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[摘 要]因果链分析在TRIZ的理论体系中占有十分重要的地位。它是一种识别解析工程系统关键原因的分析手段，它通过建立因果链的缺陷将目标问题和关键原因有机结合起来，并且可以快速、有效地梳理和收敛问题，找出问题产生根本原因，是彻底解决问题的基础。在使用因果链分析过程中，工程师有时一味的追求因果链的长度，而忽略了与相关专业知识结合，导致很多问题不能正确的被解决。文章通过实际的案例进行专业分析，最终得到问题产生的根本原因并解决问题，验证了专业的知识可以帮助工程师突破瓶颈，促进因果链分析的合理性和有效性。
[关键词]创新方法; TRIZ; 因果链; 根本原因
[中图分类号]TB472 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）07–0–04
Research on Causality Chain Based on TRIZ Application
Wang Lei，Ji Ling，Jiang Fei-xiang
[Abstract]Causal chain analysis occupies a very important position in the theoretical system of TRIZ. It is an analysis method to identify and analyze the key causes of engineering systems. It organically combines the target problem with the key cause by establishing the defects of the causal chain， and can quickly and effectively sort out and converge the problem， and find the root cause of the problem. The basis for a thorough solution of the problem. In the process of using causal chain analysis， engineers sometimes blindly pursue the length of the causal chain， but neglect to combine with relevant professional knowledge， resulting in many problems that cannot be solved correctly. The article conducts professional analysis through actual cases， and finally obtains the root cause of the problem and solves the problem. It verifies that professional knowledge can help engineers break through the bottleneck and promote the rationality and effectiveness of causal chain analysis.
[Keywords]innovative method; TRIZ; causal chain; root cause
TRIZ意译为发明问题的解决理论，是由前苏联发明家、教育家根里奇·阿奇舒勒和他的研究团队，通过对4万分（后来扩展到250万份）高水平发明专利研究、分析、归纳、总结，揭示出隐藏在专利之中的奥秘，萃取了数以百万计发明家的智慧而创建的卓越成果。
该体系是以自然科学包括基础知识，专业知识和交叉知识为基础，以科学理论包括系统科学、思维科学为支柱，在全面的以哲学的辩证法、系统论和认识论的思想指导下[1]，建立了一套完整的TRIZ理论体系。
根里奇·阿奇舒勒和他的TRIZ研究机构50多年来提出了TRIZ系列的多种工具，如矛盾矩阵、因果分析、功能分析、物场分析、76标准解、ARIZ、8大进化法则、科学效应等（图1）。TRIZ的核心是消除矛盾及技术系统进化的原理，并建立了基于知识消除矛盾的逻辑化方法，用系统化的解题流程来解决特殊问题或矛盾。[2]
1 因果链分析
我们在创新方法的推广中发现，工程师们长期从事本职工作，会产生思维上的固化，一般情况下，在遇到一个技术难题的时候，往往会牵涉到众多因素，同时又受到时间、空间以及人为因素的制约，可以说是一团乱麻，陷入“剪不断，理还乱”的困境[3]。如果没有合适的方法分析问题，这类技术难题得不到解决或者得不到最好的解决方案。
