下一页返回第一节第一节 ARIZ概述概述(1)ARIZ是一种引导我们进行全面思考的工具，但是并不能用它来代替是一种引导我们进行全面思考的工具，但是并不能用它来代替思维过程。在利用思维过程。在利用ARIZ进行思考时，一定要非常仔细地阅读进行思考时，一定要非常仔细地阅读ARIZ中的中的每一个步骤，并按照其引导进行思考。同时，把你在思考过程中想到的每一个步骤，并按照其引导进行思考。同时，把你在思考过程中想到的所有想法都记录下来，包括那些表面上看起来可笑的、荒诞不经的所有想法都记录下来，包括那些表面上看起来可笑的、荒诞不经

11、的“胡胡思乱想思乱想”。(2)ARIZ不是一个方程式，直接将问题作为变量带进去是得不到答案的。不是一个方程式，直接将问题作为变量带进去是得不到答案的。ARIZ是一个包含了多个步骤的、相对复杂的解题流程。在这个流程中，是一个包含了多个步骤的、相对复杂的解题流程。在这个流程中，阿奇舒勒将经典阿奇舒勒将经典TRIZ中的多种解题工具、重要理论概念和一些实用的创中的多种解题工具、重要理论概念和一些实用的创造性思维方法有机地结合起来，通过分析问题的技术冲突来转换发明问造性思维方法有机地结合起来，通过分析问题的技术冲突来转换发明问题，并最终解决问题。因此，它能够使一个人拥有很多发明家的经验，题，并最终解决问

12、题。因此，它能够使一个人拥有很多发明家的经验，并不断提高运用这些经验的能力。并不断提高运用这些经验的能力。上一页 下一页返回第一节第一节 ARIZ概述概述(3)从有效性和复杂性来看，冲突矩阵、分离原理和标准解系统等从有效性和复杂性来看，冲突矩阵、分离原理和标准解系统等TRIZ工具与工具与ARIZ正好相反。不加选择地使用这种极端强大，但是又非常复杂、正好相反。不加选择地使用这种极端强大，但是又非常复杂、难用的工具，会令使用者失望的。只有将难用的工具，会令使用者失望的。只有将ARIZ用于求解那些真正特殊的用于求解那些真正特殊的问题，才是合理的。根据阿奇舒勒的研究，在工程实践中所遇到的问题，问题，才

13、是合理的。根据阿奇舒勒的研究，在工程实践中所遇到的问题，只有不到只有不到5%是属于这种类型的。是属于这种类型的。与其他与其他TRIZ工具一样，利用工具一样，利用ARIZ对问题进行求解，最后得到的只是一对问题进行求解，最后得到的只是一个概念解。如何利用这个概念解来解决实际问题，还需要设计人员具体个概念解。如何利用这个概念解来解决实际问题，还需要设计人员具体问题具体分析，利用自己的专业领域知识，将获得的概念解逐步转化为问题具体分析，利用自己的专业领域知识，将获得的概念解逐步转化为可以实施的详细解决方案。可以实施的详细解决方案。上一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤阿奇舒勒提出的

14、阿奇舒勒提出的ARIZ - 85共有共有9个关键步骤，这些步骤是个关键步骤，这些步骤是:问题分问题分析析;问题模型的分析问题模型的分析;陈述最终理想解陈述最终理想解(IFR)和物理冲突和物理冲突;运用物场资运用物场资源源;知识库的应用知识库的应用;转化或替代问题转化或替代问题;原理解评价原理解评价;原理解最大原理解最大化化;解决方案的专家分析。在每个步骤中都含有数量不同的多个子步骤，解决方案的专家分析。在每个步骤中都含有数量不同的多个子步骤，在解决实际问题的过程中，并没有强制要求按顺序走完所有的在解决实际问题的过程中，并没有强制要求按顺序走完所有的9个步骤，个步骤，而是一旦在某个步骤中获得了问

