逻辑思维型技法
根里奇·阿奇舒勒在他的《创造是精确的科学——解决发明问题的理论》一书中，充分阐述和论证了他的发明理论观点，不赞成把“灵感”“直觉”“机遇”神秘化。他认为，逻辑推理、控制思维才是发明创造的根本途径。在知识成为创造发明第一资源的今天，逻辑推理型的创新技法已越来越多地得到各行各业发明家的青睐。归纳法和演绎法已在第二章第二节中做了简要介绍，这里不再赘述。这里着重介绍类比法、自然现象和科学效应探索法、等价变换法。
（一）科学推理型技法
1.类比法
类比法是指一种推理方法，根据两种事物在某些特征上的相似，做出它们在其他特征上也可能相似的结论。由客观存在的某类事物受到启发产生创新思维，并创造出类似于又高于原事物的行为。它是由美国创造学家威廉·戈登于20世纪40年代提出的一种新颖独特和有效的创新技法，在60年代趋于完善并得到应用，对美国制造业的产品开发和创新有着深远的影响。常用类比法见表7-1。
表7-1 常用类比法
2.自然现象和科学效应探索法
大自然为人类提供了无穷的智慧和宝藏，通过创造者自身感官或借助于科学仪器对大自然的认真考察，为创造新事物开创思路。
大家知道，如果走路不小心，踩在香蕉皮上，很容易被滑倒。人们用显微镜观察发现，香蕉皮的结构是由上百个薄层构成的，层与层之间很易产生滑动。有人设想，如果能找到与香蕉皮构造相似的物质，岂不是能做成比石墨更好的润滑剂吗？经过对多种物质比较研究后，发现了二硫化钼与香蕉皮的构造相类似，结构层厚度仅为0.1μm，相当于香蕉皮层厚度的1/2 000 000，其易滑性也就是香蕉皮的200万倍，并且熔点很高（180℃），通过探求自然现象最终发现，二硫化钼是一种性能极其优良的新型润滑剂。
人们在长期的科学研究中，发现了许多自然现象中的深层次的奥秘，总结出上万条科学原理和效应，在当今科技大发展、知识大爆炸的年代，产品创新需要更多跨学科的知识和更完善的创新理论支撑。科学效应是由某种原因产生的一种特定的科学现象，包括物理效应、化学效应、生物效应及几何效应等。它们是由各种科学原理组成，是构成各种领域知识的基本科学知识，科学效应在创新中起着重要的作用，每一个效应都可能形成创新问题的解决方案，可能产生新颖的创新方案。
1988年，费尔和格林贝格尔各自发现了“巨磁电阻”效应，即非常弱小的磁性变化就能导致巨大电阻变化的特殊效应。[1]这一发现解决了制造大容量硬盘最关键的问题：当硬盘体积不断变小，容量却不断变大时，势必要求磁盘上每一个存储独立区域越来越小，这些区域所记录的磁信号也就越来越弱。借助于“巨磁电阻”效应，转换成清晰的电流变化，使越来越弱的磁信号依然被清晰读出，1997年，第一个基于“巨磁电阻”效应的数据“读出头”问世，并很快引发了硬盘的“大容量、小型化”革命。得益于“巨磁电阻”效应这一重大发现，近20多年来，人们开始能在笔记本电脑、音乐播放器等所安装的越来越小的硬盘中存储海量信息。为此，费尔和格林贝格尔在2007年荣获诺贝尔物理学奖。
到目前为止，研究人员已总结了大概10 000多个效应，但常用的只有1 400多个。研究表明，工程师自身掌握并应用的效应是相当有限的，一位普通的工程师所能知道的效应一般20多个左右，专家可能熟悉100～200个。要让普通的技术人员都来认识并掌握各个工程领域的科学原理和效应是极其困难的事。阿奇舒勒通过“从技术目标到实现方法”的转换，根据功能要求重新组织效应知识建成的“效应知识库”是TRIZ理论提供的重要工具之一，它是将各个领域效应知识地集合起来，并包括效应应用的工程实例，用以指导创新者有效地应用效应，进行各种创新活动。目前，计算机辅助创新设计的工具已把效应知识库作为主要功能模块之一。
