TRIZ理論在軟件開發(fā)中的應(yīng)用研究

1、.TRIZ理論在軟件開發(fā)中的應(yīng)用研究-企業(yè)管理論文TRIZ理論在軟件開發(fā)中的應(yīng)用研究 管芳景 朱海棠(無(wú)錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系)摘要：TRIZ 理論正在被應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域中，將TRIZ 理論應(yīng)用到軟件開發(fā)中的探索時(shí)刻沒有停止。本文介紹了TRIZ 理論，闡述了TRIZ 理論解決軟件設(shè)計(jì)問題的可行性及TRIZ 工具應(yīng)用到軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域的方法。通過一個(gè)實(shí)例介紹了運(yùn)用TRIZ 理論中矛盾矩陣解決軟件開發(fā)中具體問題的方法。關(guān)鍵詞：TRIZ；矛盾矩陣；物- 場(chǎng)分析模型；軟件移植1 概述軟件設(shè)計(jì)作為一個(gè)發(fā)展中的行業(yè)，正在與其它行業(yè)進(jìn)行著密切的聯(lián)系融合，越來越多的產(chǎn)品需要計(jì)算機(jī)軟件的支持，并且軟件

2、設(shè)計(jì)在發(fā)展過程中也有模仿自然界物理系統(tǒng)的現(xiàn)象，自然系統(tǒng)的特性成為計(jì)算機(jī)算法思想的源泉，比如遺傳算法，比如熵值概念。TRIZ 理論的不斷成熟及軟件設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)，物理系統(tǒng)聯(lián)系的不斷加深，使得將TRIZ 理論應(yīng)用到軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域成為一種可能，隨著研究的深入，也形成了一些比較成熟的將TRIZ 理論應(yīng)用到軟件設(shè)計(jì)中的思想、方法。2 TRIZ 理論與軟件設(shè)計(jì)2.1 TRIZ 理論介紹TRIZ 理論是計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。TRIZ 是俄文創(chuàng)新問題解決理論的詞頭縮寫，起源于20 世紀(jì)40 年代后期，其創(chuàng)始人為蘇聯(lián)的Altshuller。Altshuller 始終堅(jiān)信創(chuàng)新活動(dòng)有著內(nèi)在規(guī)律，他通過對(duì)世界各

3、國(guó)專利的分析研究，創(chuàng)立了TRIZ 理論。TRIZ 理論最先被用來解決技術(shù)系統(tǒng)的問題，TRIZ 的基本思想是“在概念設(shè)計(jì)階段，將產(chǎn)品作為一個(gè)系統(tǒng)加以考慮，對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)新問題著手解決之前首先勾畫出理想的解決目標(biāo)，進(jìn)而設(shè)法消除創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程（詳細(xì)設(shè)計(jì)）中的技術(shù)矛盾”。2.2 TRIZ 理論解決創(chuàng)新問題的整體結(jié)構(gòu)及流程運(yùn)用TRIZ 理論解決創(chuàng)新問題的基本框架如圖1 所示： 在這個(gè)流程中，我們從用戶的特定創(chuàng)新問題（a）出發(fā)，通過一定的方法，拋棄（a）中不相關(guān)的部分，將用戶特定創(chuàng)新問題（a）分解為常規(guī)問題（b），對(duì)于常規(guī)問題（b）我們利用TRIZ 中一些標(biāo)準(zhǔn)的方式、模型、工具得到常規(guī)問題的通解（c），然后將通

4、解具體化，從而得到創(chuàng)新問題的特定解。在運(yùn)用TRIZ 理論解決具體問題的過程中，已經(jīng)有一套比較成熟的基于知識(shí)庫(kù)的原理，TRIZ 主要包含以下創(chuàng)新設(shè)計(jì)問題解決工具：技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則，物- 場(chǎng)分析法，發(fā)明問題標(biāo)準(zhǔn)解法，發(fā)明問題解決算法ARIZ，技術(shù)矛盾解決矩陣，40 個(gè)創(chuàng)新原理等。這些工具為創(chuàng)新理論軟件化提供了基礎(chǔ)，從而為TRIZ 的系統(tǒng)化應(yīng)用提供了條件。運(yùn)用TRIZ 原理、方法及工具解決具體問題的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示： 運(yùn)用TRIZ 原理、方法及工具解決具體問題的流程如圖3 所示：整個(gè)流程被劃分為四個(gè)階段：?jiǎn)栴}定義階段：其中三種方法（問題/ 時(shí)機(jī)探索分析、功能/ 屬性分析、S 曲線分析）是必須遵循的

