TRIZ理论中小人法应用研究

2014-03-09宁夏科技发展战略和信息研究所韩博

科技创新与品牌 2014年11期

文/宁夏科技发展战略和信息研究所韩博

TRIZ理论中小人法应用研究

文/宁夏科技发展战略和信息研究所韩博

TRIZ理论是有效解决技术难题的方法，在实际应用与解决问题的过程中，使用者面对问题常常无法入手，并出现较多的错误。本文围绕TRIZ理论中五种克服思维惯性的方法—小人法的解题思路、解题流程及注意事项进行阐述，旨在帮助TRIZ应用者更好地解决问题。

一、小人法概述

任何技术系统存在的目的都是为了完成某项或多项特定的功能，当系统内出现问题（矛盾或冲突）时，为了克服工程师在解决问题时的思维惯性，使问题更好的解决，阿奇舒勒创立了“聪明的小矮人法”。当系统内的某些组件不能完成其必要的功能，并表现出相互矛盾的作用，可利用小人法解决问题。在TRIZ理论中，共有5种克服思维惯性的方法，分别是九屏幕图法、小人法、IFR（最终理想解）、金鱼法和STC算子法（尺寸—时间—成本算子法）。在这五种方法中，小人法是唯一纳入TRIZ中重要的算法—ARIZ算法中，可见小人法在TRIZ中的作用。

小人法是用一组小人来代表这些不能完成特定功能部件，通过能动的小人，实现预期的功能。然后，根据小人模型对结构进行重新设计。其有两个目的，一是克服由于思维惯性导致的思维障碍，尤其是对于系统结构；二是提供解决矛盾问题的思路。

二、小人法解决技术问题流程

1.小人法的解题思路

按照常规思维，在解决问题时通常选择的策略是从问题直接到解决方案，而这个过程采用的手段是在原因分析的基础上，利用试错法、头脑风暴法等得到解决方案。这种策略常常会导致形象、专业等思维惯性的产生，解决问题的效率较低。而小人法解决问题的思路是将需要解决的问题转化为小人问题模型，利用小人问题模型产生解决方案模型，最终产生待解决问题的方案，有效规避了思维惯性的产生以及克服了对此类问题原有的思维惯性，解决思路见图1。而这种解决问题的思路贯穿在整个TRIZ理论体系中，如技术矛盾、物场模型、物理矛盾、知识库等工具都采用此类的解决策略。

2.小人法的解题流程

小人法在解决问题时通常采取以下步骤，应当指出的是TRIZ理论中各个工具的使用都有较为严谨的步骤，或者是“算法”，为学习和应用者提供了清晰的流程。

第一步：分析系统和超系统的构成

描述系统的组成，“系统”是指出现问题的系统，系统层级的选择对于分析问题和解决问题有很大的影响。系统层级选择太大时，系统信息不充分，为分析问题带来了困难；系统层次太小时，可能遗漏很多重要的信息。这时需要根据具体的问题，做具体分析。

第二步：确定系统存在的问题或者矛盾

当系统内的某些组件不能完成其必要功能，并表现出相互矛盾时，找出问题中的矛盾，分析出现矛盾的原因是什么，并确定矛盾的根本原因。

第三步：建立问题模型

描述系统各个组成部分的功能（按照第一步确定的结果描述），将系统中执行不同功能的组件想象成一群一群的小人，用图形的形式表示出来，不同功能的小人用不同的颜色表示，并用一组小人代表那些不能完成特定功能的部件。此时的小人问题模型是当前出现问题时或发生矛盾时的模型。

第四步：建立方案模型

研究得到的问题模型（有小人的图），将小人拟人化，根据问题的特点及小人执行的功能，赋予小人一定能动性和“人”的特征，抛开原有问题的环境，对小人其进行重组、移动、剪裁、增补等改造，以便实现解决矛盾。