3.等价变换法
等价变换法是日本创造学家市川龟久弥1955年提出的创新技法，是一种借助原型来获得启示和推进创新的方法。市川指出，“研发产品的生物学模式存在于凤蝶的成长过程之中”，在由幼虫变成蛹进而变成漂亮蝴蝶的变态过程中，存在着创造性开发完美的基本模式，并且把这种基本模式作为等价变换的理论提出来，即在事物发展过程中，初期的外形虽然被舍弃了，但是本质却进入了高级阶段，走进了新的秩序之中，终于选择了新的形态。市川认为，创新过程与昆虫变态类似，总是保留一部分旧质，摒弃另一部分旧质，再结合一些新事物的特有要素，构成了新事物，在新旧事物之间，存在着等价的因素，等价变换为“新的形态”。如果将各类事物的等价因素加以归纳成图，就可按图检索，进行由旧事物向新事物的创新。我们的创造性开发也完全雷同于这一过程。
日本“田熊式”锅炉当初开发的创新过程便是应用了等价变换法。[2]田熊是一位木材商人，文化水平不高，他革新锅炉的创造性设想来自他在小学自然课中学到的“血液循环”知识。他先画出一个锅炉的结构模型，再画出一个人体血液循环模型，将两者重叠在一起，并假设成为新的锅炉。他发现了以下等价性：
·心脏→汽包
·瓣膜→集水器
·毛细血管→水包
·动脉→降水管
·静脉→水管群
因此，他提出了一个新的设想，在45°倾斜式水管群的上部设置汽包，下部安置水包。这样，当水管群加热产生大量蒸汽时，蒸汽上升进入汽包，使汽包压力上升。随后，他又设计了一个烟筒状的集水器，利用气压差将水吸入，通过降水管再进入水包。这一创新，使锅炉的热效率提高了10%。在整个发明过程中，田熊从“血液循环”里的动脉与静脉的分工以及心脏内防止血液逆流的瓣膜的功能，联想到“水流与蒸汽循环”，通过等价变换，从而发明了“田熊式”高效锅炉。
等价变换法是借助于产品原型，用等价变换来获得启示，运用组合和改进实现产品模仿创新。这种方法在日本广为应用，但该法对开发全新的产品作用不大。
（二）组合型技法
1.组合法
当今高技术的飞速发展，起主导作用的已不是单一的技术，而是由信息技术、生物技术、新材料技术、先进制造技术、海洋技术、空间技术、环境技术等通过相互联系、渗透、集成和重组的技术群，这种技术群在发展过程中，又会出现互相交叉、融合的技术领域，并产生一批新的学科和技术前沿。由此，把握高技术交叉组合的趋势，探索跨学科、跨领域的研究开发机制，大力推进组合创新，是企业、地区乃至整个国家创新制胜的基石。组合法也是TRIZ理论中40个发明原理之一。组合法原理体现在两个方面：合并空间上的同类或相邻的物体或操作；组合时间上的同类或相邻的物体或操作。
例如，瑞士军刀被人们公认为最精彩的组合发明，它由大刀、小刀、木塞拔、开塞器、螺丝刀、开瓶器、电线剥皮器、钻孔锥、剪刀、钩子、木锯、鱼鳞刮、凿子、钳子、放大镜及圆珠笔等31种工具组合而成。携刀一把等于带了一个工具箱，但军刀整体只有10 cm长，182 g重，作为十分精美的礼品赠送，深受人们欢迎。
常用的组合法有主体附加法、异类组合法、同物自组法及重组组合法等。
1）主体附加法
以某事物为主体，再添加另一附属事物，以实现创新的技法，称为主体附加法。在琳琅满目的市场上，可发现大量的商品大多是应用主体附加组合技法创造的产物。例如，能拍照的手机，能数显的游标卡尺，以及能导电的塑料等。
2）异类组合法
