TRIZ理论中九屏幕法的使用及常见问题分析

于百库 吴永志 孙国强

摘 要：【目的】针对目前国内出版的众多TRIZ教材、专著和论文中有关九屏幕法的讲述内容过于简单、使用基本规则不明确等问题，进行分析研究，旨在为高校学生和企业TRIZ创新方法应用者提供借鉴。【方法】在介绍九屏幕法的作用及相关概念基础上，通过对九屏幕法使用的具体描述、对使用中常见问题的归纳分析等，系统性阐述了九屏幕法使用的基本规则。【结果】明确了九屏幕图的主要形式、绘制方法和使用要点，归纳总结出不符合使用要点、形式错误、缺少对应性和表达与本质不一致等4种错误形式。【结论】九屏幕法对拓宽解题思路具有重要作用，初学者比较容易上手，但是在使用中经常出现各种问题，需要使用者在实践中不断深入理解，深化应用，以更好地发挥九屏幕法的作用。

关键词：TRIZ理论；九屏幕法；使用；问题分析

中图分类号：F124.3      文献标志码：A    文章编号：1003-5168（2024）07-0153-06

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.07.031

The Use of the Nine-Screen Method in TRIZ Theory and the Analysis of Common Problems

YU Baiku1 WU Yongzhi2 SUN Guoqiang3

（1.CRRC Qiqihar Rolling Stock Co.， Ltd.， Qiqihar 161002， China; 2. Institute of Scientific and Technical Information of Heilongjiang Province， Harbin 150028， China; 3. Harbin Telizhi Technical Consulting Co.，Ltd.，

Harbin 150046， China）

Abstract： [Purposes] This paper presents the analysis and research of the problems that the content of the nine-screen method is too simple and the basic rules of using it are not clear in many TRIZ teaching materials， monographs and papers published in China， aiming to provide reference for students in colleges and universities and applicants of corporate TRIZ innovation methods. [Methods] Based on a brief introduction of the role of the nine-screen method and related concepts， this paper systematically elaborates the basic rules of the nine-screen method through the specific description of the use of the nine-screen method and the generalization and analysis of the common problems in the use of the nine-screen method. [Findings] The main forms， drawing methods and points of use of the nine-screen diagram are clarified， and four kinds of errors are summarized， such as fail to meet the use of the main points， form error， lack of correspondence， and inconsistency of expression with essence. [Conclusions] The nine-screen method plays an important role in broadening the idea of problem solving， and it is relatively easy for beginners to get started， but various problems often occur in the use of the method， which requires users to deepen their understanding and strengthen their application in practice in order to better utilize the role of the nine-screen method.

Keywords： TRIZ theory; nine-screen method; use; problem analysis

0 引言

TRIZ理論即发明问题解决理论（简称TRIZ），是苏联发明家根里奇·阿奇舒勒（Genrich S. Altshuller）带领一批学者从1946年开始，经过50多年，对世界上250多万件专利文献加以搜集、研究、整理、归纳、提炼，建立的一整套系统化、实用性的解决发明问题的理论、方法和体系。它是基于本体论、认识论和自然辩证法产生的，被誉为解决发明创造问题的“金钥匙”。在波音、福特、西门子、三星电子、三菱、华为、中国中车等世界知名企业得到了广泛应用。

九屏幕法（也称九宫格、九屏法）是TRIZ理论中的创新思维工具之一，是为了解决系统矛盾、克服思维惯性而采用的一种创新思维方法。然而，目前国内出版的众多TRIZ教材和专著中有关九屏幕法的内容通常都过于简单，相较于技术矛盾、物场模型、ARIZ等TRIZ工具，九屏幕法的基本规则不明确，导致使用过程中经常出现各种问题［1］。

1 九屏幕法的作用及相关概念

1.1 九屏幕法的作用

九屏幕法的基本思想是把问题当成一个系统来研究，按照时间和系统层次两个维度来进行思考。研究系统时，关注系统的整体性、层级性和目的性，即不但要看到系统本身，还要看到宏观的超系统和微观的子系统；关注系统的动态性和关联性，即不但要看到系统的现在，还要看到它的过去和将来，以及其超系统和子系统的过去、现在和将来，从而打破思维的局限，实现对问题的全面认识［2］。因此，九屏幕法的主要作用是确定技术系统，并通过时间和系统层次两个维度来拓宽思路，寻找和利用更多可利用的资源，为解决工程问题创造条件。

