基于系统思考的TRIZ九屏分析应用探讨
杨得成 曲凤成 曹福全
(黑河学院，黑龙江 黑河 164300)
摘 要： TRIZ理论中的九屏幕法是一种优秀的引导思维工具，可以作为系统思考的方法快速建立对事物全面的认识，突破点、线、面的思维限制，从而能动态性、综合性、关联性地思考问题。
关键词： TRIZ；系统思考；九屏幕
现实生活中，由于知识、阅历、经验等限制，人们在看待一些事物，或是思考问题时，难免会缺乏全面认识，出现“以点代面”“以偏概全”的现象。要想建立对事物比较全面的认识，就应从多个维度进行了解、观察和思考事物，不仅要认识事物的内外关系、空间构成，还要认识其不同阶段的发展变化。
(1)水泥：选用潞城卓越P·S 42.5水泥，水泥的碱含量控制在3.0 kg/m3以下，氯离子含量控制在0.15%以内，其3 d水化热≯240 kJ/kg，7 d水化热≯270 kJ/kg。水泥的其他性能指标应符合设计要求及GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》的规定。根据试配，严格控制水泥用量，同时要求水泥有专库储存，贮存期不少于14 d，以保证水泥的安定性。
系统思考是指从多个角度、角色、心态、时间、文化、环境因素组合等进行思考的思维方法。是把问题当成一个系统来研究、思考，关注的整体性、层级性、目的性。关注系统的关联性(系统的结构、系统与环境间的联系等)、动态性(系统随时间的演变、系统运行过程中各要素间动态变化等)。
电流内环控制器是决定PWM整流器性能优劣的关键[5],用PR替换PI,基本原理是:首先确定比例谐振控制器的基频,当输入信号中包含基频成分时被无限放大,即发生谐振,其他频段增益为零,从而消除静差,实现输入侧正弦电流指令的无静差跟踪[6],其理想传递函数为:
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一、建立时空联系的九屏法
如何应用系统思考的方法快速建立对事物全面的认识，这就需要一种优秀的引导思维的工具——九屏幕法。九屏幕法能帮助人们从结构、时间及因果关系等多维度全面、系统地分析问题，即该方法对事物进行系统地思考，不仅考虑当前，还要考虑过去和未来；不仅考虑系统本身，还要考虑系统内部及相关的其他系统，从而系统、动态、联系地看待事物[1]。
1.思维屏幕
人们在思考问题时，会在头脑中建立一幅幅的“图画”，或回忆某件事情时，总是会在头脑中“闪现”当时的一些场景，这种画“图画”、过“电影”的思维方式，实质就是右脑形象思维的方式。在这里称之为“思维屏幕”。建立思维屏幕是实现思维形象化的重要方式。
2.从一屏到九屏
在分析思考一个问题或认识一个事物时，通常从问题或事物的当前状态开始考察，沿用其来源TRIZ中的称谓“当前系统”，这通常是思维屏幕的起始屏。系统为完成其功能，就必须具备正常运行所需的要素，这些要素称之为“子系统”。考察系统的组成要素可获得“子系统”屏；任何系统都不是独立存在的，在空间上，每个系统本身都作为一个“子系统”纳入更大的系统，即“超系统”中，成为其中一部分，并与其他部分相互作用。这样以空间为纵轴，考察当前系统及其子系统和超系统(系统的环境与归属)，借助3个“屏”描述“子系统——系统——超系统”空间关系。
系统完成其功能需要一个以时间为轴线的过程，系统自身也经历着不断发展完善的过程。为全面了解系统，预测系统发展，必须仔细研究时间系统“发展路线”。“现在”只是一个节点，任何事物都是从“过去”而来，经由“现在”向“未来”而去。以时间为横轴，来考察上述三种状态的“过去”“现在”“未来”。构成了被考察系统三个层次至少九个屏幕的图解模型。这个图解模型被其发明人阿奇舒勒称为“天才思维九屏图”。由于九屏图同时具有时间与空间要素，因此，既可以用于对未来问题的发现与预测，也可以用于当下与过去问题的分析，找到问题的根本原因。
3.从九屏到无限
第三，目标系统(系统未来)及其空间轴分析：设计目标系统为在太空失重环境(状态)下使用的笔——太空笔，其超系统包括书写介质(纸)、书写者(人)、书写环境(失重)，可见超系统的主要变化因素是“失重状态”；子系统可能包括笔芯(笔芯的子系统未知)、笔身、笔帽、笔挂。其中与问题直接相关的是笔芯子系统中油墨的粘稠状态。
第四，系统过去及其空间轴分析：系统的过去是什么。圆珠笔诞生之前人们已经开始使用自来水钢笔，再之前是蘸水笔，这是钢笔的前一个状态。事实上，钢笔应看做是圆珠笔的“并列系统”，同样不适用于太空失重环境。那么系统的过去——更前的书写工具是什么，答案是铅笔。铅笔的子系统包括石墨笔芯和木质笔杆；超系统是地球重力书写环境。至此，已经建立起了完整的九屏图。