将两种或两种以上的不同种类的事物组合形成新事物的技法，称为异类组合法。其特点如下：
①组合对象（设想和物品）来自不同的方面，一般无明显的主次关系。
②组合过程中参与组合的对象从意义、原理、构造、成分、功能等方面可以互补，相互渗透，产生1+1＞2的价值，整体变化显著。
③异类组合是异类求同，因此创造性较强。
3）同物自组法
同物自组就是将若干相同的事物进行组合，以图创新的一种创造技法。同物自组的创新目的是：在保持事物原有功能和原有意义的前提下，通过数量的增减来弥补不足或产生新的功能，从而产生新的价值。例如，随着现代科技的不断发展，计算机运算速度达到每秒上万亿次的超级计算机越来越显示出巨大的威力，它成功应用于气象预报、股市行情预测等。但是，超级计算机价格十分昂贵。日本科学家北野红明领导的一个科研小组利用同物自组法把33台个人电脑连接起来，使用Linux操作系统或美国阿尔贡国家实验室开发的并行计算用的操作系统，构成运算能力可与超级计算机相匹敌的廉价超级并行计算机，其运算速度可达68亿次/s。
4）重组组合法
任何事物都可看成由若干要素构成的整体，各组成要素之间的有序结合，是确保事物整体功能或性能实现的必要条件。如果有目的地改变事物内部结构要素的顺序并按照新的方式进行重新组合，以促进事物的功能或性能发生变革，则是重组组合法的运用。组合家具、组合玩具、模块化机床等都是重组组合法的创新智慧。重组组合法是一种立足于改变事物原有结构的组合方式。其基本原理是改变事物各组成部分之间的连接关系，以引起事物的变化。如果这种变化能产生新的效果，就意味着重组具有创造价值。
2.分解法
分解的原意是将一个整体分成若干部分或分出某部分。它也是TRIZ理论中40个发明原理之一。创造学中的分解法是指将一个整体事物进行分解后，使分解出来的那部分经过改进完善后，成为一个单独的整体，形成一个新产品或新事物。分解的具体方法有两种：一种是“分解成若干部分”仍然是“一个整体”，但有了新的功能，这是一种分解而不分立的创新；另一种是从“一个整体”中分出某个组成部分或某几个组成部分，由此构成功能独立的新实体，这是一种既分解又分立的创新。
分解法绝不是把组合创造的成果再分离成组合前的状况。其首要环节是选择和确定分解的对象，通过分解创造，使事物的局部结构或局部功能产生相互独立的变化或脱离整体的变化。对任何一个整体，只要能分解成异于原先的状态，异于原先的功能，或分解出新的事物，就具有进行分解创新的意义和价值。
分解创新不仅是创新的一种技法，也是认识事物的重要途径，可使人们深入事物内部，进行系统的观察与周密的思考。通过对事物的分解，可看到很多巧妙的结构形态，认识各层次的结构功能，学到许多结构设计的方法，从而受到创新启迪，使人们发现更多的创新对象，有助于更多的创新设想和成果的产生。
分解法和组合法虽然是不同的创新技法，但它们出自同一思路，均是以现存事物的功能为前提，以改变现有功能为目的，达到保留需要的原功能、增添新能。组合创新技法早就引起人们的注意，并在实践中得到广泛应用，而分解作为一种技法却长期被人们忽视，许多人至今对这一创新技法感到陌生。
3.形态分析法
形态分析法是一种系统化构思和程式化解题的发明创新技法。它也是常用的技法之一，广泛用于自然科学、社会科学以及技术预测、方案决策等领域，[3]由美国加利福尼亚工学院教授F.兹维基（F.Zwicky）和美籍瑞士矿物学家P.里哥尼（P.Nigeni）合作创建。它是一种探求全方位的组合方法，其核心是把所需解决的问题首先分解成若干个彼此独立的要素，然后用网络图解的方式进行排列组合，以产生解决问题的系统方案或设想。