因果链分析是TRIZ中一种常用的分析问题的办法，可以快速、有效地梳理和收敛问题。找出问题产生根本原因，是彻底地解决问题的基础[5]。因果链分析可以挖掘隐藏于初始缺点背后的各种缺点，对于每一个初始缺点，通过多次问“为什么”，就可以得到一系列的原因，将这些原因连接起来，就像一条条链条，因此称为因果链。随着不断的追问，就可能发现已经找到的原因背后还有其他的因素在起作用。一直追问下去，直到物理、化学、生物或者几何等领域的极限为终点。[6]
常用的因果链分析法主要有：五Why法、故障树分析（FTA）、鱼骨图分析、因果矩阵分析、失效模式与后果分析[7]。TRIZ用的因果链分析从逻辑上说主要用到的是五why法，还可以参考“故障树”的结构来分析原因之间的关系。因果链分析与其他工具相比，重点在操作区域、系统内分析问题的原因，多数情况下一般不分析制度、人、环境等超系统因素，具有很强的实用性。因为相比超系统而言，系统具有的较强可控性和可改变性，对于解决问题有很強的现实性[8]。在发掘整个因果链时候，需要注意原因轴的结束条件，防止过度发掘带来成本以及效力的降低。一般在以下三种情况下，即可终止：一是当不能继续找到下一层的原因时;二是当达到自然现象;三是当达到制度/法规/权利/成本等极限时。[9] 2 因果链的解题流程
我们有个成语叫做“无风不起浪”，凡是结果，必然有其原因。问题不会平白无故的产生，问题的背后总是隐藏着原因，通常消除引起问题的原因要比消除问题本身更容易，也更有效[4]。为了解决某个实际上已经发生的问题，或者是防止某种不太严重的问题升级到无法接受的程度，我们不断寻找问题发生的原因，并发掘整个原因链，分析原因之间的关系，找到根本原因或者容易解决的原因，直接或间接的提出解决方案。
2.1 因果链规范化描述——大楼起火案例
根据因果链分析，需要发现问题产生的根本原因，并从发现问题产生和发展链中的“薄弱点”，为解决问题寻找入手点。TRIZ一般定义一下4种关系：
缺乏：应该有的作用，但是没有
存在：在提供有用作用的同事，伴随着产生了有害作用
有害：应该完全没有的作用，却出现了
有用：应该有作用，但是效果不令人满意，这里又可以按照故障现象细分为：过度、不足、不稳定、不可控。[9]
（1）不足：提供了有用功能，但是有用的作用低于下阈值，因而效果不足。
（2）过度：提供了有用功能，但是有用的作用高于上阈值，因而产生有害影响。
（3）不稳定：有用的作用，但是不够稳定，带来了有害影响。
（4）不可控：有用的作用，但是无法控制[10]
2 .2 因果链分析案例——央视新址大楼火灾起火分析[11]
如表1所示，从教学角度来理解，根本原因是电器总用量过度导致了电路短路，此分析非常清楚。但是如果结合相关的专业技术来分析，上表的因果链分析实际上欠缺了许多。例如电路短路的原因节点，一般大楼的电路总控制都在配电板或者集控台上，一旦检测到系统发生短路，配电板和集控室的开关应是瞬间切断。
2.3 专业性的因果链分析研究
由此可见，我们有必要结合专业的知识重新进行因果链分析。一般情况下，大楼中与火警相关的系统主要包括火警系统，水雾喷淋系统和防火门隔断系统。
火警系统：主要包括火警受理系統、火警调度机等 。此系统将大楼分成若干区域，一个区域有一定量的火警探头按照一定的编码次序来进行排列。监测系统不停的进行正向反向的检测一次探头状态，一般周期不会大于10秒。
水雾喷淋系统：灭火机理是依靠水雾化细小的雾滴，充满整个防护空间或包裹并充满保护对象的间隙，通过冷却、窒息等方式进行灭火。一般大楼发生火灾时候，水雾喷淋系统会自动开启水泵，同时打开对应的管路电磁阀，输送消防水。
防火阀门系统：平时呈开启状态，火灾时当管道内烟气温度达到70℃时关闭，并在一定时间内能满足漏烟量和耐火完整性要求。一般发生火灾的时候，防火门系统会自动关闭火灾区域，隔绝火灾范围。
结合上述的防火系统，从专业的技术角度来分析大楼火灾的原因。如表2所示。
总结：如表2所示，结合火警系统、水雾喷淋系统和防火门系统的专业知识，延长了问题的原因链，得到了更多的原因节点，根据这些原因节点，相关的技术人员可以有足够多的思路，来对大楼的火灾进行总结。
3 工程应用——基于TRIZ的发电机组并联运行不稳定因果链分析案例
3.1 问题的背景
船用主发电机组是船舶上最主要的设备之一。在船舶交付之前，发电机组要进行系泊试验。其中系泊试验中发电机并车试验是指任意两台或者两台以上发电机同时构建电网，平均分配电网中的负载，在手动调节的模式下，负载误差不超过10%;自动模式下不超过5%。
工程师在调试发电机组的时候，曾经遇到下列问题：三台发电机单台的负载试验（包含110%的超载试验），特性试验（动态特性和静态特性）均合格。但是在进行并车试验的时候，一般在25%负载以上，出现了负载不稳定的现象。
3.2问题描述
在任意两台发电机并车的时候或者三台发电机并车的时候，配电板显示的负载不稳定，同时还伴随着，功率互相波动，功率因素互相波动，频率互相波动，电流互相波动等一系列指数不稳定。
3.3初步的解决方案
当时的解决方法是通过降低发电机上的速度感应探头的灵敏度，通过检验。后来工程师通过因果链分析，找到了问题产生的根本原因。
3.4因果链分析
船用柴油发电机是一个复杂的设备，又与配电板以及船厂的所提供一些其他外部设备相连，系统非常复杂，但是通过因果链分析，能又条理的找到各个原因节点。如表3所示。
