TRIZ 40个创新原理解析

马洁

摘要：TRIZI理论中最核心的，最具有普遍用途的是40个创新原理。40个创新原理的广泛应用。产生了不计其敷的专利。然而，其内客比较多，叉比较抽象，本文以2008年北京奥运会和2010年上海世博会上精彩的创新成果为倒解读了40个创新原理，可为人们学习和掌握TRIZI理论提供一定的参考锒据。

关键词：40个创新原理2008北京奥运会2010上海世博会创新案例

中图分类号：TH166文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)01(c)-0004-02

TRIZ是“发明创造问题解决理论”的俄文单词首字母的缩写，它是关于技术发明创造的理论。1946年，前苏联发明家根里奇·阿奇舒勒分析了世界近250万份高水平的发明专利，总结出各种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理，构建了TRIZ理论体系。当时，美国，德国等西方国家惊异于前苏联在军事，工业等方面的创造能力，将其称为是创新的“点金术”。目前，TRIZ理论已广泛应用于工业界和学术界。

1TRIZ 40个创新原理及解析

(1)分割原理：将物体分成独立的或可拆卸的部分。

例1：上海世博会世博中心是世博会历史上最大的场馆，其会议、接待、活动等核心功能空间均可“大可分割，小可合并”。

(2)抽取原理：从系统中抽取出“干扰”的部分或特性，或者只抽取需要的部分或特性。

例2：如果遇到雷雨天，澳门馆会临时拆掉玉兔头，其原因是钢结构的兔头会将雷电抽取出来引入展馆。

(3)局部质量原理：将同构结构转化成为异构结构，让物体的不同部分实现不同的功能，将物体的每个部分放在最利于其运行的条件下。

例3：2010年正值肖邦诞辰200周年纪念，波兰馆音乐厅内汇聚100架钢琴同时演奏肖邦作品，创造了一个吉尼斯纪录。

(4)非对称原理：将对称形式转换成为非对称形式或加强其不对称的程度。

例4：荷兰馆是非对称的，一条呈数字“8”字形的街道两侧，是26栋精致小巧的房子，错落有致，互不遮挡光线。

(5)合并原理：将空间或时间上同类或相邻的物体或操作进行合并。

例5：英国馆建筑外围采用6万多株亚克力光纤管密集排列组合成蒲公英的外形。伸人室内的一端，采用琥珀原料包裹住种子，合并成“千年种子库”。

(6)多用性原理：让一个物体能执行多种不同的功能，从而可去掉其它部件。

例6：城市最佳实践区里的“沪上·生态家”的“追光百叶”能自动跟踪太阳方位，实现遮阳、照明等多种功能。

(7)嵌套原理：将一个物体放入另一个物体中，或将一个物体通过另一个物体的空腔。

例7：城市起源馆展出了特洛伊木马。古希腊士兵藏匿于巨大的木马中，巧妙攻下特洛伊城。

NO.8重量补偿原理：与其它物体结合或依靠外部环境产生的气动力补偿物体重量Ⅲ。

例8：世界气象馆内有两个虚拟卡通导游“云宝宝”蓝蓝和朵朵带领观众搭乘“热气球”饱览金世界的气象奇观。这里的热气球符合重量补偿原理。

(9)预先反作用原理：事先给物体施加反作用，用以消除不利的影响。

例9：意大利馆展出的阿威托五指鞋就像人们所熟知的戴在手上的手套一样，它为脚掌准备的“脚套”。有助于保持平衡，防止脚踝扭伤。这种预先防范的创意设计，正符合TRIZ预先反作用原理。

(10)预先作用原理：预先完成部分或全部工作，或者事先把物体放在最方便的位置，以便能立即投入使用。

例10：意大利馆采用的透明混凝土不仅与普通混凝土一样结实牢固，而且当楼宇发生紧急情况以及断电时，透明墙可成为逃生的指示处。

(11)事先防范原理：预先准备好相应的应急措施，以提高物体的可靠性。

例11：奥运火炬“祥云”顶端的纸卷形状，容易形成风的回旋。根据事先防范原理建议，可以在预燃室上方加了盖板，提高了它的抗风性能。遇到瞬时的风变，火炬依然可以正常燃烧。