在形态分析法中，因素和形态是两个非常重要的基本概念。所谓因素，是指构成某种事物各种功能的特性因子；所谓形态，是指实现事物各种功能的技术手段。以某种工业产品为例，反映该产品特定用途或特定功能的性能指标可作为其基本因素，而实现该产品特点用途或特定功能的技术手段可作为其基本形态。例如，若将某产品“时间控制”功能作为其基本因素，则“手工控制”“机械控制”“计算机控制”“智能控制”等技术手段都可视为该基本因素所对应的基本形态。
从本质上看，形态分析法是将研究对象视为一个系统，将其分成若干结构上或功能上专有的形态因素，即将系统分成人们借以解决问题和实现基本目的的因素，然后加以重新排列与组合，借以产生新的观念和创意。
一般情况下，创新对象的总系统可分解成被称为基本因素（或称目标标记）的子系统A，B，C，D，…而对应于每个基本因素都存在很多可能的基本形态（或称为外延标记）。例如，机器系统的基本因素之一是驱动能量，以A表示，则对应该基本因素的可能基本形态，即实现驱动的可能技术形态有电能Al、机械能A2、液压能A3、压缩空气能A4、太阳能A5、辐射能A6等，将所有的基本因素和基本形态列成矩阵或画成网络，见表7-2。然后从该矩阵或该网络中，依次从每个基本因素中选出一个基本形态就可组合成不同的总系统，即不同的设想方案。
表7-2 形态学矩阵和形态学网络
从上述可发现，形态分析法所得的总构思方案具有全方位的性质特点，即只要将研究对象的全部因素及各因素的所有可能形态都排列出来后，组合的方案将包罗万象，并且所得的总构思方案具有程式化的性质，并且这些构思方案的产生，主要依靠人们所进行的认真、细致、严密的分析工作，而不是依靠人们的直觉、灵感或想象。
由于形态分析法采用系统化构思和程式化解题，因此，只要运用得当，此法可产生大量设想，包括各种独创性、实用性、创新程度较高的设想，可使发明创造过程中的各种构思方案较直观地显示出来。例如，20世纪40年代初，F.兹维基在参与美国火箭开发研制工作过程中，分析了火箭的各主要组成要素及其可能具有的各种形态，认为任何火箭都必须具有六大基本要素：使发动机工作的媒介物；推进燃料的工作方式；燃料的物理状态；推进动力装置的类型；点火的类型；做功的连续性。而这些基本要素则各有若干种可能的不同形态，如使发动机工作的媒介物有真空、大气、水、油（4种）；与发动机相结合的推进燃料的工作方式有静止、移动、振动、回转（4种）；推进燃料的物理状态有气体、液体、固体（3种）；推进的动力装置的类型有内藏、外装、免设（3种）；点火的类型有自点火、外点火（2种）；做功的连续性有断续的、连续的（2种）。这些基本要素的组合的可能状态就有4×4×3×3×2×2=576种不同的火箭方案。其中许多方案对以后美国火箭事业的发展做出了巨大的贡献。特别令人感兴趣的是，在他得出的这些方案中，已包括了当时德国正在研制并严加保密的带脉冲发动机的“F-1”型和“V-2”型巡航导弹，因而等于获得了技术间谍都难以弄到的技术情报。
4.横向思考法(https://www.daowen.com)
人的思维方向或路线可形象地分为纵向思维和横向思维两种。纵向思维可看成沿着单一专业方向，往纵深方向探索。横向思考法就是为了提高创新成功的机会，广泛地获取一切领域的信息和技术，全方位地进行思维和探索的方法。例如，机械加工中的高能成形法就是以炸药、高压放电、高压气体等作为动力的高速高压成形方法，具有模具简单、设备少、工序少、光洁度及精度高的特点，简单、有效地解决了那些用普通冲压设备无法成形的复杂零件的加工。又如，静电除尘器是应用了电学原理来有效地完成除尘的。