5、。理想化最終結(jié)果是強(qiáng)烈推薦的方法；9-Windows 方法與此階段有關(guān)，但貫穿于流程的整個(gè)過程中。工具選擇階段：根據(jù)問題的狀態(tài)，通過一張工具表，用戶可以有優(yōu)先級(jí)的選擇產(chǎn)生解決方案的工具。解決方案產(chǎn)生階段：在這個(gè)階段，有11 種不同的工具可供用戶選擇使用。解決方案評(píng)估階段：在這個(gè)階段，用戶可以從解決方案中選擇最符合具體問題的方案，然后評(píng)估此方案進(jìn)行是否是最佳的，如果不是的話，將返回到工具選擇或是問題定義階段進(jìn)行重新的分析求解。 2.3 TRIZ 理論與軟件設(shè)計(jì)TRIZ 理論的工具、方法應(yīng)用到軟件設(shè)計(jì)中的探索主要集中在創(chuàng)新原理與物場(chǎng)分析模型的應(yīng)用上。矛盾矩陣(Contradiction Matri

6、x)和創(chuàng)新原理(InventivePrinciple)：為了消除技術(shù)矛盾，必須找到形成技術(shù)矛盾的工程參數(shù)。在研究專利的基礎(chǔ)上，Altshuller 總結(jié)出39 個(gè)通用工程參數(shù)來描述技術(shù)矛盾和40 條創(chuàng)新原理來消除技術(shù)矛盾，從而創(chuàng)建了矛盾矩陣。矛盾矩陣為40x40 矩陣，第一行代表39 個(gè)需要改進(jìn)的技術(shù)參數(shù)，第一列代表39 個(gè)引起惡化的技術(shù)參數(shù)，行與列的交叉處構(gòu)成技術(shù)矛盾，并列有解決技術(shù)矛盾所推薦的創(chuàng)新原理序列號(hào)。當(dāng)針對(duì)具體問題確認(rèn)了一個(gè)技術(shù)矛盾后，根據(jù)對(duì)矛盾的描述選擇通用工程參數(shù)，由工程參數(shù)在矛盾矩陣中的位置選擇可用創(chuàng)新原理來消除矛盾。表1 為矛盾矩陣的示意圖，參數(shù)3 為惡化參數(shù)“運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)

7、度”，5 為優(yōu)化參數(shù)“運(yùn)動(dòng)物體的面積”，二者產(chǎn)生矛盾，推薦解決原理為4，14，15，和16 號(hào)創(chuàng)新原理。矛盾矩陣為我們尋求解決問題的最佳方案，提供了一個(gè)很好的方法，使用矛盾矩陣解決問題時(shí)，一般分為三個(gè)步驟：確定問題的根源。建立矛盾矩陣、選擇創(chuàng)新原理。應(yīng)用創(chuàng)新原理解決問題。表1 矛盾矩陣示意表 物質(zhì)場(chǎng)分析模型(Substance-Field Analysis)。物- 場(chǎng)分析法是TRIZ 中對(duì)技術(shù)問題進(jìn)行建模的工具，物- 場(chǎng)分析法認(rèn)為，技術(shù)系統(tǒng)是功能的實(shí)現(xiàn)，功能是通過一種物質(zhì)（S1）和另一種物質(zhì)（S2），通過之間的相互作用（F）來實(shí)現(xiàn)的。兩種物質(zhì)S1、S2 及相互作用F 被認(rèn)為是功能的三元件。物-

