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TRIZ理论在创新型质量管理课题中的运用

来源:学术堂 作者:韩老师
发布于:2014-07-23 共6430字
论文摘要

  引 言
  
  QC(质量管理)小组活动从诞生到现在,在促进企业改进质量、提高效益、开发人才等方面做出了重大的贡献。创新型 QC 小组活动课题是我国 2000 年从日本引进的 QC 小组课题模式。

  从课题类型上来分,QC 小组活动课题分为“现场型”、“服务型”、“攻关型”、“管理型”、“创新型”五种。创新型 QC 小组活动课题与其他四种问题解决型课题不同,其他四种课题以解决问题为主要目标,是通过查找问题、分析原因来解决问题,而创新型 QC 课题是运用新的思维方式和创新方法,以全新创造为目的,开发新产品、新项目、新方法。正因为如此,虽然创新型课题也遵循基本的 PDCA 循环,但其活动程序与其他四类课题不同。创新型课题由小组成员运用创新思维提出多种方案,并对各种方案进行分析论证和评价,必要时进行模拟实验,选择最佳方案,然后付诸实施。其活动程序如图1 所示。【图1】

  如图 1 所示,在创新型课题 QC 小组活动程序中,活动步骤 3———提出各种方案并确定最佳方案,是整个创新型课题活动成功与否的关键。在这一步骤中,需要 QC小组针对预定目标,提出各种方案,再从技术可行性、经济合理性、实现目标的概率等多个方面,对提出的各种方案进行分析、论证和评价,选择出最佳方案。目前,在提出方案的过程中,普遍采用的是“头脑风暴法”这一创新思维方法,并结合 KJ 法(例如:亲和图)对“头脑风暴法”所产生的各种意见、观点和想法进行归纳、整理,形成各种可供分析评价的具体方案。

  “头脑风暴法”是一种群组创意法。遵循“头脑风暴法”的基本原则,可以减少群组内的社交抑制因素,激励新想法的产生。利用“头脑风暴法”,可以使与会人员自由交换想法或点子,并相互激发创意和灵感,大大提高群组的创造力。虽然“,头脑风暴法”是一种操作简单、广受欢迎的创新思维方法,适合于解决相对比较简单、严格确定的问题。但在解决较为复杂的问题中,采用“头脑风暴法”不可能立即猜想出解决方案,不是一种能快速提出具体方案的方法。

  鉴于以上分析,笔者认为在创新型 QC 课题“提出各种方案并确定最佳方案”这一活动步骤中,可以尝试应用 TRIZ 这一创新方法。因为 TRIZ 能有效地避免在发散思考的过程中,结果过于散乱无章、难以收敛到有效解集的缺点,将发散的思维与客观规律有机结合,能帮助QC 小组形成各种具体方案。

  TRIZ 的基本概念与观点发明问题解决理论 (Theory of Inventive ProblemSolving,以下简称 TRIZ),是由苏联发明家根里奇·阿奇舒勒(Genrich S. Altshuller)及其同事在研究了 200 多万份专利的基础上,提出的一套具有完整理论体系的创新方法。在“冷战”期间,TRIZ 属于苏联的国家机密,直至苏联解体后,TRIZ 才系统地传到了西方并引起学术界和企业界的普遍关注。从 1946 年 TRIZ 的诞生到现在,经过几十年的发展和推广,TRIZ 不仅给波音、通用、福特、三星等企业带来了可观的经济效益,其应用范围也由最初的工程技术领域,向自然科学、社会科学、管理科学等各个领域逐渐渗透。

  TRIZ 的基本理论体系包括一个基本原理(技术系统进化法则),四个分析工具(矛盾矩阵、物质 - 场分析、需求功能分析、ARIZ 算法分析)和三个知识库(40 条创新原理、76 个标准解和效应知识库)。

  在这些方法和工具中,最容易掌握并且应用较多的是矛盾矩阵和 40 条创新原理,这也是阿奇舒勒最早奠定的 TRIZ 理论的基础内容。

  1.矛盾矩阵技术
  矛盾是 TRIZ 理论中的基本概念。技术矛盾,是指技术系统中两个参数之间存在着相互制约,当其中一个参数优化时,另一个参数会恶化,例如飞机速度与能耗的矛盾、计算机网络可靠性与有效性的矛盾等。

  阿奇舒勒通过对大量专利文献的分析后,总结出了 39 个通用工程参数,例如:运动物体的重量、速度、力、温度、信息损失、可靠性、系统的复杂性等等。将 39个通用工程参数两两组合就构成了技术矛盾。阿奇舒勒对这 39 个进行了配对组合,总结出了大约 1300 对典型的技术矛盾,并给每一对技术矛盾提供了若干个可供参考的解决思路(即创新原理),构成了矛盾矩阵(见下表)。【表1】