15、题的解决方案，就可以跳过中间的其他而是一旦在某个步骤中获得了问题的解决方案，就可以跳过中间的其他几个无关步骤，直接进入到后续的相关步骤来完成问题的解决。几个无关步骤，直接进入到后续的相关步骤来完成问题的解决。图图7-1所示为利用所示为利用ARIZ分析问题的流程图。分析问题的流程图。图图7-1中前中前5个步骤将初始问题转化为具体的冲突，并解决这些冲突个步骤将初始问题转化为具体的冲突，并解决这些冲突;如果如果在前五步问题没有得到解决，步骤六重新定义问题并跳回到第一步，再在前五步问题没有得到解决，步骤六重新定义问题并跳回到第一步，再次求解问题次求解问题;当问题被解决后，可以应用步骤一七来评价该解决方

16、案当问题被解决后，可以应用步骤一七来评价该解决方案。下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤步骤八由问题特解中抽取出可用于解决其他问题的通用解法步骤八由问题特解中抽取出可用于解决其他问题的通用解法;步骤九主要步骤九主要是针对是针对TRIZ专家，由专家分析应用专家，由专家分析应用ARIZ求解该问题的过程，以便不断求解该问题的过程，以便不断改进和完善改进和完善ARIZ。下面以。下面以ARIZ一一85的理论体系为主，来介绍的理论体系为主，来介绍ARIZ的理的理论方法和基本步骤。论方法和基本步骤。一、问题分析一、问题分析问题分析的主要目的是将一个模糊不清的问题转化为一个描述明确的问问

17、题分析的主要目的是将一个模糊不清的问题转化为一个描述明确的问题模型。在利用题模型。在利用ARIZ对问题进行分析时，应尽量保持系统的稳定性，达对问题进行分析时，应尽量保持系统的稳定性，达到消除系统缺陷与完成改进的目的。同时，又可以通过引入约束、激化到消除系统缺陷与完成改进的目的。同时，又可以通过引入约束、激化矛盾，发现技术系统中隐含的冲突。本步骤又可以细分为以下矛盾，发现技术系统中隐含的冲突。本步骤又可以细分为以下7个子步个子步骤骤:上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤“缩小缩小”问题的确定问题的确定;定义冲突的元素定义冲突的元素;技术冲突图解模型的定技术冲突图解模

18、型的定义义;选择并分析技术冲突图解模型选择并分析技术冲突图解模型;强化技术冲突强化技术冲突;建立问题模型建立问题模型;应用标准解系统。应用标准解系统。1.“缩小缩小”间题的确定间题的确定所谓所谓“缩小缩小”问题，是指将问题进行层层分解，剥离不必要的因素，只问题，是指将问题进行层层分解，剥离不必要的因素，只保留与该问题密切相关的因素，达到消除系统缺陷与完成改进的目的。保留与该问题密切相关的因素，达到消除系统缺陷与完成改进的目的。把问题转化为把问题转化为“缩小缩小”问题，可以在不改变系统的前提下，引导设计者问题，可以在不改变系统的前提下，引导设计者在解决发明问题时明确冲突。在解决发明问题时明确冲突

19、。在陈述在陈述“缩小缩小”问题时，需要找到系统中的技术冲突，必要时可对系统问题时，需要找到系统中的技术冲突，必要时可对系统做最小的改动。做最小的改动。上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤正如前文所言，技术冲突突出表现为一些改进措施可能在技术系统中产正如前文所言，技术冲突突出表现为一些改进措施可能在技术系统中产生有害或有益的影响，这两种影响都是改进措施直接导致的结果。当然，生有害或有益的影响，这两种影响都是改进措施直接导致的结果。当然，技术系统进化的目的就在于最大限度地引入或者改善有利作用，同时最技术系统进化的目的就在于最大限度地引入或者改善有利作用，同时最大限度地