1.2 相关概念

1.2.1 创新思维。根据《创新方法应用能力等级规范》（GB/T 31769），创新思维（innovation thinking）是指以新颖独特的方式对已有信息进行加工、改造、重组和迁移，从而获得有效创意的思维活动和方法。创新思维模式（mode of innovation thinking）是指按一定程序表现在思维创新方面的方法和技巧。

1.2.2 系统。钱学森认为，系统是由相互作用相互依赖的若干组成部分结合而成的，具有特定功能的有机整体，而且这个有机整体又是它从属的更大系统的组成部分。

1.2.3 技术系统。技术系统是指具有系统特征的部件及联系的总和，它是构成系统的各个要素和要素间关系的总和，也就是完成某个特定功能或职能的各个事物的集合。任何系统都不是独立存在的。系统之外的高层次系统为超系统，每个系统都要被纳入超系统中，成为其中的一部分，并与其他部分相互作用。系统之内的低层次系统称为子系统，系统本身由若干个相互作用的子系统组成。

技术系统、超系统和子系统间的关系如图1所示。

如果把汽车看作是一个系统，那么轮胎、发动机、车身、变速箱等是汽车的子系统，交通系统就是汽车的超系统，因为每辆汽车都是整个交通系统的组成部分。当然，制造企业、4S店、车库等也是汽车的超系统。

1.2.4 资源。资源是指系统及其环境中的各种要素，能够反映诸如系统作用、功能、组分、组分间联系结构、信息能量流、物质、形态、空间分布、功能的时间参数、效能以及其他有关功能质量的个别参数。从技术创新角度讲，资源是可获得的，但是又是闲置的及（通常是）不可见的物质、能量、性能等在系统中能够用来解决问题的东西［3］。

寻找和利用资源是九屏幕法的主要作用，因此本文将资源的概念列入其中。

2 九屏幕图的绘制及使用要点

所谓九屏幕法，是指在分析、解决问题时，不仅要考虑当前系统，还要考虑它的过去和未来、子系统和超系统，以及当前系统过去和未来的子系统、超系统。上述要素根据时间和系统层级构成了九屏幕图。

2.1 九屏幕图的常用形式

九屏幕图有两种常见形式（如图2所示），无论哪种形式，中间深色背景的5个屏都是一致的。居中的是当前系统，表达技术系统的当前状态，是整个九屏幕图的核心。横向看，左侧是当前系统的过去，右侧是当前系统的未来；纵向看，上面是当前系统的超系统，下面是当前系统的子系统。

主要差异在4个角上白色背景的4个屏。形式一为纵向（川字形）九屏幕图，左侧两个屏分别是过去的超系统和子系统，右侧两个屏分别是未来的超系统和子系统。而形式二为横向（三字形）九屏幕图，上面两个屏分别是超系统的过去和未来，下面两个屏分别是子系统的过去和未来。在解题过程中两者都可以采用。一般来讲，形式一适用于工艺过程或者系统整体进化情形，形式二适用于子系统不均衡进化，可根据工程实际作出选择。

具体绘制九屏幕图时，首先确定要研究的当前系统，然后考虑当前系统的子系统和超系统，以及当前系统的过去和未来，即中间5个屏；然后考虑根据技术系统的特点，确定采用的九屏幕图形式，并把相关内容填入剩下的4个屏中。

2.2 九屏幕法使用要点

2.2.1 当前系统的定义至关重要，要保持解题过程中的一致性。这里所讲的解题过程是指利用各种TRIZ工具完整解决技术问题的过程，包括从具体问题到问题模型，直至方案模型的完整过程，而不仅限于九屏幕法的使用过程。九屏幕法的重要作用在于，定义了一个统一的技术系统，同时又提供寻找可利用资源的手段。九屏幕法非常重要，因此被TRIZ理论的创始人阿奇舒勒称为“天才思维九屏幕法”。对于初学者，绘制九屏幕图有一定的难度，在学习和实践过程中，可能要反复调整当前系统，以期满足技术系统解决问题的需要。