  2.创新原理
  矛盾矩阵中所提供的解决思路又称为创新原理。阿奇舒勒总结出的创新原理一共有 40 条。这 40 条创新原理,蕴涵了人类发明创新所遵循的共性原理。创新原理主要包括,分割(1)、分离(2)、嵌套(7)、曲面化(14)、空间维数变化(17)、反馈(23)、多孔材料(31)、热膨胀(37)、加速氧化(38)等等,在这里不全部列出。

  39 个通用工程参数描述了问题空间,40 条创新原理描述了解空间,而矛盾矩阵则建立了问题空间与解空间之间的映射关系。利用矛盾矩阵和创新原理,解决技术矛盾的模式如图 2 所示。【图2】

  TRIZ 在创新型 QC 中应用的可能性TRIZ 来源于发明,但是其并不只是一种发明工具,而是一种解决问题的工具。在工程技术、自然科学、社会科学、管理科学等各个领域,TRIZ 都能发挥其巨大的创新作用,带来有益的效果。同样,TRIZ 在创新型 QC 中也具有应用的可能性,主要体现在以下几个方面:

  1.两者关于创新内涵的认识和关注重点相同创新型 QC 课题是运用全新的思维和创新的方法,研制开发新的产品、工具或服务,强调不受现状和已有经验的束缚。而 TRIZ 直接回避了创新、革新、创造等词汇在概念上的争议,认为所有最终能转变成生产力的发明,都可以归入创新的范畴,并把关注的焦点放在如何利用创新的方法和规律来实现创新上。可以说,两者都注重创新的实践,强调运用创新的方法来实现创新。

  2.与传统创新方法相比,TRIZ 具有其优点人们经常或习惯使用的创新方法大约有几十种,例如试错法、头脑风暴法、形态分析法等等。这些传统的创新方法,都曾在某些时代或人群中取得过较好的创新效果。这些传统的创新方法基本上是以心理机制为基础,其逻辑性并不严密。与传统的创新方法相比,TRIZ 是从大量发明专利中总结提炼出来的,其原理、程序、步骤等,是建立在科学和技术的方法之上的,具有严密的逻辑性。此外,从 TRIZ 解决问题的模式可以看出,它一般采用反馈、迭代的形式,通过启发式地方案搜索,快速地从成千上万的解法中,找出解决复杂问题的可行方案。

  3.TRIZ 与传统创新方法结合,发挥各自优势在 TRIZ 中,已经吸收了很多克服思维定势的传统创新方法的精髓。将 TRIZ 和传统创新方法结合起来使用,可以相互取长补短,发挥出各自的优势。在目前的很多应用实践中,TRIZ 与传统创新方法的结合使用也是非常普遍的。

  TRIZ 在创新型 QC 中的具体应用本文以 TRIZ 中应用最多的矛盾矩阵和创新原理,简单说明 TRIZ 在创新型 QC 中的具体应用。

  1.操作步骤及程序
  (1)根据图 2 中技术矛盾的解题模式,将待解决问题的技术矛盾提取出来,并用 39 个通用工程参数中的两个来表示这对技术矛盾。

  (2)根据矛盾矩阵,找到对应的创新原理。通常,矛盾矩阵会给出多个解决技术矛盾可能用到的创新原理,而这些创新原理并一定每个都适用,更不是每个都最优,需要 QC 小组成员根据这些创新原理的启示,通过讨论或者适当结合“头脑风暴”等创新方法,整理形成若干个解决方案。

  (3)由 QC 小组全体成员,对这些方案逐个进行分析、论证和评价,必要的时候,进行试验对比,确定出最佳方案。矛盾矩阵和创新原理应用在创新型 QC 课题时的活动程序,如图 3 所示。

  2.应用分析
  引 言
  
  QC(质量管理)小组活动从诞生到现在,在促进企业改进质量、提高效益、开发人才等方面做出了重大的贡献。创新型 QC 小组活动课题是我国 2000 年从日本引进的 QC 小组课题模式。

  从课题类型上来分,QC 小组活动课题分为“现场型”、“服务型”、“攻关型”、“管理型”、“创新型”五种。创新型 QC 小组活动课题与其他四种问题解决型课题不同,其他四种课题以解决问题为主要目标,是通过查找问题、分析原因来解决问题,而创新型 QC 课题是运用新的思维方式和创新方法,以全新创造为目的,开发新产品、新项目、新方法。正因为如此,虽然创新型课题也遵循基本的 PDCA 循环,但其活动程序与其他四类课题不同。创新型课题由小组成员运用创新思维提出多种方案,并对各种方案进行分析论证和评价,必要时进行模拟实验,选择最佳方案,然后付诸实施。其活动程序如图1 所示。【图1】