业主方对于工程建设中的管理中占有一定的地位，根据笔者的调查发现，工程的建设主要是在行政主管部门进行决策的以及负责的，而在相关的施工单位中，有很大的一部分是不按照相关的规定进行施工的。比如在施工的过程中不按照规定的程序进行，或者在招标以及投标上没有按照一定的制度进行，同时根据笔者的调查发现，我国的大多数业主方严重的忽视工程建设中的相关合同以及工程上的监管，虽然降低了一定的管理陈本，但是大大增加了管理的难以开展。甚至在笔者的调查中还发现有些业主认为一些工程之间没有一定的管理上的关系，认为工程坏了可以在修，这样从最基本的思想理论上就存在着很大的问题，这些问题严重的影响到工程施工的开展。
从时间上，一个系统从诞生之日起就在不断地发展进化，每一次质的提升都代表一个时间节点，直到系统消亡。因此，系统在时间轴上就可以表示为：系统、系统过去、系统过去的过去……系统未来、系统未来的未来……
二、九屏幕法的应用
以事物状态，如高温、低温；运动、静止；固态、液态、气态等为逻辑关系、导向因子进行九屏分析，来全面认识事物，或发现问题、查找资源、预测未来。例如，经典案例——太空笔的难题。
1.基于事物状态的九屏幕法应用
在实际应用中，九屏幕的建立并没有固定的模式。首先，根据问题情境确定当前系统；其次，根据需要按已知方向或目标沿空间轴向或时间轴向建立其他各屏，最后，分析问题，并按顺序或思路标明箭头。值得注意的是，各屏之间箭头的方向并不是固定不变的，代表着具体应用过程中的实际分析走向。也就是说，箭头的方向实际上是代表着建立某系统九屏图或应用九屏幕法分析问题时的思路方向。
第一，确定当前系统：自来水钢笔或圆珠笔。这是当时人类应用的先进书写工具，是理所当然的选择。那么到底是选择自来水钢笔还是选择圆珠笔，应该选择圆珠笔，因为粘性油墨可能更适于太空使用。
自来水钢笔和圆珠笔的发明给人类书写带来了极大便利。从20世纪中叶，人类开始了太空之旅的探索。宇航员在太空中需要随时进行记录，但在太空失重环境下，无论钢笔还是圆珠笔都不能正常进行书写。相传美国科学家最初想研制一种能在太空正常使用的太空钢笔，但花了很长时间都没有成功，只好向全国发出了征集启事。不久，收到了一位小学生寄来的包裹，写着一行字：“能否试试这个？”于是，困扰科学家很长时间的“太空笔”问题被轻易解决了。这个小学生寄来的到底是什么高级神秘的书写工具，先用九屏幕法寻找答案吧。
就系统本身而言，每个系统都具有这样的特征：有相当多的级数(子系统、超系统)与其他系统保持联系。这意味着系统内部和外部的联系被发现的越多，系统完善的可能性也就越丰富。
第二，当前系统空间轴分析：当前系统的子系统包括笔芯(笔管、油墨、笔尖、笔珠)、笔身、笔帽、笔挂；当前系统的超系统包括书写介质(纸)、书写者(人)、书写环境(地球的重力环境)。
从表1可以看出，与对照品种先玉335相比，科河699和大民3307的播种期、出苗期、吐丝期、大喇叭口期、抽雄期、吐丝期、成熟期基本一致，且生育期都在140～149 d以内，成熟期较早，属于早熟品种。
九屏幕法又称为多屏分析。在东方思维中，“九”泛指多数，数量大，又指极数，凡数之指其极者，皆可称之为九，不必泥于实数。因此，九屏的含义可延伸为多屏、无限屏之意。从更大的时空范围看，九屏幕图只是基本的图。
从空间上，对某个系统而言，子系统是有限数，超系统通常是若干个数。子系统由更小的“子子系统”构成；超系统中还存在系统的反系统(竞争系统)、协作系统、相近系统、相邻系统等；超系统自身也作为子系统归属更大的“超超系统”。
第五，进一步分析：系统的问题来自于超系统的改变，也就是从重力环境的状态变为失重环境的状态。在太空模拟重力环境，看起来困难重重。那么，失重影响了子系统油墨，失重的环境导致了液态墨水或半固态的油墨不能顺利到达笔尖。可以采用给油墨适当加压的方式解决问题，但系统可能变得很复杂。如果油墨是“固态”的就不会受失重环境影响，但圆珠笔，包括钢笔不可能采用固态墨水。如何设计一种使用固态墨水的笔来解决问题。系统的过去——铅笔是固态石墨笔芯，可直接采用铅笔做为太空书写用笔(如图1)。
变电所是小区供配电系统中一个最重要的环节，除可能遭受直击雷外，还可能遭受沿着电缆线路传来的雷电侵入波。一旦遭受攻击，将对整个小区造成严重影响。因此防雷设计十分必要，具体防雷措施如下：
在借鉴熊德国提出的生产性生态足迹的核算公式基础上，修正方恺（2018）提出的以全球平均生物生产力核算土地足迹的生态足迹模型，本文给出生物生产型生态足迹计算公式：
图1 太空笔九屏分析图
2.基于事物(系统)发展、进化的九屏幕法应用