通过原因链的分析与思考，得出以下四个根本原因：一是燃油柜滤网部分堵塞;二是燃油管道的直角弯过多;三是发电机的进油口的位置远近;四是燃油柜的出口距离过近（图2）。
当与原因2、3和4同时存在的时候，会导致在每个管路供油量在同一时间供给有差别。燃油流量的差别，导致了发电机内部电子调速器的波动。燃油量少了，调速器会自动提高转速，转速的提高会引起频率、功率、电流等一系列的变化。所以当发电机并车时，各台发电机的电子调速器都在不断变化，相互影响，同时寻找一个平衡点。
根据因果链分析，可以从三个方面来的解决问题：首先油柜的三个出油口的距离要拉开;其次发电机的位置进油口离燃油柜的距离尽量保持一致;最后燃油管路尽量避免过多的转弯。
4 研究总结
TRIZ的因果链分析是实用性非常强的分析工具，它在运用现代TRIZ解决问题的过程中处于非常重要的地位。它能够将多个造成问题的原因进行挖掘，使问题更加聚焦。本文针对TRIZ的因果链工具进行较为深入的研究，并运用相应的案例更加详细的阐述了因果链的操作流程。研究发现，结合相对应的专业知识对问题进行原因链分析，能够得到更加合理和专业的原因节点，从而解决矛盾，促进系统不断的创新。
参考文献
[1] 江苏省生产力促进中心.发明问题，解决理论[M].南京：江苏科学技术出版社，2011.
[2] 创新方法研究会，中国21世纪议程管理中心.创新方法教材（初级）[M].北京：高等教育出版社，2012.
[3] 赵敏，史晓玲，段海波.TRIZ入门及实践[M].北京：科学出版社，2009.
[4] 赵敏，张武城，王冠殊.TRIZ进阶及实战——大道至简的发明方法[M].北京：机械工业出版社，2015.
[5] 孙永伟，[美]谢尔盖·伊克万科.打开创新之门的金钥匙[M].北京：科学出版社2015.
[6] 颜惠庚，赵昊昱.技术创新方法提高—TRIZ流程与工具[M].北京：化学工业出版社，2012.
[7] 韩博. 现代TRIZ理论中因果链分析应用研究[J]. 科技创新与品牌， 2016（3）：47-49.
[8] 成思源，周金平，郭钟宁.技术创新方法——TRIZ理论及应用[M].北京：清华大学出版社，2014.
[9] 火警受理系统：GB 16281-2010[S].
[10] 细水雾灭火系统技术规范：GB 50898-2013[S]
[11] 建筑通风和排烟系统用防火阀门：GB 15930-2007[S]
[关键词]创新方法; TRIZ; 因果链; 根本原因
[中图分类号]TB472 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）07–0–04
Research on Causality Chain Based on TRIZ Application
Wang Lei，Ji Ling，Jiang Fei-xiang
[Abstract]Causal chain analysis occupies a very important position in the theoretical system of TRIZ. It is an analysis method to identify and analyze the key causes of engineering systems. It organically combines the target problem with the key cause by establishing the defects of the causal chain， and can quickly and effectively sort out and converge the problem， and find the root cause of the problem. The basis for a thorough solution of the problem. In the process of using causal chain analysis， engineers sometimes blindly pursue the length of the causal chain， but neglect to combine with relevant professional knowledge， resulting in many problems that cannot be solved correctly. The article conducts professional analysis through actual cases， and finally obtains the root cause of the problem and solves the problem. It verifies that professional knowledge can help engineers break through the bottleneck and promote the rationality and effectiveness of causal chain analysis.