  如图 1 所示,在创新型课题 QC 小组活动程序中,活动步骤 3———提出各种方案并确定最佳方案,是整个创新型课题活动成功与否的关键。在这一步骤中,需要 QC小组针对预定目标,提出各种方案,再从技术可行性、经济合理性、实现目标的概率等多个方面,对提出的各种方案进行分析、论证和评价,选择出最佳方案。目前,在提出方案的过程中,普遍采用的是“头脑风暴法”这一创新思维方法,并结合 KJ 法(例如:亲和图)对“头脑风暴法”所产生的各种意见、观点和想法进行归纳、整理,形成各种可供分析评价的具体方案。

  “头脑风暴法”是一种群组创意法。遵循“头脑风暴法”的基本原则,可以减少群组内的社交抑制因素,激励新想法的产生。利用“头脑风暴法”,可以使与会人员自由交换想法或点子,并相互激发创意和灵感,大大提高群组的创造力。虽然“,头脑风暴法”是一种操作简单、广受欢迎的创新思维方法,适合于解决相对比较简单、严格确定的问题。但在解决较为复杂的问题中,采用“头脑风暴法”不可能立即猜想出解决方案,不是一种能快速提出具体方案的方法。

  鉴于以上分析,笔者认为在创新型 QC 课题“提出各种方案并确定最佳方案”这一活动步骤中,可以尝试应用 TRIZ 这一创新方法。因为 TRIZ 能有效地避免在发散思考的过程中,结果过于散乱无章、难以收敛到有效解集的缺点,将发散的思维与客观规律有机结合,能帮助QC 小组形成各种具体方案。

  TRIZ 的基本概念与观点发明问题解决理论 (Theory of Inventive ProblemSolving,以下简称 TRIZ),是由苏联发明家根里奇·阿奇舒勒(Genrich S. Altshuller)及其同事在研究了 200 多万份专利的基础上,提出的一套具有完整理论体系的创新方法。在“冷战”期间,TRIZ 属于苏联的国家机密,直至苏联解体后,TRIZ 才系统地传到了西方并引起学术界和企业界的普遍关注。从 1946 年 TRIZ 的诞生到现在,经过几十年的发展和推广,TRIZ 不仅给波音、通用、福特、三星等企业带来了可观的经济效益,其应用范围也由最初的工程技术领域,向自然科学、社会科学、管理科学等各个领域逐渐渗透。

  TRIZ 的基本理论体系包括一个基本原理(技术系统进化法则),四个分析工具(矛盾矩阵、物质 - 场分析、需求功能分析、ARIZ 算法分析)和三个知识库(40 条创新原理、76 个标准解和效应知识库)。

  在这些方法和工具中,最容易掌握并且应用较多的是矛盾矩阵和 40 条创新原理,这也是阿奇舒勒最早奠定的 TRIZ 理论的基础内容。

  1.矛盾矩阵技术
  矛盾是 TRIZ 理论中的基本概念。技术矛盾,是指技术系统中两个参数之间存在着相互制约,当其中一个参数优化时,另一个参数会恶化,例如飞机速度与能耗的矛盾、计算机网络可靠性与有效性的矛盾等。

  阿奇舒勒通过对大量专利文献的分析后,总结出了 39 个通用工程参数,例如:运动物体的重量、速度、力、温度、信息损失、可靠性、系统的复杂性等等。将 39个通用工程参数两两组合就构成了技术矛盾。阿奇舒勒对这 39 个进行了配对组合,总结出了大约 1300 对典型的技术矛盾,并给每一对技术矛盾提供了若干个可供参考的解决思路(即创新原理),构成了矛盾矩阵(见下表)。【表1】
论文摘要

  2.创新原理
  矛盾矩阵中所提供的解决思路又称为创新原理。阿奇舒勒总结出的创新原理一共有 40 条。这 40 条创新原理,蕴涵了人类发明创新所遵循的共性原理。创新原理主要包括,分割(1)、分离(2)、嵌套(7)、曲面化(14)、空间维数变化(17)、反馈(23)、多孔材料(31)、热膨胀(37)、加速氧化(38)等等,在这里不全部列出。

  39 个通用工程参数描述了问题空间,40 条创新原理描述了解空间,而矛盾矩阵则建立了问题空间与解空间之间的映射关系。利用矛盾矩阵和创新原理,解决技术矛盾的模式如图 2 所示。【图2】
论文摘要

  TRIZ 在创新型 QC 中应用的可能性TRIZ 来源于发明,但是其并不只是一种发明工具,而是一种解决问题的工具。在工程技术、自然科学、社会科学、管理科学等各个领域,TRIZ 都能发挥其巨大的创新作用,带来有益的效果。同样,TRIZ 在创新型 QC 中也具有应用的可能性,主要体现在以下几个方面:

  1.两者关于创新内涵的认识和关注重点相同创新型 QC 课题是运用全新的思维和创新的方法,研制开发新的产品、工具或服务,强调不受现状和已有经验的束缚。而 TRIZ 直接回避了创新、革新、创造等词汇在概念上的争议,认为所有最终能转变成生产力的发明,都可以归入创新的范畴,并把关注的焦点放在如何利用创新的方法和规律来实现创新上。可以说,两者都注重创新的实践,强调运用创新的方法来实现创新。

  2.与传统创新方法相比,TRIZ 具有其优点人们经常或习惯使用的创新方法大约有几十种,例如试错法、头脑风暴法、形态分析法等等。这些传统的创新方法,都曾在某些时代或人群中取得过较好的创新效果。这些传统的创新方法基本上是以心理机制为基础,其逻辑性并不严密。与传统的创新方法相比,TRIZ 是从大量发明专利中总结提炼出来的,其原理、程序、步骤等,是建立在科学和技术的方法之上的,具有严密的逻辑性。此外,从 TRIZ 解决问题的模式可以看出,它一般采用反馈、迭代的形式,通过启发式地方案搜索,快速地从成千上万的解法中,找出解决复杂问题的可行方案。

  3.TRIZ 与传统创新方法结合,发挥各自优势在 TRIZ 中,已经吸收了很多克服思维定势的传统创新方法的精髓。将 TRIZ 和传统创新方法结合起来使用,可以相互取长补短,发挥出各自的优势。在目前的很多应用实践中,TRIZ 与传统创新方法的结合使用也是非常普遍的。

  TRIZ 在创新型 QC 中的具体应用本文以 TRIZ 中应用最多的矛盾矩阵和创新原理,简单说明 TRIZ 在创新型 QC 中的具体应用。

  1.操作步骤及程序
  (1)根据图 2 中技术矛盾的解题模式,将待解决问题的技术矛盾提取出来,并用 39 个通用工程参数中的两个来表示这对技术矛盾。

  (2)根据矛盾矩阵,找到对应的创新原理。通常,矛盾矩阵会给出多个解决技术矛盾可能用到的创新原理,而这些创新原理并一定每个都适用,更不是每个都最优,需要 QC 小组成员根据这些创新原理的启示,通过讨论或者适当结合“头脑风暴”等创新方法,整理形成若干个解决方案。

  (3)由 QC 小组全体成员,对这些方案逐个进行分析、论证和评价,必要的时候,进行试验对比,确定出最佳方案。矛盾矩阵和创新原理应用在创新型 QC 课题时的活动程序,如图 3 所示。【图3】
论文摘要

  2.应用分析
  从以上的具体应用步骤和程序可看出,在创新型QC 课题中提出各种方案并确定最佳方案时,用 TRIZ 中的矛盾矩阵和创新原理,代替了“头脑风暴法”和 KJ 法整理。能够帮助 QC 小组在遵循客观规律的基础上,迅速有效地得出各种可能的解决方案。同时,在进行创新型 QC 课题活动时,常见的一个问题就是提出方案太少。而矛盾矩阵中通常会给出解决技术矛盾的多个创新原理,在这些创新原理的提示下,同一条创新原理又可能启发出多个解决方案。因此,应用 TRIZ 可以在提出方案时,提供更多可供选择比较的备选方案,能有效避免方案太少这一问题。

  结 论
  
  QC 小组活动作为提高企业竞争力一种有效方式,已在我国各领域的企业中广泛开展多年。创新型 QC 课题作为 QC 小组活动课题中的一种特殊类型,活动程序上与其他课题类型不同。笔者介绍了 TRIZ 这一创新思维方法,并对 TRIZ 在创新型 QC 课题中的应用进行了分析和说明。将 TRIZ 应用到创新型 QC 课题中,可帮助QC 小组科学、有序、快速地得到可行方案,有效地促进创新型 QC 课题的开展。

  TRIZ 作为一种解决问题的工具,不仅可应用于创新型 QC 课题当中,而且也可用于问题解决型的 QC 课题当中。

  参考文献:

  [1]徐明达.创新型 QC 小组活动指南[M].北京:东方出版社,2008.
  [2]中国质量协会.QC 小组基础教材[M].北京:中国社会出版社,2008.
  [3]王菁.TRIZ 理论在非技术领域中的应用研究[J].矿山机械,2008(24):1-4.
  [4]吴静敏,姚珊珊.TRIZ 理论及其在航空领域的应用[J].航空科学技术,2010(5):15-18.
  [5]赵敏,史晓凌,段海波.TRIZ 入门及实践[M].北京:科学出版社,2009.
  
  

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