(12)等势原理：改变工作条件，使物体上升或下降。

例12：沙特馆的“传送带”。

沙特馆中有一条贯穿全馆的“传送带”。传送带解决了游客们在馆中停滞不前的问题。

(13)反向作用原理：進行与原动作相反的动作，调换原有部件的动静状态或者上下关系。

例13：城市未来馆中展示了跑步为冰箱充电的跑步机。

(14)曲面化原理：用球面代替平面，用球体代替立方体，或者用旋转运动代替直线运动。

例14：上海世博会很多国家的展馆的设计都和“麦比乌斯曲面”有关，例如，委内瑞拉馆、万科馆的莫比斯环厅等，体现了资源无限循环的环保理念。

(15)动态特性原理：使不动的物体成为可动的，或将物体分成彼此相对移动的几个部分。

例15：匈牙利馆的“镇馆之宝”冈布茨是一个巨大的钢质类球体模型。它是由两名匈牙利数学家发明的。它的特点是，无论以任何角度将其放置在水平面上，它都可以自行回到其稳定点。

(16)未达到或超过的作用原理：如果得到规定效果的100％很难，就完成多一些或少一些。

例16：黑龙江馆就像一个巨大的冰雕。冰雕的制作过程是：在零下20多度的严寒里，从松花江拖来一整块坚冰，根据设计图纸的要求先用电锯堆砌出大致的轮廓，然后再精雕细琢。它符合是未达到或超过的作用原理。

(17)空间维数变化原理：把物体的动作、布局由一维变为多维，或者将物体倾斜或侧向放置。

例17：中国馆运用三维动画技术制作的《清明上河图》，需要12台电影级的投影仪同时工作，动态地展现城市的昼夜风景。

(18)机械振动原理：使物体振动，并增加振动频率，或者用压电振动器代替机械振动器。

例18：上海世博会上展出了英国人发明的世界上最小的便携武微波炉，它可以放在电脑桌上，通过和USB的连接线进行充电。这意味着在度假的飞机上甚至是在行驶的火车里，人们都可以享受到热喷喷的小吃。

(19)周期性作用原理：用周期作用(脉冲)代替连续作用，或者利用脉冲的间歇完成其他作用。

例19：在宁夏馆人口处，设置一架大型流光的“黄河水车”。黄河水车是世界上最早的提水灌溉工具。黄河水车由周期性机械运动实现连续汲水。它符合周期性作用原理。

(20)有效作用的连续性原理；物体的所有部分均应一直满负荷工作，或者消除空转和间歇运转。

例20：以色列馆展示了农业滴灌技术。它符合有效作用的连续性原理。

(21)减少有害作用的时间原理：快速地跃过有害的或者危险的过程及阶段，其本质在于大幅度缩短有害过程。

例21：奥运会上使用的新型网球拍，是在网拍的下部第二根网线上加装一个质量阻尼小球，可将网球拍击球之后的弯曲振动很快地衰减掉，而质量阻尼小球又不会

影响击球，从而使球员第二次击球时能够得心应手。

(22)变害为利原理：利用有害因素获得有益的效果，或者将有害因素结合来消除有害因素。

例22：上海世博园里高达165m的城市“温度计”，堪称是世界最大的温度计，同时也是全球最高的气象信号塔，而它是100多年前上海江南发电厂旧址的一根大烟囱改造的。

(23)反馈原理：引入反馈或者改变已有反馈，其特征是巧妙运用技术过程中的有关伴随信息。

例23：德国馆的感应球能对人的动作及呼声做出回应，哪边的呼喊声大，金属球向那一边的摇摆也更为剧烈。

(24)中介物原理：依靠中介物来完成某种功能。

例24：2008年奥运会开幕式上，“活字印刷”表演赢得了垒世界的喝彩。然而，字模越高，就会晃得越厉害，演员们举了几次后完垒没有力量了，就像举哑铃似的。道具的总设计师借助“剪刀撑”的中介物实现所需动作。照明工程师社区nXsx6{P。

(25)自服务原理：物体能够自我服务，完成辅助或维修工作。

例25：上海世博会物联网洗衣机与家庭电网连接，主动错过用电高峰期，寻求在用电低谷的时间段洗衣服。

(26)复制原理：用简单而便宜的复制品代替昂贵的，易损坏的物体。

例26：“世博形象大使”郎朗、姚明、成龙的蜡像在上海杜莎夫人蜡像馆展出。

(27)廉价替代品原理：用廉价物品替代昂贵物品，并在某些属性上(如寿命等)作出妥协。

例27：上海世博会概念车的车顶能够像叶子一样制造氧气(风电转换器，进行二氧化碳吸附和转换)，同时车顶上的太阳能板可以制造并储存电(光电转化器，能把太阳能转化为电能)。