[Keywords]innovative method; TRIZ; causal chain; root cause
TRIZ意译为发明问题的解决理论，是由前苏联发明家、教育家根里奇·阿奇舒勒和他的研究团队，通过对4万分（后来扩展到250万份）高水平发明专利研究、分析、归纳、总结，揭示出隐藏在专利之中的奥秘，萃取了数以百万计发明家的智慧而创建的卓越成果。
该体系是以自然科学包括基础知识，专业知识和交叉知识为基础，以科学理论包括系统科学、思维科学为支柱，在全面的以哲学的辩证法、系统论和认识论的思想指导下[1]，建立了一套完整的TRIZ理论体系。
根里奇·阿奇舒勒和他的TRIZ研究机构50多年来提出了TRIZ系列的多种工具，如矛盾矩阵、因果分析、功能分析、物场分析、76标准解、ARIZ、8大进化法则、科学效应等（图1）。TRIZ的核心是消除矛盾及技术系统进化的原理，并建立了基于知识消除矛盾的逻辑化方法，用系统化的解题流程来解决特殊问题或矛盾。[2]
1 因果链分析
我们在创新方法的推广中发现，工程师们长期从事本职工作，会产生思维上的固化，一般情况下，在遇到一个技术难题的时候，往往会牵涉到众多因素，同时又受到时间、空间以及人为因素的制约，可以说是一团乱麻，陷入“剪不断，理还乱”的困境[3]。如果没有合适的方法分析问题，这类技术难题得不到解决或者得不到最好的解决方案。
因果链分析是TRIZ中一种常用的分析问题的办法，可以快速、有效地梳理和收敛问题。找出问题产生根本原因，是彻底地解决问题的基础[5]。因果链分析可以挖掘隐藏于初始缺点背后的各种缺点，对于每一个初始缺点，通过多次问“为什么”，就可以得到一系列的原因，将这些原因连接起来，就像一条条链条，因此称为因果链。随着不断的追问，就可能发现已经找到的原因背后还有其他的因素在起作用。一直追问下去，直到物理、化学、生物或者几何等领域的极限为终点。[6]
常用的因果链分析法主要有：五Why法、故障树分析（FTA）、鱼骨图分析、因果矩阵分析、失效模式与后果分析[7]。TRIZ用的因果链分析从逻辑上说主要用到的是五why法，还可以参考“故障树”的结构来分析原因之间的关系。因果链分析与其他工具相比，重点在操作区域、系统内分析问题的原因，多数情况下一般不分析制度、人、环境等超系统因素，具有很强的实用性。因为相比超系统而言，系统具有的较强可控性和可改变性，对于解决问题有很強的现实性[8]。在发掘整个因果链时候，需要注意原因轴的结束条件，防止过度发掘带来成本以及效力的降低。一般在以下三种情况下，即可终止：一是当不能继续找到下一层的原因时;二是当达到自然现象;三是当达到制度/法规/权利/成本等极限时。[9] 2 因果链的解题流程
我们有个成语叫做“无风不起浪”，凡是结果，必然有其原因。问题不会平白无故的产生，问题的背后总是隐藏着原因，通常消除引起问题的原因要比消除问题本身更容易，也更有效[4]。为了解决某个实际上已经发生的问题，或者是防止某种不太严重的问题升级到无法接受的程度，我们不断寻找问题发生的原因，并发掘整个原因链，分析原因之间的关系，找到根本原因或者容易解决的原因，直接或间接的提出解决方案。
2.1 因果链规范化描述——大楼起火案例
根据因果链分析，需要发现问题产生的根本原因，并从发现问题产生和发展链中的“薄弱点”，为解决问题寻找入手点。TRIZ一般定义一下4种关系：
缺乏：应该有的作用，但是没有
存在：在提供有用作用的同事，伴随着产生了有害作用
有害：应该完全没有的作用，却出现了
有用：应该有作用，但是效果不令人满意，这里又可以按照故障现象细分为：过度、不足、不稳定、不可控。[9]
（1）不足：提供了有用功能，但是有用的作用低于下阈值，因而效果不足。
（2）过度：提供了有用功能，但是有用的作用高于上阈值，因而产生有害影响。
（3）不稳定：有用的作用，但是不够稳定，带来了有害影响。
（4）不可控：有用的作用，但是无法控制[10]
2 .2 因果链分析案例——央视新址大楼火灾起火分析[11]
如表1所示，从教学角度来理解，根本原因是电器总用量过度导致了电路短路，此分析非常清楚。但是如果结合相关的专业技术来分析，上表的因果链分析实际上欠缺了许多。例如电路短路的原因节点，一般大楼的电路总控制都在配电板或者集控台上，一旦检测到系统发生短路，配电板和集控室的开关应是瞬间切断。
2.3 专业性的因果链分析研究
由此可见，我们有必要结合专业的知识重新进行因果链分析。一般情况下，大楼中与火警相关的系统主要包括火警系统，水雾喷淋系统和防火门隔断系统。
