TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）｜発明原理に基づく体系的な問題解決手法

2025.08.30

TRIZ

TRIZ（トリーズ、またはトゥリーズ）とは、旧ソ連の発明家G.S.アルトシュラーが特許群の体系的分析から抽出した発明原理と問題解決アルゴリズムの総称である。発明的問題解決理論（Theory of Inventive Problem Solving）といい、ロシア語の頭字語である。1946年にゲンリフ・アルトシュラー（G. S. Altshuller）が膨大な特許文献の統計的分析を基に体系化した思考支援手法で、問題解決・全体最適化・システム思考・クリエイティブシンキングの枠組みを提供する。現在は製品開発・技術革新だけでなく、マネジメントやIT分野にも応用が広がっている。

Table Of Contents

成立と歴史的背景

アルトシュラーは1946年にソビエト海軍特許局に勤務しながら研究を開始した。約40万件の特許文献を分析し、革新的な発明に共通するパターンを抽出することでTRIZの基礎を構築した。研究は1985年まで続き、この時期を「クラシカルTRIZ」と呼ぶ。冷戦終結後の1990年代初頭から欧米への移転が本格化し、アメリカでは200万件以上の特許分析が追加され、理論はさらに深化した。この以降の展開期を「コンテンポラリーTRIZ」と区別する。

3つの基本原理

TRIZは3つの根本的な考え方に支えられている。第1に「すべての問題は過去の解決策のパターンから学べる」という帰納的視点、第2に「技術的な矛盾は新しい視点から解決できる」という矛盾解消の考え方、第3に「技術システムは理想的な解決策に向けて進化し続ける」という進化法則である。これら3原理が連動することで、場当たり的な発想ではなく体系的な革新が可能になる。

主要ツールと技法

矛盾マトリクス

矛盾マトリクスは、縦横それぞれ39項目の技術特性パラメーターで構成される39×39の表である。「速度を上げると精度が落ちる」「強度を高めると重量が増す」といったトレードオフを「技術的矛盾」として定式化し、どの発明原理を適用すれば矛盾を解消できるかを示す。設計者はこの表を参照することで、試行錯誤を大幅に削減できる。

矛盾マトリクスの使い方

改善したい特性と悪化する特性を軸に選び、交点に示される推奨原理を発想の出発点にする。複数原理を小さく素案化→評価→組合せ→試作の短サイクルで回すと効果が高い。最新版マトリクスや領域特化版を併用すると探索効率が上がる。

40の発明原理

アルトシュラーが特許分析から抽出した40項目の発明原理は、世界中のあらゆる発明を説明できるとされる汎用的な指針である。代表例として「分割の原理（Segmentation）」「逆転の原理（The Other Way Round）」「動的性の原理（Dynamics）」などが挙げられる。これらの原理は矛盾マトリクスと組み合わせて使われることが多く、問題の性質に応じた適切な原理へ誘導する役割を果たす。

