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TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving，发明问题解决理论）是一种系统化的发明理论，TRIZ原文为俄语“发明家式的解决任务理论”的英语发音音译后的首字母缩写。这个名字来源于其创始人根里奇·阿奇舒勒（G.S.Altshuller）博士。TRIZ是一种极富创意的创新方法，它通过对既有发明创造进行归纳总结，尝试提炼发明创造的内在规律，并使用技术推演的方式，来实现新的发明创造。从本质上，它改变了人们发明创造的随机性，并且把发明创造变成了一种系统化的、顺理成章的流程输出结果。TRIZ大大加快了技术演化和发明创造的速度，甚至可以让发明创造在某些产品平台上批量生成。
随着时间的推移，越来越多的发明案例为 TRIZ这种方法提供了充足的素材。这种方法不断地在各个领域应用与验证，也在随着科学技术的进步而更新演化。
TRIZ分为经典TRIZ和现代TRIZ，这是技术发展和自然演化的结果。从应用原理上说，由于人类早期的科学技术发明多以传统的机械结构居多，因此 TRIZ早期的经典理论也是从这些以机械结构发明为主的案例中提取的。研究者经过多年的实践发现，TRIZ在与机械结构相关的实物开发方面具有更好的应用，而在电子、软件等新兴行业（相对于机械行业）里的应用会有一定的局限性。这些年关于TRIZ在新领域里应用的研究从未停止，研究者也取得了一些突破性的进展。今天TRIZ几乎在所有行业都有出色的表现，尤其是航天、汽车、能源等前沿行业。
TRIZ对于打破惯性思维有极佳的作用，所以TRIZ对于思维不活跃但技术功底深厚的人非常适用，或者在某些研究领域陷入僵局时，应用 TRIZ可以另辟蹊径。对于部分具有强烈跳跃性思维的人来说，TRIZ的帮助相对较少。
经典TRIZ解决问题的步骤大致可以分成四个阶段，包括具体问题描述、TRIZ通用问题（应用TRIZ工具）、TRIZ通用解、具体问题解决方案。而现代 TRIZ的范围更大，它考虑到了经典 TRIZ所无法解决的一些问题，利用科学效应库和其他一些历史经验来更有效地解决发明问题，是对经典TRIZ的极大补充。TRIZ涉及的模块与工具众多，现代TRIZ的发展则更加复杂。TRIZ解决问题的逻辑如图7-2所示。
图7-2 TRIZ解决问题的逻辑
功能是 TRIZ研究的主要对象，而发明问题多数都是为了解决研究对象的功能问题。功能分析是在定义问题的过程中会使用到的必要工具之一，是寻找创新切入点与简化现有系统最实用的工具。对研究对象进行完整的功能分析是团队进行系统创新最重要的一步。
在产品开发的过程中，多数问题都是因为产品的功能与特征之间存在某些矛盾而产生的，也就是说，某个功能在实现或加强的同时，系统（产品功能的组合）很可能会削弱另一个功能。在最严重的情况下，甚至出现两个功能之间水火不容的情况。这种针对功能之间矛盾情况的分析，就是矛盾分析。
矛盾分为技术矛盾和物理矛盾。其中，对技术矛盾，团队通过其对应的参数类型（见7.4.2）和矛盾矩阵（见7.4.3）分析，查找对应的发明原理（见7.4.4）进行问题解决；而对物理矛盾，可应用分离原理（见7.4.5）分析后，再应用对应的发明原理（见7.4.4）来解决。
经典 TRIZ尝试使用各种参数和原理的历史经验关系，来解决功能与矛盾问题，从而实现发明或解决问题的目的。在求解过程中，团队可能获得多个解决方案。在这些解决方案中，如果有某种解决方案可以（相对）更好地解决技术问题，那么这种解决方案也称最终理想解。在这个理念下TRIZ衍生出了更多工具。