8、 場(chǎng)分析法分析問題時(shí)一般分為4 個(gè)步驟：確定元素。建立模型。從76 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解中尋求解決方案。解決方案評(píng)估。 3 TRIZ 理論在軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)運(yùn)用矛盾矩陣及創(chuàng)新原理解決軟件移植問題軟件移植是指對(duì)軟件進(jìn)行修改和擴(kuò)充，使之在保留原有功能、適應(yīng)原有平臺(tái)的基礎(chǔ)上，可以運(yùn)行于新的軟硬件平臺(tái)。比如我們將VC+6.0 升級(jí)到VC+7.1 后，將原來一個(gè)VC+6.0 的項(xiàng)目移植到VC+7.1 的環(huán)境中，在VC+ 的環(huán)境中編譯我們?cè)瓉淼捻?xiàng)目，可能會(huì)報(bào)出很多的編譯錯(cuò)誤或警告，我們通過各種措施消除這些錯(cuò)誤或警告后，這個(gè)項(xiàng)目的軟件移植才是成功的。3.1 問題的定義軟件設(shè)計(jì)要具有較好的可移植性，也就是軟件移植花費(fèi)

9、較少的時(shí)間及其它開銷，VC+ 項(xiàng)目的移植中，軟件移植的很多時(shí)間花費(fèi)在新的環(huán)境下對(duì)原來項(xiàng)目的編譯過程中，影響軟件移植效率的根本是新環(huán)境中項(xiàng)目的編譯時(shí)間。3.2 建立矛盾矩陣、選擇創(chuàng)新原理我們已經(jīng)知到軟件移植的矛盾是減少移植時(shí)間與移植后的長(zhǎng)時(shí)間編譯之間的矛盾。軟件移植是軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)人員共同努力的結(jié)果，我們可以將軟件移植中開發(fā)人員的努力比作技術(shù)系統(tǒng)中的靜止物體的質(zhì)量，將移植后的長(zhǎng)時(shí)間編譯比作靜止物體的尺寸，根據(jù)表2 所示的矛盾矩陣，我們得出可以采用的創(chuàng)新原理：創(chuàng)新原理10：動(dòng)作預(yù)置。創(chuàng)新原理1：分割。創(chuàng)新原理29：空壓機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)。創(chuàng)新原理35：物體的物理或化學(xué)狀態(tài)的變化。表2 軟件移植中的矛盾矩

10、陣 3.3 應(yīng)用創(chuàng)新原理解決問題選擇創(chuàng)新原理10 及1 解決軟件移植問題。根據(jù)創(chuàng)新原理10（動(dòng)作預(yù)制），項(xiàng)目架構(gòu)中將相關(guān)的功能部分整合到一起，作為一個(gè)完整的模塊進(jìn)行開發(fā)。這樣功能下相近的部分在移植的過程中就可以一起編譯，加快編譯速度。根據(jù)創(chuàng)新原理1，項(xiàng)目架構(gòu)中將整個(gè)系統(tǒng)按不同的功能分為幾個(gè)模塊進(jìn)行開發(fā)，這樣就使得每個(gè)模塊在軟件移植的過程中可以分別編譯，從而縮短編譯時(shí)間。4 結(jié)術(shù)語(yǔ)TRIZ 理論用來解決技術(shù)領(lǐng)域的問題已經(jīng)取得了顯著的效果，將TRIZ 理論應(yīng)用到軟件行業(yè)是TRIZ 理論應(yīng)用領(lǐng)域拓展的一個(gè)新的方向。國(guó)內(nèi)TRIZ 理論的應(yīng)用仍然集中在機(jī)械制造行業(yè)，將TRIZ 理論應(yīng)用到其它行業(yè)，對(duì)于提高行業(yè)的自主創(chuàng)新能力有著很大的幫助。TRIZ 理論在軟件行業(yè)的應(yīng)用只是初步，在改進(jìn)ARIZ 算法，研究軟件設(shè)計(jì)中的矛盾矩陣等方面仍然需要進(jìn)一步的研究。參考文獻(xiàn)：1Graham Rawlinson:acute;TRIZ and Softwareacute;,TRIZCON2001,March 2001; TRIZ Journal,Apr.2001(E).2Darrell Mann: acute;TRIZ for Software?acute;, TRIZ Journal, Oct.2004(E).3丁俊武，韓玉啟，鄭稱德.創(chuàng)新問題解決理論TRIZ 研究綜述J.