每当构思某一问题时，一般来说，首先是从自己熟悉的专业知识范围内进行思考，当达到一定的深度而仍然找不出解决办法时，就应及时停止这种纵向思考，转而进行横向思考。
综观我们已经取得的众多创新成果，很多创新实质上是横向领域技术在工程上的全新应用。如果我们在面对某一具体问题时能及时了解到不同学科领域解决此类问题的有效办法，尤其是其他领域中我们所不熟悉的技术，将会对我们有极大的启发。在人类发明创造史上，有不少重大创新是用其他领域知识解决本专业领域的重大问题，也有不少重大的发明根本就不是本专业人员搞出来的，这些都验证了开展横向思考的重大意义。苏联杰出的发明家阿奇舒勒明确指出，解决发明问题所寻求的科学原理和法则是客观存在的，同样的技术创新原理和相应的解决方案，会在后来的一次次发明中被重复应用，只是被使用的技术领域不同而已。例如，在TRIZ理论中提出的第28个发明原理——替换机械系统原理，各行各业都应用了这一原理开发出无数的新产品，如以交流变频技术代替传统的减速箱变速；以各种电、磁、光传感器戴起机械测量；利用光、电控制替代机械控制开发出上万种光机电一体化产品等。
横向思考的具体办法也很多，首先要养成遇到问题就能纵横交叉思考的习惯，其次是需要有一定的知识储备，知识面越广越好。运用计算机辅助创新技术学习和掌握效应知识库，是促使人们扩展知识范围的得力工具。
（三）有序思维型技法
1.奥斯本检核表法
由美国创造学家奥斯本发明的检核表法，又称设想提问法或分项检查法。奥斯本检核表法应用面极广，几乎适用于所有类型与场合的创新活动，以及非创新性常规问题的分析研究活动。因此，在创造学界属于很有名气也是很受欢迎的一种创新技法。
所谓“检核表”（见表7-3），是人们在考虑某一问题时，为了避免疏漏，把想到的重要内容扼要地记录下来，制成表格，以便于以后对每项内容逐个进行检查。
表7-3 奥斯本检核表
材料7-1：奥斯本检核表的具体内容及应用实例
①“有无其他用途”，即是否可直接产生新的用途，或经改造后产生新的其他用途。例如，谐波减速器研制成功后，用在登月车上，解决了登月车的减速器问题，将其用于机器人上，又可使机械手运动自如，将其用于全方位自动焊机上，解决了船内管子的焊接问题。
②“能否借用”，即能否应用其他的、过去的或别人的“经验”。例如，两位新西兰发明家借用橡胶吸盘的“经验”，发明了用橡胶吸盘固定停泊在码头上的船只，只需按一下电钮，3秒钟就能系住船只，取代了需要12个水手紧张地工作15 min才能完成的传统缆绳系船法。
③“能否改变”，即能否改变形状、颜色、运动、声音、气味、样式及类型等。例如，日本奈良林木实验室将圆木用巨型微波炉加热到100℃使其变软，再通过加压使圆木变为方木提高了木材的利用率。
④“能否扩大”，即是否能增高、增大、增厚、增加材料，延长时间，或提高频率、增大幅度等。例如，南京大学物理学教授用“气相沉积法”，在各种刀具、手表表面、装饰品表面涂上一层金刚石薄膜，大大提高了硬度和耐磨度，使其延长了使用寿命。
⑤“能否缩小”，即是否可以缩小、微型化，是否可以分割，或做到浓缩、更低、更短、更轻或更省略等。例如，2000年5月，英国科学家宣布研制成功新型医用摄像机，它的外形很像普通的感冒胶囊，里面装有微型视频摄像装置、光源和信号发射器。病人只需将其吞入腹中，借助于人体消化器官的自然蠕动在一天内进入胃、小肠、大肠和器官，最后由体内排出。在此过程中，它可连续6 h提供高质量的图像。