TRIZ把发明问题分为五级。低等级（通常指1级和2级）发明或标准问题可使用发明原理或标准解（见7.4.7）来解决，而高等级发明或非标准问题则需要更先进的方法。物-场模型和ARIZ（见7.4.6）是研究物与物之间的作用关系以及物理矛盾的方法，它们是TRIZ高等级发明或非标准问题解决方案中的典型工具，也可用于处理非典型的低等级发明案例，与标准解也有紧密联系。
在功能与矛盾的分析过程中，为了让问题的分析更加系统化，TRIZ引入了价值或流的分析、因果链分析（寻找关键缺点），并引用进化法则（见7.4.8）进行系统功能和部件的剪裁与特性传递分析，以获得简洁清晰的问题定义。
在技术矛盾中，所有研究对象都有相应的衡量或描述的参数，在 TRIZ中将这些参数进行整理和归纳，获得了39个通用参数（见表7-3，该表在不断演化过程中也发展了不同版本）。这些参数是最终用于选择发明原理的重要依据。表7-4为前4个参数的解释说明。
表7-3 TRIZ中的39个通用参数
表7-4 通用参数及其定义的部分示例
矛盾矩阵是经典 TRIZ中最重要的工具之一。人类之前的发明技术所承载的参数之间存在某些关联，TRIZ就是通过历史上的发明案例，把这种关联提炼出来并形成了矛盾矩阵，为使用者提供直观的解决方案。
矛盾矩阵的横纵坐标分别是技术矛盾对应的两个参数，传统矩阵就是一张39格×39格的矩阵表，每格都代表一个典型参数。由于相同参数自身一般不存在矛盾，因此当横纵坐标为同一参数时，矩阵没有提供解决方案。同样，部分参数之间存在逻辑矛盾，如参数1（运动物体的重量）与参数2（静止物体的重量）两者显然是对立的，所以矩阵也没有提供解决方案。而在其他参数组合的情况下，矛盾矩阵都提供了若干解决方案（对应40个发明原理）。表7-5为参数矛盾矩阵的部分展示（原表过于巨大，此处不再展示）。
表7-5 矛盾矩阵的部分示例
这样使用者把一个随机化的发明工作，变成了一个查表工作，从而实现了系统化创新的过程。需要注意的是，矛盾矩阵只提供历史经验，没有出现在表中的技术矛盾依然可以通过其他方式找到解决方案，也可以应用未列出的发明原理来解决。
所谓发明原理，就是在众多的发明案例中寻找其共性，并提炼归纳出来的原理（解决方案）。这些发明原理在一定程度上揭示了发明创造的内在机理，并可用于未来新发明的参考。使用者从矛盾矩阵中查找到历史案例中对应参数的常用原理，借此启发自己的思路来解决问题。表7-6为TRIZ的40个发明原理，表7-7为其中部分发明原理（前4个原理）的解释和快速范例。
表7-6 TRIZ的40个发明原理
续表
表7-7 TRIZ的40个发明原理的部分示例（前4个原理）
物理矛盾和技术矛盾不同，技术矛盾是两个不同参数之间的矛盾，而物理矛盾则是单一参数的矛盾。例如纸张的厚度，通常纸张越厚书写性能越好，成本越高。要节省成本，就需要薄的纸张。像这样单一参数合情合理但需求相反的矛盾就是物理矛盾。
分析物理矛盾需要使用分离原理，然后再使用发明原理来解决问题。TRIZ用三种形式来解决物理矛盾：分离矛盾需求，满足矛盾需求，绕过矛盾需求。
1.分离矛盾需求
把矛盾的参数在不同条件下将其分离，这种分离方法被分成了五大类，并分别对应相应的发明原理，如表7-8所示。
表7-8 分离原理
2.满足矛盾需求
直接满足矛盾需求的做法没有真正应用分离原则，而是使用者直接尝试同时满足矛盾需求以达成目的。对应的发明原理通常为发明原理13（反向作用）、28（机械系统的替代）、35（物理或化学状态的改变）、36（相变）、37（热膨胀）、38（强氧化剂）、39（惰性环境）。
3.绕过矛盾需求
绕过矛盾需求是一种风险回避策略。使用者并没有真正解决问题，而是绕过了矛盾，或者改变了工作原理，所以绕过矛盾需求的做法不对应发明原理。这或许是一种“聪明”的做法，但原本的矛盾需求依然存在。如果使用者处理不当，很可能为系统埋下隐患。
物-场模型可以帮助使用者厘清问题，理解物体之间相互作用的方式。物-场模型是一种重要的问题描述和分析工具，用以建立与技术系统问题相联系的功能模型。图7-3为物-场模型示意图。