20、消除或减小有害作用。大限度地消除或减小有害作用。例例7 -1 天文望远镜无线电波接收系统天文望远镜无线电波接收系统射电天文望远镜是通过接收来自于宇宙空间的无线电波，从而获得宇宙射电天文望远镜是通过接收来自于宇宙空间的无线电波，从而获得宇宙的相关数据。因此，射电望远镜需要配备体积较大的无线天线。避雷针的相关数据。因此，射电望远镜需要配备体积较大的无线天线。避雷针(导体导体)可以保护射电望远镜的天线免受雷击。无线电波接收技术系统包可以保护射电望远镜的天线免受雷击。无线电波接收技术系统包括无线天线、无线电波、避雷针和闪电。在这个技术系统中，避雷针的括无线天线、无线电波、避雷针和闪电。在这个技术系统中

21、，避雷针的数量和天线接收的无线电波的量之间存在冲突。数量和天线接收的无线电波的量之间存在冲突。上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤“缩小缩小”化该问题之后，可以发现这个技术系统存在两个主要冲突化该问题之后，可以发现这个技术系统存在两个主要冲突:技术冲突一技术冲突一(TC-1):如果系统有较多的避雷针，可以有效保护天线免遭雷如果系统有较多的避雷针，可以有效保护天线免遭雷击。但是，避雷针会吸收无线电波，从而减少了天线可接受的无线电波击。但是，避雷针会吸收无线电波，从而减少了天线可接受的无线电波的数量。的数量。技术冲突二技术冲突二(TC -2):如果系统只有极少数的避雷

22、针，将不会吸收掉大量如果系统只有极少数的避雷针，将不会吸收掉大量的无线电波，但在这种情况下，避雷针可能不足以完全保护天线免遭雷的无线电波，但在这种情况下，避雷针可能不足以完全保护天线免遭雷击。击。必要时，可以对系统做最小的改动，在保护天线免遭雷击的同时又不吸必要时，可以对系统做最小的改动，在保护天线免遭雷击的同时又不吸收掉无线电波。收掉无线电波。2.定义冲突的元素定义冲突的元素冲突元素一般指工件和工具。工件是指问题中需要冲突元素一般指工件和工具。工件是指问题中需要“加工处理加工处理”的元素，的元素，例如，需要对元素进行制造、移动、调整、改进、保护、探测及测量等。例如，需要对元素进行制造、移动、

23、调整、改进、保护、探测及测量等。上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤工具则是指直接作用在工件上的元素。工具可以是环境中一些较为特殊工具则是指直接作用在工件上的元素。工具可以是环境中一些较为特殊的部分，也可以是装配中使用的标准零部件。需要注意的是，工具一定的部分，也可以是装配中使用的标准零部件。需要注意的是，工具一定是是“直接直接”作用而非作用而非“间接间接”作用。例如，钻孔时，直接起作用的工具作用。例如，钻孔时，直接起作用的工具是是“钻头钻头”而非而非“钻床钻床”;黑暗中起照明作用的是黑暗中起照明作用的是“光光”而非而非“手电筒手电筒”或或“灯泡灯泡”等。等。比如

24、，在天线保护的例子中，工件比如，在天线保护的例子中，工件:闪电和无线电波闪电和无线电波;工具工具:避雷针避雷针(导体导体)。3.建立技术冲突的图解模型建立技术冲突的图解模型通过研究，阿奇舒勒总结出一些典型的矛盾冲突模型，现将这些典型的通过研究，阿奇舒勒总结出一些典型的矛盾冲突模型，现将这些典型的矛盾冲突模型列于矛盾冲突模型列于表表7-1中。注意中。注意:如果非标准的图解模型更能够反映矛如果非标准的图解模型更能够反映矛盾的本质，则允许使用那些非标准的图解模型。盾的本质，则允许使用那些非标准的图解模型。在例在例7-1天线保护的例子中，天线保护的例子中，TC-1和和TC-2图解模型均为成对作用图解模