2.2.2 时间的选择可长可短，但要有意义。对于过去和未来的选择，首先需要确定技术的发展顺序与规律，然后确定过去与未来，选擇相近的技术节点。过去的选择，可以是任一过去的时间点，可以是上一代产品，也可以是上一个过程，总之是有可能产生可利用资源的时间点。未来的选择也同样如此。此外要尽量避免“智能”“自动”等词语，且尽量具体，可描述为进行的改进或增加的功能。

以电风扇为例，在分析电风扇的九屏幕图时发现，系统的过去是扇子，未来是空调，初看没有问题，但是时间的选择对解决问题没有帮助。一是当前系统是电风扇，并没有明确其具体技术特征，犯了当前系统定义不准确的错误。二是在当前系统的过去分析中，很多人认为当前系统的过去是扇子，其实从扇子到电风扇的进化过程，经历了很多，在分析系统的过去时跳过了很多技术发展的节点，而且时间跨度很长。按照这种逻辑关系进行分析的九屏幕图没有太大意义。对于系统未来的分析也是如此，当系统的未来认定为空调时，解决问题的思路已经不在电风扇本身了［4］。

2.2.3  子系统和超系统要全面，数量不能过少，也不能太多。子系统和超系统数量过少，不利于寻找可利用资源；过多的话会导致解题复杂化。如果子系统过于复杂，可以针对每一个子系统再绘制九屏幕图。

2.2.4 九屏幕法是一种思维方法，并不是解决问题的手段。九屏幕法体现了理解问题的一种思维方法，确定了解决问题的某个新途径。另外，各个屏幕显示的信息并不一定都能引出解决问题的新方法。所以在实际使用中，一般不要求提出解决方案，个别案例可以提出概念性方案。

3 使用九屏幕法解题案例

3.1 单杠的九屏幕图

社区或者中小学常见的金属单杠，其主要材质是碳素钢，具有较高的强度和耐用性，同时具有不易变形、使用寿命长、价格经济实惠等特点，适合大众使用。其主要问题是缺少防护，以及立柱高度不适应各种人群使用等。把当前的全碳素钢金属单杠作为当前系统：子系统包括碳素钢金属横杆、金属立柱，以及钢索、地钉等固定装置；超系统包括操场、土地、使用者等。按照形式一绘制九屏幕图，如图3所示。当前系统过去为木质、金属混合单杠，其子系统包括金属横杆、木质立柱，以及防风绳、地钉等固定装置。当前系统的未来我们定义为有保护、高度可调节的单杠，由此预测其子系统包括弹簧钢、合金或碳纤维横杆、可升降立柱、固定装置、保护地垫。超系统的部分有所不同，如图3所示。

3.2 超细粉装袋系统粉尘泄漏问题的九屏幕图分析

问题描述：在生产线的末端，超轻细粉料在干燥粉仓内经过干燥后由出料管进入装袋系统，在这个过程中有密封胶圈对料袋进行密封。但装袋结束后，关闭放料阀，去除密封胶圈将装粉的料袋取下来时，细粉从料袋口往外泄露，造成物料严重损失。超细粉装料系统图如图4所示。

九屏幕图分析：当前系统可以选为带有密封的装料系统，应用九屏幕图横向（三字形）结构绘出九屏幕图，如图5所示。

通过对九屏幕图各个屏内所有资源逐一进行分析，来寻找解决问题的方向或解决方案。例如，可以利用子系统的放料管资源，延长放料管的长度，降低细粉的下落高度，从而减少粉尘的泄漏量。也可以考虑利用未来系统子系统中低压气体或真空环境的资源，解决粉尘泄漏问题。

4 九屏幕法使用中常见问题

九屏幕法是一种使用相对简单的TRIZ工具，但是使用九屏幕法解题屡屡出现问题，主要包括以下几种情形。

4.1 不符合使用要点的要求

本文2.2对九屏幕法的使用要点进行的详细阐述，是在使用过程中必须遵守的规则。主要存在的问题是：当前系统的定义不合理、前后不一致；时间选择过于随意，对解决问题没有帮助；子系统和超系统的数量过少。最严重的问题是，利用九屏幕法得出了解决方案，而且是最终方案。

