TRIZ理论在工业设计专业人才培养中作用的研究

方 迪，李 博，杨洪泽，战 丽，王 勇

（1.东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040；2.哈尔滨工业大学，黑龙江 哈尔滨 150040）

0 引言

TRIZ理论是近些年来国际上认可的创新设计理论和方法，广泛应用于产品创新领域并取得了较好的效果。随着我国经济的不断发展，工业设计专业也越来越受到企业，尤其是产品生产企业的重视。我国的工业设计教育虽然取得了长足的进步，但在发展中也存在着不少的问题。本文对TRIZ理论的内容和特点进行了阐述。结合目前工业设计专业人才培养的情况，探索将TRIZ理论应用于工业设计人才的培养中。

1 TRIZ理论的内容和特点

TRIZ是俄文的英文音译的缩写，其英文全称是Theory of the Solution of Inventive Problems（发明问题解决理论）。TRIZ理论由俄国学者根里奇阿奇舒勒于1946年最先提出，经过对几百万份专利，包括对一些科技文献的分析、归纳、整理，最终发现了解决发明创新问题背后所依据、遵循的一些理论和方法。TRIZ理论体系庞大，包括了诸多内容，而且还在不断发展完善中。

从目前来看，TRIZ理论的主要可以归纳为以下六个方面的内容：①创新思维方法与问题分析方法；②技术系统进化法则；③技术矛盾解决原理；④创新问题标准解法；⑤发明问题解决算法；⑥基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的效应库。

TRIZ理论的特点可以归结为，技术系统进化过程不是随机的，是有客观规律可遵循的，这种规律在不同领域中反复出现。①无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式；②各种技术矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力；③技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能[1]。

TRIZ理论已成为一套解决新产品研发实际问题的成熟的理论和方法体系。经过实践的检验，应用领域也从工程技术领域扩展到管理和社会等方面。现在该理论在西方工业国家受到了极大的重视，它的研究与实践迅速的普及和发展，已为众多知名企业取得了重大的效益。众多快速发展中的创新行型企业，都是依靠应用TRIZ理论取得巨大成功的典范。

2 TRIZ理论适合工业设计领域的应用

2.1 工业设计是工业化的产物

工业设计真正为人们所认识和发挥作用是在工业革命爆发之后，以工业化大批量生产为条件发展起来的。最初的工业设计是指对以工业手段生产的产品所进行的规划与设计，使之与使用的人之间取得最佳匹配的创造性活动。工业设计必须是一种创造性活动。工业设计的性质决定了它是一门覆盖面很广的科学，涉足了众多学科的研究领域。工业设计是工业化的产物。

2.2 TRIZ理论也是工业化的结果

从TRIZ理论的产生和发展可以看出TRIZ理论是工业化的产物，根里奇阿奇舒勒首先是一个出色的工程师，他在14岁时，就有了他的第—个发明——水下呼吸器，此后不久，他发现发明是有—定的规律的，掌握了这种规律有助于做出更多、更高级别的发明。于是他和所带领的团队开始分析大量的技术专利，TRIZ理论的基础是专利分析，这些专利都是前苏联在高速工业需求的高技能型人才培化时代的技术总结，因此可以说TRIZ理论是工业化的结果。

2.3 工业设计专业更适合运用TRIZ理论

从以上论述可以看出TRIZ理论和工业设计都是工业化的产物，两者存在着非常密切的关系。工业设计发展到今天已经和最初有很大的变化，但创新仍然是工业设计的主题，TRIZ理论作为创新设计有效的方法为工业设计提供有效地工具。由于TRIZ理论源于大量的科学技术的统计，因此和其他创新方法相比逻辑性更强，更适合工科方向的工业设计运用。

3 将TRIZ理论应用于工业设计教学中的研究

工业设计教育目前在我国主要分为两类，主要是艺术院校和工科院校下设的工业设计专业。在培养的方式上，艺术院校下设的工业设计专业往往强调 “艺术设计”；工科院校则较多地采用在培养方案中既有工科类课程也有艺术类课程的培养方法。本文重点研究工科院校下设的工业设计专业人才培养的问题。

3.1 目前工业设计专业人才培养的基本情况和问题

工业设计专业培养具备工业设计的基础理论、专业知识与应用能力，旨在使学生成为面向企业、专业设计部门、科研事业单位从事工业产品创新设计与开发、实施与管理及其相关工作的应用型专门设计人才。主干课程主要有设计素描与速写、造型设计基础、造型材料与工艺、模型制作、机械设计基础、人机工程学、工业设计方法学、设计心理学、计算机辅助工业设计、产品设计等。主要实践性教学环节有材料工艺实习、电工电子实习、生产实习、专业实习、产品设计课程设计、毕业设计等。目前存在的主要问题是：①工科类课程和艺术类课程的设置虽然比较全面，但相互之间联系和有机融合不够，这里面包括课程大纲的制定、课程间的关联等；②工科院校下设的工业设计专业招收的学生都是理工科招生，往往逻辑思维较强，形象思维相对较弱对于艺术类课程的深入理解往往有一定的难度，对于两类课程的有机融合也有适应过程；③由此导致课程开设的效果不明显，应用型本科人才应具有的核心能力难以达到较高要求。