25、型均为成对作用3，其，其图解模型见图解模型见图图7 -2和和图图7 -3。上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤图图7 -2的图解模型表示的图解模型表示:在导体很多的情况下，导体对闪电的作用是足够在导体很多的情况下，导体对闪电的作用是足够的、有效的的、有效的(用带箭头的实线表示用带箭头的实线表示)，但是对无线电波产生了有害作用，但是对无线电波产生了有害作用(用用带箭头的实波浪线表示带箭头的实波浪线表示);图图7 -3的图解模型表示的图解模型表示:在导体很少的情况下，在导体很少的情况下，导体对闪电的作用是不足的导体对闪电的作用是不足的(用带箭头的虚线表示用带箭头的虚线

26、表示)，同时导体对无线电，同时导体对无线电波不产生有害作用波不产生有害作用(用打叉的带箭头实波浪线表示用打叉的带箭头实波浪线表示)。具体的解决方案应。具体的解决方案应为为:在不破坏系统的条件下，消除有害作用并保留有利作用。在不破坏系统的条件下，消除有害作用并保留有利作用。4.选择并分析技术冲突图解模型选择并分析技术冲突图解模型从多个技术冲突图解模型中，选择一个能够准确表达关键问题的模型。从多个技术冲突图解模型中，选择一个能够准确表达关键问题的模型。在例在例7-1天线保护的例子中，关键问题是接受无线电波。所以我们选用天线保护的例子中，关键问题是接受无线电波。所以我们选用TC - 2即少数避雷针，

27、在这种情况下，导体即少数避雷针，在这种情况下，导体(避雷针避雷针)的数量很少，所吸的数量很少，所吸收的无线电波的量也非常少。收的无线电波的量也非常少。上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤选择并分析技术冲突图解模型的最终目的在于抓住主要矛盾，适当地忽选择并分析技术冲突图解模型的最终目的在于抓住主要矛盾，适当地忽略次要矛盾。略次要矛盾。5.强化技术冲突强化技术冲突通过指出元素的限制状态或限制作用来强化技术冲突，从而发现技术系通过指出元素的限制状态或限制作用来强化技术冲突，从而发现技术系统中隐含的冲突或矛盾。大多数的问题都包含统中隐含的冲突或矛盾。大多数的问题都包含“多

28、量元素多量元素”对对“少量元少量元素素”、“强的元素强的元素”对对“弱的元素弱的元素”等类型的技术冲突。对于等类型的技术冲突。对于“少量元少量元素素”的冲突，只可以转化成的冲突，只可以转化成“没有元素没有元素”或或“缺少元素缺少元素”。在例。在例7-1天天线保护的例子中，让我们考虑替代线保护的例子中，让我们考虑替代“少数装置少数装置”，在，在TC - 2中有中有“缺失缺失的装置的装置”。6.建立间题模型建立间题模型上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤可以通过陈述可以通过陈述“冲突的元素冲突的元素”“”“冲突的强化规则冲突的强化规则”以及以及“将附加元素将附加元素(

29、X)引入系统来解决问题的效果引入系统来解决问题的效果(保持、消除、改进等保持、消除、改进等)”三部分内容来建立问三部分内容来建立问题模型。题模型。比如在天线保护的例子中，已知比如在天线保护的例子中，已知:一个缺失的装置和闪电，缺失的装置不一个缺失的装置和闪电，缺失的装置不阻碍天线接收无线电波，但不能提供免遭雷击的保护。要求寻找阻碍天线接收无线电波，但不能提供免遭雷击的保护。要求寻找X，具，具有以上缺失装置的特性有以上缺失装置的特性(不阻碍天线接收不阻碍天线接收)同时也能保护天线免遭雷击。同时也能保护天线免遭雷击。7.应用标准解系统应用标准解系统考虑应用标准解系统来解决问题模型，如果能够获得恰当