图7-3 物-场模型示意图
物-场模型会研究物与物之间、物与场之间的相互作用及其形式，并寻找其中有问题的物，包括不完整的、有害的、作用不足的物。不同的物对应的标准解都会有所不同。
物-场模型通过研究物和场之间的关系，把一个发明问题划分为标准问题或非标准问题。对于标准问题，使用者可以采用40个发明原理或76个标准解（后续分享）进行求解；而对于非标准问题，则需要更复杂的求解方法。ARIZ就是这样一种工具方法。
ARIZ，即发明问题解决算法，是TRIZ中一个进阶的分析问题和解决问题的方法，其目标是解决问题的物理矛盾。该算法主要针对问题情境复杂、矛盾及其相关部件不明确的技术系统。它是一个对初始问题进行一系列变形（下列算法的第一部分和第二部分）及再定义等非计算性的逻辑分析过程（下列算法的第三部分），在求解过程中ARIZ对问题的逐步深入分析和转化，进而帮助使用者寻找解决方案（下列算法的第四部分）。ARIZ算法尤其强调矛盾如何产生与理想解的标准化，该算法希望各个解决方案（如存在多个方案）的技术系统向理想解的方向进化（下列算法的第五部分和第六部分）。在此过程中，使用者须从这些解决方案中选出最终理想解。与此同时，如果使用者没有找到解决方案，或者解决方案（包括最终理想解）存在矛盾问题需要克服，该矛盾问题就变成一个新的创新问题，需要使用者另外单独解决（下列算法第五部分的条件分支）。
ARIZ算法至少包括六个部分（含顺序）：
第一部分：设计方案将问题公式化，并进行情境分析，构建初始问题模型。
第二部分：基于物-场模型分析完成初始问题模型的变形，并获得变形后的模型。
第三部分：对变形后的模型进行分析，并定义最终理想解与物理矛盾。
第四部分：设计（多种）解决方案来准确地消除参数矛盾，或解决物理矛盾。
第五部分：逐一分析解决方案的有效性，并选择最终理解想。如果矛盾不能解决，须调整或重新构建初始问题模型。
第六部分：对解决方案（最终理想解）进行评价与总结，将其转化成实际解决方案，并尝试研究其拓展应用。
ARIZ算法以其优秀的易操作性、系统性、实用性和易流程化等特性，成为TRIZ的重要进阶工具。
标准解是 TRIZ的高级工具，既可以解决初级问题和标准问题，也可以解决从高等级且非标准的发明难题转化成的标准问题。这些标准解对物-场模型的拆解和分析结果提供了对应的解决方式。
这些标准解针对系统的改善形式被分成五大类，每类对应的标准解数量如表7-9所示。由于篇幅限制，在此不对76个标准解一一展开。
表7-9 76个标准解分类
续表
76个标准解可以显著提高现有系统的能力。它提供了系统化的解法，帮助使用者根据问题的特征类型来求解。这种方法对非标准的发明问题尤为有效。在 ARIZ中，有一些复杂问题如果通过物-场模型的拆解并被转化成标准问题，这些复杂问题就可以使用76个标准解进行求解。
进化法则是TRIZ在解决问题时必须考虑的技术进化方向，因为发明创造是有一定时间属性的，技术与产品创新必须向前发展。随着技术的进化，问题解决方案也应具有一定的前瞻性。使用者通过对历史发明案例的研究，可以看到产品可能存在的未来形态，这是寻找解决方案的重要思路。
S曲线是技术进化的基础依据，技术的 S曲线包括婴儿期、成长期、成熟期和衰退期。各个系统都存在类似的S曲线，且这些曲线可以形成S曲线族。图7-4为单条技术进化的曲线图，某些技术可能存在多条不同的进化曲线，从而形成一个S曲线族。
图7-4 技术进化的S曲线
基于对S曲线的研究，发展出了经典TRIZ的八大进化法则，如表7-10所示。
表7-10 经典TRIZ的八大进化法则