3.2 将TRIZ理论应用于工业设计教学中的研究

（1）在人才培养方案中引入TRIZ理论教育。首先是在工业设计的教学中要开设工业设计方法学这门课程，作为工业设计的专业必修课具有较为重要的作用，在课程中讲授了很多设计方法，比如，畅谈会议、特性列举法、类比法、组合法和逆向思维法。对于学生较为系统的掌握工业设计的基本方法很重要。TRIZ理论作为创新理论的一种可以引入此门课程。通过实践发现对于工科的工业设计学生而言TRIZ理论相对于其他创新理论更适合。例如TRIZ理论中应用矛盾矩阵解决问题的步骤为：首先对涉及的问题进行描述，称之为问题描述。第二步对上述问题描述进行简化，提出理想的模型，称之为理想化模型的建立。第三步在上述分析过程中定义技术矛盾。定义技术矛盾的准确率直接影响创新原理可用与否的效率。一是明确要解决的问题是什么？二是现在的什么解决方案？三是现有解决方案有什么问题？四是定义技术矛盾的两个参数，一个是改善的参数，另一个是恶化的参数。第四步，利用矛盾矩阵表查找创新原理。第五步，结合具体情况选定最终的创新原理，并提出解决方案。第六步，对上述问题的解决方案进行检验，列出正面和负面的效应。具体见图1。这种创新思维更适合于工科工业设计的学生。其次，在工业设计专业高年级的教学中针对系统设计、开发设计和相关课程设计及快题设计等均可运用。在课程设计和快题设计中，较好的创意和较高的表现效果都很重要，TRIZ理论作为工业化的产物，理论性较强，思路清晰，可操作性强，便于工科的工业设计专业学生应用于产品设计中。

图1 技术矛盾解决原理及解决问题的步骤

（2）TRIZ理论在工业设计教学中具体应用的几个方面。一方面是技术系统预测可用于工业设计教学中的概念设计：TRIZ进化理论是TRIZ理论的重要组成部分，也是TRIZ理论中重要的问题解决工具。其主要内容包括技术成熟度预测、提高理想度法则、组成系统的完整性法则等。其中技术成熟度的预测可以根据技术成熟曲线对产品和技术进行预测。技术成熟度预测指系统的主要参数或性能的变化是依赖发展时期呈S 曲线形式进化。技术系统的进化要经历婴儿期、成长期、成熟期和衰退期四个阶段,这些阶段组成了产品的技术生命周期。某一产品在该类产品进化过程中所处的阶段就是该产品的技术成熟度,确定产品在S 曲线上的位置是TRIZ理论中技术进化理论研究的重要内容。工业设计中产品设计中的概念设计实际上也是基于对现有技术和产品的认识上对未来技术和产品的预测开发。因此TRIZ理论的技术系统预测可以用于工业设计中的概念设计。另一方面是创新思维方法与问题分析方法使产品创新设计思路更加开阔考虑问题更加严谨全面：TRIZ理论的另一个重要内容是创新思维方法与问题分析方法。说到创新思维的方法人们马上想到头脑风暴法、优缺点法等，这些方法的特点是发散性强，这既是优点也是缺点。TRIZ理论的创新思维则不同，它是在遵循客观规律的基础上，引导思考者沿着一定的维度来进行发散思考。例如，从系统层面上发散，TRIZ理论有 “超系统、系统、子系统”三个层面；从时间上发散，有三个系统层面的 “过去、现在、将来”的三种时态；在宏观到微观之间往复发散，我们可以在尺寸、成本、资源等多个维度上，从零到无穷大来进行发散思考；还可以有抽取意向天开想法中有效成分的 “金鱼法”，有化整为零的“小人法”等[2]。基于TRIZ理论的发散思维，有效地避免了在发散思考的过程中结果过于散乱无序、难以收敛到有效解集的缺点，提高创新思维的效率。工业设计的核心思想是创新，TRIZ理论中的创新思维方法与问题分析方法为工业设计的产品创新提供一种方法。同时技术矛盾和物理解决原理为工业设计专业开展产品创新提供方法。根里奇阿奇舒勒发现工程领域中的很多参数往往都可以由39个工程参数表述，不同的发明创造往往遵循共同的规律可以将这些共同的规律归纳成40个创新原理，针对具体的技术矛盾，可以归结技术参数基于创新原理、结合工程实际寻求具体的解决方案。技术矛盾解决原理为工业设计专业开展产品创新提供方法，特别适合工科方向的工业设计专业使用。最后是效应库为现有产品的开发提供新的检索平台：传统的科学效应多为按照其所属领域进行研究，侧重于效应的内容、和属性等方面的说明。由于使用者对自身领域之外的知识通常具有相当的局限性，造成了效应搜索的困难。TRIZ理论中按照从技术目标到实现方法的方式组织效应库便于使用者对效应的应用。迄今为止，研究人员已经总结了近万个效应，由于计算机技术的应用，TRIZ理论的效应库得到了广泛的应用。

4 结论

本文在阐述TRIZ理论和工业设计关系的基础上，针对工业设计专业的特点，通过对TRIZ理论在工业设计人才培养中的作用进行研究，培养富有特色的且符合社会实际需求的工业设计专业人才（本文为黑龙江省新世纪高等教育教学改革工程项目资助）。

[1]王亮申，等.TRIZ创新理论与应用原理[M].北京:科学出版社，2010.

[2]赵敏，史晓凌，段海波.TRIZ入门及实践[M].北京:科学出版社，2009.