30、的解，则可以考虑应用标准解系统来解决问题模型，如果能够获得恰当的解，则可以直接跳到步骤七直接跳到步骤七;否则应进入下面的步骤二。否则应进入下面的步骤二。二、问题模型的分析二、问题模型的分析上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤此步骤的主要目的是用来创建解决问题的空间、时间、物质和场等可用此步骤的主要目的是用来创建解决问题的空间、时间、物质和场等可用资源。主要包括定义操作区域资源。主要包括定义操作区域(OZ)、定义操作时间、定义操作时间(OT)、定义物质和场、定义物质和场资源资源(SFR) 3个子步骤。其中，个子步骤。其中，OZ一般是在问题模型中由冲突所表明并一般是在

31、问题模型中由冲突所表明并呈现出来的范围呈现出来的范围;OT由冲突发生中的持续时间由冲突发生中的持续时间T1和冲突发生前的时间和冲突发生前的时间T2组成，瞬时的或短暂的冲突通常可在组成，瞬时的或短暂的冲突通常可在T2阶段进行有效地预防或消除阶段进行有效地预防或消除;SFR是已经存在的物质和场是已经存在的物质和场(或者根据问题描述容易获得的或者根据问题描述容易获得的)，主要有以下，主要有以下3种种类型类型:(1)内部内部SFR，包括工具的，包括工具的SFR和工件的和工件的SFR。此种类型在解决。此种类型在解决“缩小缩小”问题时应优先考虑，因为理想的方法是以最小的资源付出来获得所需求问题时应优先考虑

32、，因为理想的方法是以最小的资源付出来获得所需求的结果。的结果。(2)外部外部SFR，包括特定环境中的已知，包括特定环境中的已知SFR和隐含于问题中的和隐含于问题中的SFR。上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤如观察宇宙中的星系，宇宙是特定环境中已知的如观察宇宙中的星系，宇宙是特定环境中已知的SFR;地球上的物体总是地球上的物体总是受到重力场的作用，重力场就是隐含于问题中的受到重力场的作用，重力场就是隐含于问题中的SFR 。(3)超系统的超系统的SFR，包括其他系统的废旧资源以及极低成本的，包括其他系统的废旧资源以及极低成本的“外界外界”因因素。素。三、陈述最终理想

33、解三、陈述最终理想解(IFR)和物理冲突和物理冲突通过步骤三，可以使我们对最终理想解有一个形象化的描述，同时还将通过步骤三，可以使我们对最终理想解有一个形象化的描述，同时还将确定出阻碍实现最终理想解的物理冲突。虽然并不一定总是能够实现理确定出阻碍实现最终理想解的物理冲突。虽然并不一定总是能够实现理想解，但是最终理想解却给我们指出了获得强有力的解决方案的方向。想解，但是最终理想解却给我们指出了获得强有力的解决方案的方向。本步骤又可细分为以下几个子步骤本步骤又可细分为以下几个子步骤:确定初步的确定初步的IFR-1,强化的强化的IFR-1，描，描述技术系统存在的物理冲突或技术冲突，确定最终的述技术系

34、统存在的物理冲突或技术冲突，确定最终的IFR-2及使用标准及使用标准解法解决新问题等。解法解决新问题等。1.确定初步的确定初步的IFR-1上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤通过引入附加元素通过引入附加元素X，不会造成系统的复杂化，也不会产生任何有害效，不会造成系统的复杂化，也不会产生任何有害效应。在一定的操作空间和时间内，还有助于消除原有系统的有害作用。应。在一定的操作空间和时间内，还有助于消除原有系统的有害作用。2.强化的强化的IFR-1根据步骤二，列出系统内所有的可用资源清单，选择一种资源作为附加根据步骤二，列出系统内所有的可用资源清单，选择一种资源作为附加

35、元素。选用顺序为元素。选用顺序为:内部的内部的SFR、外部的、外部的SFR和超系统的和超系统的SFR。考虑如何。考虑如何利用附加元素达到理想解，可以先设想附加元素具有相反的两种状态或利用附加元素达到理想解，可以先设想附加元素具有相反的两种状态或属性，然后忽略其可实现性，遍历所有资源后，选择一个最可能实现理属性，然后忽略其可实现性，遍历所有资源后，选择一个最可能实现理想解的资源作为附加元素。想解的资源作为附加元素。在例在例7-1天线保护的例子中，关于天线保护问题的模型中没有包含工具。天线保护的例子中，关于天线保护问题的模型中没有包含工具。根据分析，根据分析，IFR-1需要与环境进行结合，因此需要