第五步：从解决方案模型过渡到实际方案

根据对小人的重组、移动、剪裁、增补等改造后的解决方案，从幻想情景回到现实问题的环境中，将微观变成宏观，实现问题的解决。

3.小人法使时注意事项

长期的实践和应用经验表明，在应用小人法时经常出现下列错误。一是将系统的组件用一个小人、一行小人或一列小人表示，小人法要求需要使用一组或一簇小人来表示。小人法的目的是为了打破思维惯性，将宏观转化为微观，如果使用一个小人表示，达不到克服思维惯性的目的。二是简单的将组件转化为小人，没有赋予小人相关特性，使应用者面对“小人图形”模棱两可，无法解决问题。需要根据小人执行的功能和问题环境给予小人的一些特性，可以有效地通过联想得到解决方案。

小人法的应用重点、难点在于小人如何实现移动、重组、裁剪和增补，这也是小人法的应用核心。其变化的前提是必须根据执行功能的不同给予小人一定的人物特征，才能实现问题的解决，而激化矛盾有利于小人的重新组合。

三、小人法解决技术问题案例

1.利用小人法解决水杯喝茶问题案例

水杯

水杯是人们经常使用的喝水装置，所有的人都在使用。据统计，我国有50%左右的人有喝茶的习惯，而普通的水杯不能满足喝茶人的需要。问题在于利用普通水杯喝茶时，茶叶和水的混合物通过水杯的倾斜，同时进入口中，影响人们的正常喝水。在这个问题中，当水杯没有盛水，或者盛茶水但没有喝时并没有发生矛盾，因此只分析饮水时的矛盾。下面按照小人法的步骤逐一分析。

第一步：分析系统和超系统的构成。

系统的构成有水杯杯体、水、茶叶以及杯盖组成，超系统是人的手及嘴。由于喝水时所产生的矛盾与系统的杯盖没有较大关系，因此不予考虑。而人的手和嘴是超系统，难以改变，也不予考虑。

第二步：确定系统存在的问题或者矛盾

系统中存在的问题是喝水时水和茶叶同时会进入嘴中，根本原因是茶叶的质量较轻，漂浮在水中，会随水的移动而移动。

第三步：建立问题模型

描述系统组件的功能。

表1 系统组件功能描述

图2 小人模型

第四步：建立方案模型

在小人模型中，绿色的小人（水）和黑色的小人（茶叶）混合在一起，当紫色小人（杯体）移动或者改变方向时（喝水时），绿色小人和黑色小人也会争先向外移动。我们需要的是绿色小人，而不是黑色小人。这时，需要有另外一组人，将黑色小人拦住，就如同公交车中有贼和乘客，警察需要辨别好人与坏人，当好人下车时警察放行，坏人下车时警察拦住，最后车内剩余的是坏人。为了拦住坏人，需要警察的出现。因此本问题的方案模型是引入一组具有辨识能力的小人。

第五步：从解决方案模型过渡到实际方案

根据第四步的解决方案模型，需要在出口增加一批警察，而警察必须有识别能力，回到原问题中，需要增加一个装置，能够实现茶叶和水的分离。由于水和茶叶的大小不同，很容易地会想到这个装置应当是带孔的过滤网，孔的大小决定了过滤茶叶的能力，如图3。

2.应用小人法解决水杯倒水时溢水的问题

在解决水和茶叶分离的同时又产生了新的问题：当过滤网的孔太大时，茶叶容易和水同时出去；当过滤网的孔太小时，水下流的速度变慢，开水容易溢出，造成对人体的烫伤。应用小人法可解决案例1带来的新问题。这时的矛盾不是喝水时，而是向杯中倒水时。

第一步：分析系统和超系统的构成。

系统构成如案例1，但在这个新问题中，水溢出与空气有一定的关系，因此在解决过程中需要考虑空气。而茶叶与问题无关，不予考虑。

第二步：确定系统存在的问题或者矛盾

系统中存在的问题是当开水倒入水杯时，一般过滤网的孔较小，水流比较集中，在过滤网上方水的压力大于空气外出的压力，空气无法从水杯中排出，使得水停留在过滤网上方，容易造成水的溢出，发生烫伤等有害事件。