⑥“能否代替”，即是否可以采用其他材料、其他素材、其他制造工序或其他动力，或选择其他场所、其他方法或是其他音色等。例如，显微镜价格昂贵，贵就贵在镜头上，现在已采用光学塑料压注的办法高效生产镜头，可使显微镜价格大幅下降。
⑦“能否调整”，即是否可以重新排列，替换要素，调整比例，改变顺序、布局，置换原因和结果，改变步调等。例如，在大型建筑工地，施工的程序进行适当的调整，往往可大大提高工程的进度。又如，服装厂根据社会的实际需求调整各种尺码服装的生产计划，也可提高其销售量。
⑧“能否颠倒”，即是否可以颠倒，正负替换，或改换方向等。例如，把原先装在飞机前部的螺旋桨改装在飞机的顶部，就成了直升机。又如，曲柄滑块机构，曲柄主动，滑块从动，可制成水泵。倘若颠倒过来，滑块主动，曲柄从动，则可制成内燃机。
⑨“能否组合”，即是否可以组合、统一。例如，陕西省一家工厂把平刨机、凿眼机、开榫机、木工钻、木工车床组合在一起，制成一种多功能的小型木工机床，很受小型木工厂和家庭木工作坊的欢迎。
上述9项检核内容，没有固定的顺序，也可先将研究对象进行改变或扩大或缩小或调整或颠倒之后，再组合，即先经分部改革后再进行组合。
2.5W1H法
5W1H法也是一种有序检核表法，它将奥斯本检核表由9项浓缩成6项，并充分利用了英文词汇的特点提出来的。该6项的内容是：[4]
·Who（谁）？
·When（何时）？
·Where（何处）？
·What（什么）？
·Why（何故）？
·How（怎样）？
取上述6项英文词汇的首个子母，就组成了本技法的名称——5W1H法，由美国陆军首创。该法的通用性极强，可广泛用于改进工作、改善管理、技术开发及价值分析等方面。
材料7-2：5W1H法的实施步骤案例
某航空公司在机场二楼设了一个小卖部，生意相当冷清。问题出在哪里？开发部门运用5W1H法分析了原因，提出了改进建议：
1）按5W1H法分析原因，先检核6个要素
Who——谁是顾客？
Where——小卖部设在何处？顾客是否经过此处？
When——顾客何时来购物？
What——顾客购买什么？
Why——顾客为何要在此购物？
How——怎样方便顾客购物？
2）分析关键要素，找出原因
①究竟谁是顾客？是出入境的旅客还是接送客人的人？显然，在二楼徘徊的接客者并不热衷在此购物，由于他们有的是时间到市内的各大商场去采购。因此，机场小卖部应把出境的旅客当顾客才对。
②小卖部设在何处才好？出境者经海关检查后，都从一楼通道离去，根本不许走二楼。因此，应将小卖部设在旅客的必经之路上。
③出境的旅客何时购物？只有当他们把行李交付航空公司海关经检查之后，才有闲情去逛小卖部，看看有何纪念品和生活必需品值得购买。然而，原先机场规定，旅客只有在临上机场前才能将行李交付航空公司，自然旅客就不可能有购买东西的时间。
3）提出改进措施
把旅客当主顾，充实旅行用品和纪念品，以满足旅客的消费需要；将出境旅客的海关检查路线改为必经小卖部，增加旅客光顾小卖部的机会；允许旅客随时可把行李交给航空公司，使之“无箱一身轻”，有了轻松购物的充裕时间和心情。
结果：机场根据开发部门的建议进行了改进后，果然取得了很好的效果。
3.和田十二法
和田十二法是我国创造学者将首先在上海和田小学开展的创造发明活动方法归结起来，从12个方面给人以创造发明启示的方法。[5]此法深入浅出、通俗易懂，具体内容见表7-4。
表7-4 和田十二法
续表