依据事物发展规律(进化法则)、路线进行九屏分析，来发现问题、预测未来，或探索向理想解前进的路径、查找解决问题的资源，例如巧爬椰子树。
椰子果实内有汁可饮，能做饮料，含丰富维生素B、C、钠、蛋白质、氨基酸和复合多糖物质。但椰子树高达15-30米，要攀爬上去摘椰子不是一件容易的事，借助绳索和梯子又不方便。孟加拉国农民用了一种巧妙的办法解决了这个问题。
椰子树不容易攀爬的原因主要是由于其树干表面太过光滑，不借助绳索和梯子，那只能从椰子树本身的特性做文章，就是如何让椰子树变得不光滑。把光滑的椰子树为当前系统，其前一个状态是种子。但从生长的角度分析，种子可以看作是“未长大的树苗”，所以，将椰子树苗作为过去系统、不光滑的椰子树作为将来的系统。
图2 椰子树的九屏幕分析
从图2可以看出，超系统没有变化。椰树苗通过自然生长成为光滑的椰子树也是自然规律。那么，光滑的椰子树可通过自然生长成为不光滑的椰子树，这是不可能的。如何使光滑的椰子树变得不光滑，只能有人为因素，例如，用刀把光滑的椰子树砍出沟槽使其变得不光滑。但那么多、那么高大的树似乎很难办到。当然，不论如何解决，最终目的仍然是不光滑的椰子树(未来系统)。系统的特性是生长。椰树苗也仍然是系统过去，此时想象当前系统是介于树苗和不光滑的椰树之间的一个状态的系统，而系统从树苗生长为参天大树的关键子系统是树干，这时的九屏图如图3所示。
图3 椰子树的九屏幕分析
从图3可以看出，树干光滑的椰树苗如何变为树干不光滑的椰子树，此问题焦点其实已经转移(原来的问题是如何从光滑的椰树变为不光滑的椰树，现在的问题是如何从椰树苗变为不光滑的椰树)。分析到此处问题就相对简单了，可通过相似联想找到相似的应用，树艺就是通过塑造柔软的树苗，再经过长期的成长最终成为形态各异的艺术品。迁移到椰树上，可以像树艺一样使椰树苗变得弯曲再经过成长变成弯曲的椰树(便于攀爬)。甚至人们可以每隔一段时间，在生长中的小椰子树上砍出不足以伤害树木的切口，当椰树长大时，在椰树上就形成了现成的“梯子”。
三、结语
九个屏幕，类似于我国的九宫格。横向的是时间轴，考虑问题的过去与未来，纵向的是系统层次轴，考虑问题的层次结构。很多时人们遇到问题，是处在“问题发生的时刻和部位”，而解决问题的“入手点”，往往也是当时的状态。简单的问题，能很快找到资源和方案。若问题比较棘手，找不到资源，往往手忙脚乱。九屏幕法可以使人们在遇到棘手问题时，在“九宫格”里面寻找资源和方案。九屏幕法用于在解决某个问题时创建分析过程，其本质就是辩证思维的产生和发展模式。
参考文献：
[1]曹福全.创新思维与方法概论[M].哈尔滨：黑龙江省高等教育出版社，2009.
A Discussion on the Application of TRIZ Nine-Screen Analysis based on System Thinking
Yang Decheng Qu Fengcheng Cao Fuquan
(Heihe University, Heihe 164300, China)
Abstract: The nine-screen method in TRIZ theory is an excellent guiding thinking tool. It can be used as a systematic thinking method to quickly establish a comprehensive understanding of things, breaking through the limitations of points, lines and surfaces, so that people can think about problems in a dynamic, comprehensive and relevant way.
Key words: TRIZ; system thinking; nine-screen
中图分类号： G306
文献标志码： A
文章编号： 1674-9499(2019)02-0018-02
doi： 10.3969/j.issn.1674-9499.2019.02.009
收稿日期： 2019-01-17
基金项目： 2019年校级课题引导项目“TRIZ指导下的文科艺体类大学生创新教育课程建设研究”(YDT201901)
作者简介： 杨得成(1986—)，男，黑龙江大庆人，硕士研究生，主要从事TRIZ理论、创新教育研究；曲凤成(1980—)，男，黑龙江五常人，副教授，硕士，主要从事现代教育技术和创新方法(TRIZ理论)研究；曹福全(1966—)，男，吉林榆树人，教授，主要从事TRIZ理论、现代教育技术研究。
[责任编辑：李慧慧]