火警系统：主要包括火警受理系統、火警调度机等 。此系统将大楼分成若干区域，一个区域有一定量的火警探头按照一定的编码次序来进行排列。监测系统不停的进行正向反向的检测一次探头状态，一般周期不会大于10秒。
水雾喷淋系统：灭火机理是依靠水雾化细小的雾滴，充满整个防护空间或包裹并充满保护对象的间隙，通过冷却、窒息等方式进行灭火。一般大楼发生火灾时候，水雾喷淋系统会自动开启水泵，同时打开对应的管路电磁阀，输送消防水。
防火阀门系统：平时呈开启状态，火灾时当管道内烟气温度达到70℃时关闭，并在一定时间内能满足漏烟量和耐火完整性要求。一般发生火灾的时候，防火门系统会自动关闭火灾区域，隔绝火灾范围。
结合上述的防火系统，从专业的技术角度来分析大楼火灾的原因。如表2所示。
总结：如表2所示，结合火警系统、水雾喷淋系统和防火门系统的专业知识，延长了问题的原因链，得到了更多的原因节点，根据这些原因节点，相关的技术人员可以有足够多的思路，来对大楼的火灾进行总结。
3 工程应用——基于TRIZ的发电机组并联运行不稳定因果链分析案例
3.1 问题的背景
船用主发电机组是船舶上最主要的设备之一。在船舶交付之前，发电机组要进行系泊试验。其中系泊试验中发电机并车试验是指任意两台或者两台以上发电机同时构建电网，平均分配电网中的负载，在手动调节的模式下，负载误差不超过10%;自动模式下不超过5%。
工程师在调试发电机组的时候，曾经遇到下列问题：三台发电机单台的负载试验（包含110%的超载试验），特性试验（动态特性和静态特性）均合格。但是在进行并车试验的时候，一般在25%负载以上，出现了负载不稳定的现象。
3.2问题描述
在任意两台发电机并车的时候或者三台发电机并车的时候，配电板显示的负载不稳定，同时还伴随着，功率互相波动，功率因素互相波动，频率互相波动，电流互相波动等一系列指数不稳定。
3.3初步的解决方案
当时的解决方法是通过降低发电机上的速度感应探头的灵敏度，通过检验。后来工程师通过因果链分析，找到了问题产生的根本原因。
3.4因果链分析
船用柴油发电机是一个复杂的设备，又与配电板以及船厂的所提供一些其他外部设备相连，系统非常复杂，但是通过因果链分析，能又条理的找到各个原因节点。如表3所示。
通过原因链的分析与思考，得出以下四个根本原因：一是燃油柜滤网部分堵塞;二是燃油管道的直角弯过多;三是发电机的进油口的位置远近;四是燃油柜的出口距离过近（图2）。
当与原因2、3和4同时存在的时候，会导致在每个管路供油量在同一时间供给有差别。燃油流量的差别，导致了发电机内部电子调速器的波动。燃油量少了，调速器会自动提高转速，转速的提高会引起频率、功率、电流等一系列的变化。所以当发电机并车时，各台发电机的电子调速器都在不断变化，相互影响，同时寻找一个平衡点。
根据因果链分析，可以从三个方面来的解决问题：首先油柜的三个出油口的距离要拉开;其次发电机的位置进油口离燃油柜的距离尽量保持一致;最后燃油管路尽量避免过多的转弯。
4 研究总结
TRIZ的因果链分析是实用性非常强的分析工具，它在运用现代TRIZ解决问题的过程中处于非常重要的地位。它能够将多个造成问题的原因进行挖掘，使问题更加聚焦。本文针对TRIZ的因果链工具进行较为深入的研究，并运用相应的案例更加详细的阐述了因果链的操作流程。研究发现，结合相对应的专业知识对问题进行原因链分析，能够得到更加合理和专业的原因节点，从而解决矛盾，促进系统不断的创新。
参考文献
[1] 江苏省生产力促进中心.发明问题，解决理论[M].南京：江苏科学技术出版社，2011.
[2] 创新方法研究会，中国21世纪议程管理中心.创新方法教材（初级）[M].北京：高等教育出版社，2012.
[3] 赵敏，史晓玲，段海波.TRIZ入门及实践[M].北京：科学出版社，2009.
[4] 赵敏，张武城，王冠殊.TRIZ进阶及实战——大道至简的发明方法[M].北京：机械工业出版社，2015.
[5] 孙永伟，[美]谢尔盖·伊克万科.打开创新之门的金钥匙[M].北京：科学出版社2015.
[6] 颜惠庚，赵昊昱.技术创新方法提高—TRIZ流程与工具[M].北京：化学工业出版社，2012.
[7] 韩博. 现代TRIZ理论中因果链分析应用研究[J]. 科技创新与品牌， 2016（3）：47-49.
[8] 成思源，周金平，郭钟宁.技术创新方法——TRIZ理论及应用[M].北京：清华大学出版社，2014.
[9] 火警受理系统：GB 16281-2010[S].
[10] 细水雾灭火系统技术规范：GB 50898-2013[S]
[11] 建筑通风和排烟系统用防火阀门：GB 15930-2007[S]