36、与环境进行结合，因此X(元件元件)用用“空气空气”来替代。来替代。3.描述技术系统存在的物理冲突或技术冲突描述技术系统存在的物理冲突或技术冲突上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤这里的物理冲突表示在操作区域内物理状态的相反需求，一个简短的物这里的物理冲突表示在操作区域内物理状态的相反需求，一个简短的物理冲突一般按照以下模式来阐述理冲突一般按照以下模式来阐述:为了执行相应的、有益的功能，元素为了执行相应的、有益的功能，元素(或其部分或其部分)应在操作区域内应在操作区域内;为了防止相应的、有害的功能，又不应在操为了防止相应的、有害的功能，又不应在操作区域内。在例作区域

37、内。在例7-1天线保护的例子中，空气柱在操作时间内应该是电天线保护的例子中，空气柱在操作时间内应该是电传导的，以移走闪电传导的，以移走闪电;又应该是非导电的，以避免吸收无线电波。也就是又应该是非导电的，以避免吸收无线电波。也就是说，自由电荷在雷击时必须在空气里，以提供电传导来移走闪电，其余说，自由电荷在雷击时必须在空气里，以提供电传导来移走闪电，其余时间又不能在那里，需要消除电传导性以避免吸收无线电波。时间又不能在那里，需要消除电传导性以避免吸收无线电波。4.确定最终的确定最终的IFR -2其阐述模式为，在指定的操作时间和操作空间内，应该依靠自己提供相其阐述模式为，在指定的操作时间和操作空间内

38、，应该依靠自己提供相反的宏观状态或微观状态。比如，在例反的宏观状态或微观状态。比如，在例7 -1天线保护的例子中，空气柱天线保护的例子中，空气柱中的中性分子需要依靠自己在雷击时转化为自由电荷。中的中性分子需要依靠自己在雷击时转化为自由电荷。上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤闪电后释放电荷，需要依靠自己再转化为中性分子。闪电后释放电荷，需要依靠自己再转化为中性分子。5.使用标准解法解决新间题使用标准解法解决新间题同理，如果到达此步骤时，采用标准解法能够解决新问题即最终理想解同理，如果到达此步骤时，采用标准解法能够解决新问题即最终理想解IFR - 2，可以直接跳到后

39、面的步骤七，可以直接跳到后面的步骤七;若不能够解决这个新问题，则继续若不能够解决这个新问题，则继续进入下一个步骤。进入下一个步骤。四、运用物场资源四、运用物场资源步骤四由系统化的过程组成，这些过程将指引我们向着增加资源可用性步骤四由系统化的过程组成，这些过程将指引我们向着增加资源可用性的方向前进。具体方法是的方向前进。具体方法是:通过对那些能够得到的、几乎免费的物场资源通过对那些能够得到的、几乎免费的物场资源进行稍微的转换，使之成为可直接使用的资源。进行稍微的转换，使之成为可直接使用的资源。1.运用物场资源需要遵循的规则运用物场资源需要遵循的规则上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的

40、基本步骤的基本步骤(1)单一规则。呈现某种单一状态的任何物质粒子单一规则。呈现某种单一状态的任何物质粒子A只能执行一种作用，只能执行一种作用，若要同时执行另外一种作用，则需要引入另外一种物质粒子若要同时执行另外一种作用，则需要引入另外一种物质粒子B(2)分组规则为了使引入的分组规则为了使引入的(或原有的或原有的)物质粒子具有新的功能，可以通过物质粒子具有新的功能，可以通过一些途径或方法，使其中的一部分保持原来的状态，而其中另一部分改一些途径或方法，使其中的一部分保持原来的状态，而其中另一部分改变状态，力图使其与存在的问题相适应。同时，因为改变了其中一部分变状态，力图使其与存在的问题相适应。同时