4.2 形式上的错误

正确的九屏幕图如本文2.1所述，其有两种表达形式，但是在应用中出现多种形式（如图6所示）。本文分别命名为“田字形”“混合型”“统一朝向”“转体90°”。限于版权问题，将错误实例转化为图形来表达。

田字形的九屏幕图是一种常见的错误形式，其本质是没有清楚表达4个角位置4个屏的意义。九屏幕图还有一种错误的形式，那就是用3×3的表格代替九屏幕图，因其没有箭头，我们可以称之为“表格型”九屏幕图。这种错误形式在早期的学术论文或者教学实例中也时有出现。“表格型”与“混合型”“田字形”的错误本质类似，都无法准确表达4个角位置4个屏的意义。“统一朝向”和“转体90°”的形式理论上并没有本质错误，主要是与习惯不符。

4.3 缺乏对应性

采用形式二时，要求子系统的过去与未来要与当前子系统完全对应，即每个子系统都要有对应的过去和未来，且数量必须一致。常见的问题是某些子系统在过去或者未来消失不见了。超系统也存在上述问题。

4.4 表达与本质不一致

这是一种常见的错误形式，简单地说就是将形式一与形式二用错。例如，分析的过程和实际内容符合形式一的九屏幕图，左下角所填内容是“过去的子系统”，但是所用九屏幕图为形式二。具体可参见下述案例中问题⑤。

4.5 错误案例分析

某次教学中的实例如图7所示，其存在较多的典型问题，多处不符合要点要求，几乎每个屏都存在不足之处。

①当前系统定义为“自动化机器人除尘”，这是一个过程，但是系统的过去和未来并非是与之相关联的过程，建议当前系统修改为“自动化机器人除尘系统”。当前系统的过去和未来也要同步添加“系统”。

②当前系统的过去为“人工除尘系统”，时间轴选取是否合适，单凭此图尚不足以判定，需要結合工程问题以及实际情况。从一般经验来看，该系统时间跨度较大，跳过了很多技术发展的节点。

③当前系统的未来用“智能化”来表述，不符合使用要点2.2.2的要求。

④子系统组件和超系统数量过少，不利于寻找可利用资源。

⑤子系统STM32核心板的过去不可能是“人”，而“人”可以理解为人工除尘的子系统，结合以下错误⑦，有理由认为该案例将纵向形式误用为横向形式。

⑥子系统STM32核心板的未来是128位芯片，指向性过于明显，存在已经有解决方案但却套用创新方法的可能。

⑦超系统的过去也存在与子系统的过去类似的问题，全向轮的过去不可能是高压水枪、高压气枪。

⑧超系统的未来同样用“智能”来描述，不符合使用要点2.2.2的要求。

5 结语

九屏幕法是一种重要的创新思维工具，本文对其使用要点和常见错误进行了具体阐述，并提供了使用案例以及错误案例分析，旨在为高校学生和企业TRIZ创新方法应用者提供借鉴。

参考文献：

［1］李弘，颜惠庚，肖玉.TRIZ理论中九屏幕法的几个问题［J］.产业与科技论坛，2012，11（17）：93-94.

［2］许俊强，赵清华，邹姝姝，等.TRIZ理论“九屏幕法”应用于大学生科研立项的改革探析［J］.广东化工，2011，38（5）：256-257.

［3］王春生. 创新方法基础教程与应用案例［M］. 哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2018：2-6，26-29.

［4］韩博. 九屏幕图在TRIZ理论教学中若干问题的探讨［J］. 创新科技，2014（4）：6-7.

收稿日期：2023-11-20

作者简介：于百库（1970—），男，本科，教授级高级工程师，研究方向：中长期科技发展规划与创新方法；吴永志（1979—），男，本科，研究员，研究方向：科技情报与创新方法；孙国强（1969—），男，本科，副教授，研究方向：教育培训与创新方法。