(28)机械系统替代原理：用光、声、嗅觉系统替代机械系统，用电、磁场替代机械场，或者用移动场替代静止场，用时变场替代恒定场，用结构化的场替代随机场。

例28：上海世博会上，参观者手持电子门票在离读写设备10厘米的距离内刷一下，便可轻松入场。

(29)气动或液压结构原理：用气态或液态部件来代替圆体部件。

例29：奥运会国家游泳中心“水立方”的膜结构墙面具有较好抗压性，甚至可以承‘受一辆汽车的重量。同时，由于其自身的绝水性，它可以利用自然雨水完成自身清洁。

(30)柔性壳体或薄膜原理：利用软壳和薄膜取代常用结构，或者用它们将物体与外部环境分隔。

例30：瑞士馆是一个高达8米的红色充气“城堡”。

(31)多孔材料原理：让物体变成多孔的，或者加入多孔物体，如果物体已经是多孔的，那么事先往孔里填充某种物质。

例31“沙特馆的泡沫混凝土是一种轻质多孔材料。

(32)颜色改变原理：改变物体或外部介质的颜色和透明度，或者增添某种容易观察的颜色添加剂。

例32：澳大利亚馆外部采用了一种随着气候改变颜色的材料，到世博会开幕时形成浓重的赭红色。这也正如红色沙漠中的“艾亚斯岩”，它是澳大利亚最具代表性的自然景观。

(33)同质性原理：存在相互作用的物体用相同材料或特性相近的材料制成。

例33：西班牙二馆采用特性相近的材料制成的“小米宝宝”看起来很逼真。

(34)抛弃和再生原理；当部件的作用完成后应当予以剔除，或者重新恢复消耗掉的有用部件。

例34：在城市最佳实践区的“沪上·生态家”里，有一个“垃圾造的房子”。大楼外立面和楼梯踏面铺砌的砖。是上海旧城改造时拖走的石库门砖头。内部的大量用砖是用“长江口淤积细沙”生产的淤泥空心磚，或是用工厂废料“蒸压粉煤灰”制造的砖头·连石膏板都是用工业废料制作的脱硫石膏板。

(35)物理或化学的参数变化原理：改变系统的物理状态、浓度、密度、柔韧程度或体积等。

例35：日本馆展馆利用人工雾气这一古老的日本传统环保手段降温，利用水从液体变成气体时从周围吸取热量来制造清凉的环境。

(36)相变原理：利用相变时发生的现象，如体积改变、吸热或放热等。

例36：德国馆里展示了相变材料，由于它在白天吸收多余的热量，然后释放到夜晚较冷的环境中，故可以被用来控制室内的温度。

(37)热胀冷缩原理：利用材料的热膨胀(或热收缩)，或者利用一些热膨胀系数不同的材料。

例37：台湾馆“天灯”的建筑外形源自中国古老的孔明灯。孔明灯符合热胀冷缩原理。

(38)加速氧化原理：用富氧空气，臭氧代替普通空气。

例38：中国航空馆外壳采用新材料PVC薄膜。PVC膜表面的光触媒涂层是一种在光照下具有极强的氧化还原能力的半导体材料。

(39)惰性环境原理：用惰性介质代替普通介质。

例39：世博园区的“小绿苗”，它是垃圾气力输送系统的一个组成部分。垃圾气力输送系统是利用环保型抽风机，使整个系统形成真空管道网络，在压差作用下空气流将垃圾吸往“垃圾收集站”。

(40)复合材料原理：由同种材料转为混合材料。

例40：世博园区的直饮水设备的核心部件采用PVC膜，它是由复合材料制成的。

水分子可以通过，其他大分子污染物则被截留。从而达到净化水质的效果。

2结语

TRIZ理论由实践到认识和再由认识到实践，构成了一个相对完整的认识过程，可见，TRIZ理论完全符合辩证唯物主义认识论的客观规律。

阿奇舒勒说：“你可以等待100年获得顿悟，也可以利用这些创新原理15min内解决问题。”。他告诉人们：发明可被控制，也可被批量化，而不是仅凭灵感和悟性。因此，学习和掌握TRIZ理论，不仅可以提高发明的效率，缩短发明的周期，而且能使发明问题更具有可预见性。