41、，因为改变了其中一部分物质粒子的状态，可能导致两部分不同状态的物质粒子相互作用，从而物质粒子的状态，可能导致两部分不同状态的物质粒子相互作用，从而获得第三种附加的作用或物质粒子。获得第三种附加的作用或物质粒子。(3)回归规则。当原有的回归规则。当原有的(或引入的或引入的)物质粒子完成其功能，解决了相应问物质粒子完成其功能，解决了相应问题之后，应当回归其原来的状态。题之后，应当回归其原来的状态。2.运用物场资源的常见方法运用物场资源的常见方法1)智能小矮人智能小矮人(Smart Little People, SLP)仿真仿真上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤智能小

42、矮人仿真是智能小矮人仿真是ARIZ中经常使用的一种引入物场资源的方法，它实质中经常使用的一种引入物场资源的方法，它实质上是一种思考问题的方法。通过该方法将冲突要求想象成一幅小矮人执上是一种思考问题的方法。通过该方法将冲突要求想象成一幅小矮人执行功能的简图，其中小矮人代表问题模型中的可变元件。利用小矮人仿行功能的简图，其中小矮人代表问题模型中的可变元件。利用小矮人仿真，需要问题解决者的观察角度从宏观向微观转变，最终再从微观转变真，需要问题解决者的观察角度从宏观向微观转变，最终再从微观转变为宏观。为宏观。在例在例7-1天线保护的例子中，为了解决技术冲突，采用小矮人仿真方法天线保护的例子中，为了解决

43、技术冲突，采用小矮人仿真方法来创建一幅小矮人执行功能的简图。在来创建一幅小矮人执行功能的简图。在图图7-4中，选择的空气中的小矮中，选择的空气中的小矮人人(方框中具有填充色的小矮人方框中具有填充色的小矮人)，与未被选择的空气小矮人，与未被选择的空气小矮人(方框外面没方框外面没有填充色的小矮人有填充色的小矮人)一样。每一个小矮人手拉手，因为他们的手都在忙碌一样。每一个小矮人手拉手，因为他们的手都在忙碌着，所以不能捕捉到闪电粒子着，所以不能捕捉到闪电粒子(图图7 -4中更小的闪电中的小矮人中更小的闪电中的小矮人)，闪电粒，闪电粒子可以从空气中自由通过。子可以从空气中自由通过。上一页 下一页返回第二

44、节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤这表明，选择的空气与普通的空气一样，均为中性，因而不能导电，不这表明，选择的空气与普通的空气一样，均为中性，因而不能导电，不能实现保护天线的功能。显然，该系统只有一种物质粒子，根据分组规能实现保护天线的功能。显然，该系统只有一种物质粒子，根据分组规则，可以将这种粒子分成两组，使其中一组粒子保持原状态，而其中另则，可以将这种粒子分成两组，使其中一组粒子保持原状态，而其中另一部分改变状态。应用分组规则后的空气小矮人冲突模型如图一部分改变状态。应用分组规则后的空气小矮人冲突模型如图7-5所示。所示。在图在图7-5中，小矮人分成两组，一组小矮人仍然保持其原来

45、的状态中，小矮人分成两组，一组小矮人仍然保持其原来的状态(中性中性)，与图与图7 -4中相应的小矮人相同中相应的小矮人相同;另一组为方框中的小矮人，改变了状态另一组为方框中的小矮人，改变了状态他们没有手拉手。这一改变表明他们具备捕捉闪电离子的能力。由此可他们没有手拉手。这一改变表明他们具备捕捉闪电离子的能力。由此可见，转变空气分子的状态可能会解决这个问题。见，转变空气分子的状态可能会解决这个问题。剩下的问题就是如何改变选择的空气状态问题，即考虑如何使空气具备剩下的问题就是如何改变选择的空气状态问题，即考虑如何使空气具备捕捉闪电的能力。根据物理的知识，可以考虑采用降低选择的空气气压，捕捉闪电的能