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经典TRIZ的八大进化法则是TRIZ寻找解决方案的基础，但由于这些法则过于抽象，因此在最近几十年的研究和发展中它们又逐步演化出了现代TRIZ的八大进化趋势，而现今TRIZ的各种发明原理、标准解等内容都可以在现代TRIZ的进化趋势内体现。现代TRIZ的进化趋势如表7-11所示。
表7-11 现代TRIZ的进化趋势
续表
技术进化法则对构建 TRIZ的科学效应库有重要意义。科学效应是指在自然界中原因和结果存在必然某种关系的例证。我们所熟知的很多科学定律，如电磁感应等都是一种科学效应。科学效应通常可以使用科学的语言来描述，如数学模型之间利用理论公式即可相互推演。科学效应库即这些因果关系的集合。随着人类对自然认知的了解逐步深入，不断有新的案例加入该效应库，所以科学效应库的规模也越来越大。在 TRIZ中，有一些非标准的问题很难找到解决方案。如果使用者可以在使用 ARIZ方法之后依然没有找到解决方案来处理这些难题，那么使用者可以尝试在科学效应库中寻找解决方案，这时参考技术的进化法则和趋势会帮助使用者寻找最终理想解。
【案例7-4】典型TRIZ案例
具体问题：希望找到车辆低能耗且高速行驶的解决方案。
系统分析：车辆行驶需要消耗能量，但传统车辆的重量决定了能耗，车辆越重，行驶所需要的能耗越高。车辆行驶的消耗能量主要通过车轮与路面的摩擦形成能量损耗，而车重增加会增加车轮与地面的摩擦力，从而增加能量的消耗。
参数分析：该问题所对应的系统里存在车重、车速、消耗的能量三个参数。这三个参数之间都存在一定的矛盾关系。其中，车速是需要改善的参数，车重是被削弱的参数（车重减轻会降低安全性），消耗的能量也是被削弱的参数。
TRIZ通用问题：这个问题里的参数主要分成两对矛盾，即车速与消耗的能量，车速与车重。这两对都是传统的技术矛盾，这些矛盾问题是 TRIZ的标准问题。消耗能量和车重也存在矛盾，但因为最终为了解决车速问题，所以这里就不再继续分析。
矛盾矩阵应用：分别在矛盾矩阵中寻找对应的解决原理。表7-12为查找矛盾矩阵获得的信息。其中，车是运动物体，车速对应的是你想改善的参数“速度”，而车重对应的是你想削弱的参数“运动物体的重量”，消耗的能量对应的是你想削弱的参数“运动物体的能量”。
表7-12 矛盾矩阵（部分）
● 车速与车重对应的原理：2（抽取）、28（机械系统的替代）、13（反向作用）、38（强氧化剂）。
● 车速与运动物体的能量对应的原理：8（重量补偿）、15（动态特性）、35（物理或化学状态的改变）、38（强氧化剂）。
TRIZ通用解：根据上文提到的原理寻找方案（并非所有的原理都适用）。因为车轮与路面是主要能源消耗的途径，所以这是一个机械系统，可以考虑被替换成其他系统（原理28）。车重与摩擦力呈正比，如果路面可以产生反向推力（原理13），来抵消车辆的自然重力，那么可以减少摩擦力和能耗。而重要补偿中也提到了使用某种形式对车重可以进行补偿（原理8），如使用轻型材料，同时可以应用流体力学/空气动力学来改变车辆外形的形态（原理15）以减少能耗。而如果应用改变物理或化学状态的原理（原理35），则可针对车轮系统进行改进，使用低摩擦力的材料，甚至改变其作用形式。
具体问题解：应用上述原理并代入具体材料，可改变车辆外形，进行流线型设计以减少风阻；减少车轮与路面接触面积；使用复合材料减少车重；取消车轮设计，以改变车辆与地面的作用形式，可使用电磁场或其他系统替代机械系统；等等。磁悬浮列车是诸多解决方案中较为出色的一种方案，该方案的特点包括流线型子弹头车头，利用磁力产生推力来克服车身的重量，改变车轮系统而悬浮工作，并且实现高速与低能耗。
在实践中，使用者不一定要同时寻找多对技术矛盾的对应发明原理，因为往往通过寻找一对技术矛盾的解决方案过程就可以获得不错的解决方案。而本例中，运动物体的重量和能量之间也存在矛盾关系，使用者如再次查找矛盾矩阵以寻找这对矛盾参数的解决方案，或许会获得与上述解决方案类似的结论。