第三步：建立问题模型

描述系统组件的功能。

表2 系统组件功能描述

图4 小人模型

第四步：建立方案模型

在小人模型中，当倒入开水时，蓝色小人（开水）经过红色小人（过滤网）向下移动，在短时间内会出现大量的蓝色小人，由于蓝色小人“人多势众”，使得底部的白色小人（空气）无法出去，形成两者对立的局面。此时水杯从过滤网到杯口的容积较小，造成蓝色小人移动到紫色小人（水杯）的外边，烫伤倒水者。在这里，矛盾表现在蓝色小人和白色小人在红色小人的区域发生对峙，一方想出去，一方想进来，矛盾的区域在红色小人（过滤网）。如同在一条相向的单行道路上，当两方相遇时，都不能通过，最好的办法是运用交通警察，将两者分开，各行其路。在本问题中，能够承担交通警察的角色只有红色小人（过滤网），而出现问题正是因为红色小人的存在使得双方对峙。对峙的重要原因是双方在同一个平面上，无法实现两者的分离。如何通过改变红色小人，来实现双方对峙呢？利用红色小人疏导蓝色小人和白色小人，使双方各行其道。可以考虑通过重组红色小人，将红色小人的排列由平面排列转化为“下凸”型排列，当蓝色小人向下移动时，白色小人可以自觉向上移动。

第五步：从解决方案模型过渡到实际方案

根据第四步的解决方案模型，改变原有直面型的过滤网，设计为“下凸”型的过滤网，使水和空气各自沿着不同的道路移动，不会出现双方对峙，造成人员的伤害。过滤网的形状见图5。

图5 新型水杯过滤网

3.应用小人法解决水杯倒茶的问题

在案例1和2的解决方案中，仍然存在当茶叶较碎小时，很多茶叶移动出来，如喝龙井、茉莉花等。当喝铁观音等茶叶片较大的茶时不存在问题，但在喝完茶后，茶叶容易粘连在杯壁，不易清理茶叶。

第一步：分析系统和超系统的构成。

系统的构成有水杯杯体、水、茶叶、过滤网及杯盖。

第二步：确定系统存在的问题或者矛盾

当水杯使用者喝颗粒较小的茶叶时，需要过滤网的孔非常小，这样在案例2中的设计也会出现案例1中所出现的后果，当喝茶叶叶片较大的茶时，茶叶不容易清理，出现了两个问题。

第三步：建立小人问题模型

描述系统组件的功能。

表3 系统组件功能描述

图6 小人模型

第四步：建立方案模型

在小人模型中，红色小人（过滤网）执行的主要功能是当喝水时将黑色小人（茶叶）和蓝色小人（水）分离，也就是将黑色小人固定在一个区域内，蓝色小人可以自由移动，同时不能造成在蓝色小人进入时，引起蓝色小人和白色小人之间的对峙。进一步激化矛盾，当红色小人之间的间距非常小时，白色小人和蓝色小人都很难通过，同时将红色小人移动在杯口，这时蓝色小人向下移动就会向外溢出。考虑可否将水杯颠倒一下，或将红色小人在整个水杯中的站位进行调整，从上方移动到下方，不会造成蓝色小人向外移动的现象（溢出烫伤）。当红色小人移动到下方时，黑色小人进入杯子比较困难，如果杯体下方能够给黑色小人开一扇门，那么黑色小人的进出将变得非常容易。这时大量蓝色小人进入时，没有红色小人的阻挡，很容易的向下移动，而黑色小人由于下方有门，可很容易的出入，而红色小人的间距非常小，有效实现黑色小人和蓝色小人之间的隔离。

第五步：从解决方案模型过渡到实际方案

根据第四步的解决方案模型，将过滤网安装在水杯的最下方，同时在水杯的下方也设计为可以开口的形式，从而容易地解决了上述的问题。在倒入开水时，水不易溢出，同时在喝颗粒较小的茶叶时，茶叶不会漏过滤网，当喝叶片较大的茶叶时，离杯口较近，很容易地实现清理。