46、力。根据物理的知识，可以考虑采用降低选择的空气气压，以便能够将其进行电离分解。以便能够将其进行电离分解。上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤利用利用SLP解决问题时，相应的简图非常重要。一幅优秀的简图应该是，解决问题时，相应的简图非常重要。一幅优秀的简图应该是，即使没有文字也可以清楚地表达问题求解者的意图，并且能够提供相关即使没有文字也可以清楚地表达问题求解者的意图，并且能够提供相关物理冲突的附加信息，从而为问题的解决指明途径。物理冲突的附加信息，从而为问题的解决指明途径。2)由由IFR退回的策略退回的策略当我们能够想象到最终的解决方案时，寻找获得最终解决方案的路

47、径便当我们能够想象到最终的解决方案时，寻找获得最终解决方案的路径便成为关键，此时从成为关键，此时从IFR“退回退回”或许有助于获得最终解决方案的路径。例或许有助于获得最终解决方案的路径。例如要求两个连接件互相接触，从如要求两个连接件互相接触，从IFR“退回退回”则可以认为，工件之间存在则可以认为，工件之间存在间隙，问题转变为怎样消除这些间隙。消除间隙的方法有很多种，它远间隙，问题转变为怎样消除这些间隙。消除间隙的方法有很多种，它远比考虑怎样让工件保持接触要容易，或者远比让工件保持接触更能让问比考虑怎样让工件保持接触要容易，或者远比让工件保持接触更能让问题求解者有思路。这种退回策略有助于我们更好

48、地认清问题的本质，从题求解者有思路。这种退回策略有助于我们更好地认清问题的本质，从而为解决这些问题铺平道路。而为解决这些问题铺平道路。上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤在许多工程实际问题中，都有着类似的原理或途径，因此采用由在许多工程实际问题中，都有着类似的原理或途径，因此采用由IFR退退回的策略，寻找获得最终理想解的路径是一种相当普遍的方法。回的策略，寻找获得最终理想解的路径是一种相当普遍的方法。3)使用真空区使用真空区真空是一种非常重要的物质资源，其主要优点在于，当真空与其他物质真空是一种非常重要的物质资源，其主要优点在于，当真空与其他物质资源混合时，既可能

49、改变原有物质资源的状态或性能，又不会在技术系资源混合时，既可能改变原有物质资源的状态或性能，又不会在技术系统中引入新的有害功能或作用。利用真空这个突出的优点，可以重新审统中引入新的有害功能或作用。利用真空这个突出的优点，可以重新审视多种物质资源。可以将固体看成固体填充物与真空区域的混合体。当视多种物质资源。可以将固体看成固体填充物与真空区域的混合体。当然，这种固体中的真空区域很可能已经被液体或气体填充。同理，可以然，这种固体中的真空区域很可能已经被液体或气体填充。同理，可以将液体看成液体填充物和真空区域的混合体，只是这种真空区域往往已将液体看成液体填充物和真空区域的混合体，只是这种真空区域往往

50、已经被气体填充经被气体填充如其不然，水中就不可能存在鱼、虾等生物了。如其不然，水中就不可能存在鱼、虾等生物了。上一页 下一页返回第二节第二节 ARIZ-85的基本步骤的基本步骤比如，在例比如，在例7-1天线保护的问题中，稀薄的空气可认为是空气和真空区天线保护的问题中，稀薄的空气可认为是空气和真空区的混合物，物理学告诉我们的混合物，物理学告诉我们:降低气体的压力可以降低气体放电所需的电降低气体的压力可以降低气体放电所需的电压。现在，我们可以得到这样一个完整的概念解压。现在，我们可以得到这样一个完整的概念解:一个透明的避雷导体由一个透明的避雷导体由绝缘的密封管制成，将密封管内部的气体压力设定为某个