  • 原理1：分割（Segmentation）― 物体・システム・プロセスを独立した部分に分割する。分割した部分を組み立てやすくする。分割の度合いを高める（粉砕・霧化など）。
  • 原理2：分離（Taking Out）― 物体から干渉する部分や特性を取り出す（分離する）。必要な部分や特性だけを取り出す。
  • 原理3：局所的品質（Local Quality）― 均質な構造を不均質に変える。外部環境や各部分がそれぞれ最適な条件で機能するようにする。各部分に異なる有益な機能を担わせる。
  • 原理4：非対称（Asymmetry）― 対称な形状を非対称に変える。すでに非対称であれば、非対称の度合いを高める。非対称性を利用して機能を向上させる。
  • 原理5：結合（Merging）― 空間的に同じ操作や類似の操作を行う物体を統合する。操作やその機能を時間的に統合し、並行処理させる。
  • 原理6：多用途化（Universality）― 1つの部品が複数の機能を果たすようにし、他の部品を不要にする。標準化と組み合わせて汎用モジュールを実現する。
  • 原理7：入れ子（”Nested Doll”）― 一方の物体を他方の物体の内側に入れる。一方の物体を他方の空洞部分に通す。入れ子を多段階にする（マトリョーシカ）。
  • 原理8：重力補償（Anti-Weight）― 重力と合体させることで物体の重さを補償する。環境の力（揚力・浮力など）で重力を補償する。
  • 原理9：予備的反作用（Preliminary Anti-Action）― 有害な影響が予測される場合、事前に反対の操作を加えておく。物体に事前に応力をかけ、不要または有害な応力を打ち消す。
  • 原理10：予備的処置（Preliminary Action）― 必要な変化を物体に予め実施しておく。物体を便利な位置に予め配置しておき、すぐ使えるようにする。
  • 原理11：事前予防（Beforehand Cushioning）― 物体の比較的低い信頼性を、事前に準備した対応策で補う。危険を予め検知し、準備した手段で補正する。
  • 原理12：等位性（Equipotentiality）― 作業位置を変える必要があるとき、操作環境を変えることで物体を持ち上げ・降ろす動作を不要にする（工場フロア高さ調整など）。
  • 原理13：逆発想（”The Other Way Round”）― 問題を解くために規定された作用を逆にする。動く部分を固定し、固定していた部分を動かす。物体や工程を逆さにする。
  • 原理14：球状化（Spheroidality – Curvature）― 直線・平面・立方体を曲線・球面・球体に変える。ローラー・ボール・スパイラルを利用する。直線運動から回転運動に切り替える。
  • 原理15：動的化（Dynamics）― 物体や環境の特性を各動作段階で最適になるよう調整可能にする。物体を相互に移動できる複数の部品に分割する。固定した構造を柔軟・可動なものにする。
  • 原理16：過不足アクション（Partial or Excessive Action）― 100%の効果を達成するのが困難な場合、少し多めか少なめに実行する。その後、誤りを修正する。
  • 原理17：別次元への移行（Another Dimension）― 2次元に配置した物体を3次元空間に移動する。物体を多層構造にする。物体を傾けるか横にする。別面の鏡やレンズを使用する。
  • 原理18：機械振動（Mechanical Vibration）― 物体を振動・揺動させる。振動数を共振域まで高める。超音波振動を利用する。圧電振動子を用いる。超音波振動と超音波放射を組み合わせる。
  • 原理19：周期的アクション（Periodic Action）― 連続した動作を周期的（パルス）な動作に変える。動作がすでに周期的であれば周波数を変える。パルスの間隙を利用して追加の動作を行う。
  • 原理20：有効アクションの連続（Continuity of Useful Action）― すべての部分が常に完全な負荷で作動するよう作業を継続する。中間・準備作業やアイドル動作を排除する。往復運動を回転運動に変える。
  • 原理21：高速処理（Skipping）― 有害または危険な副作用なしに有益なステップを高速に実行する。超高速でプロセスを実施する。
  • 原理22：災い転じて福（”Blessing in Disguise”）― 有害要素・悪影響を利用して正の効果を得る。有害要素を他の有害要素と組み合わせて除去する。害を出さなくなるまで有害要素を増幅する。
  • 原理23：フィードバック（Feedback）― フィードバックを導入する。フィードバックがすでに存在するなら大きさや影響を変える。
  • 原理24：仲介物（”Intermediary”）― 中間物・媒体を利用して動作を伝えるか実行する。別の（容易に取り除ける）物体に一時的に追加する。
  • 原理25：セルフサービス（Self-Service）― 物体が補助・修復機能を自ら実行するようにする。余分なリソースや材料を活用する（廃熱・廃ガス・廃材など）。
  • 原理26：コピー（Copying）― 高価・精密・脆弱な物体の代わりに安価なコピーを使う。視覚的コピー（画像・写真）を使い実物を置き換える。可視コピーを赤外線・紫外線コピーに変える。
  • 原理27：短命化（Cheap, Short-Living Objects）― 廉価で寿命の短い物体で高価な耐久物を置き換える（使い捨て品）。品質の一部（長寿命など）を犠牲にして他の特性（価格・重量）を改善する。
  • 原理28：力場置換（Mechanics Substitution）― 機械的な手段を感覚的・光学的・音響的・熱的・嗅覚的な手段に置き換える。電気・磁気・電磁場を利用する。移動場から動く場へ切り替える。
  • 原理29：空気圧・液圧利用（Pneumatics and Hydraulics）― 固体の部分を気体や液体に置き換える（空気圧・水圧・エアクッション・液体静力学的構造）。
  • 原理30：柔軟な殻・薄膜（Flexible Shells and Thin Films）― 従来の立体構造の代わりに薄膜や柔軟な殻を用いる。物体を薄膜や柔軟な殻で外界から隔離する。
  • 原理31：多孔質材料（Porous Materials）― 物体を多孔質にするか、多孔質要素を使用する。物体がすでに多孔質なら、孔に有用な物質を満たす。
  • 原理32：色の変更（Color Changes）― 物体や環境の色を変える。物体や環境の透明度を変える。見えにくい物体を視認するために着色剤を使う。蛍光トレーサーを用いる。
  • 原理33：均質性（Homogeneity）― 物体と相互作用する物体を、同じ（または類似の）材料で作る。溶けた氷を保持するのに氷の容器を使うなど。
  • 原理34：廃棄と回復（Discarding and Recovering）― 機能を果たした後に消滅（溶解・蒸発）する物体の部品を廃棄する。操作中に消耗した部品を直接再生する。
  • 原理35：パラメータ変更（Parameter Changes）― 物体の物理的状態（気・液・固）を変える。濃度や密度を変える。柔軟性の度合いを変える。温度を変える。
  • 原理36：相変化（Phase Transitions）― 相転移（体積変化・熱の吸収・放出）を利用する。
  • 原理37：熱膨張（Thermal Expansion）― 材料の熱膨張・収縮を利用する。異なる熱膨張係数を持つ複数の材料を組み合わせる。
  • 原理38：強力な酸化剤（Strong Oxidants）― 通常の空気を酸素富化空気に置き換える。酸素富化空気を純酸素に置き換える。酸素やイオン化した酸素を利用する。オゾン化酸素に置き換える。
  • 原理39：不活性雰囲気（Inert Atmosphere）― 通常環境を不活性雰囲気に置き換える。プロセスを真空中で実行する。
  • 原理40：複合材料（Composite Materials）― 均質材料から複合（複合体）材料に移行する。

思考手順ARIZ

ARIZ（Algorithm of Inventive Problem Solving）は、問題を段階的に深く分析し解決策を導く思考アルゴリズムである。問題の定式化→矛盾の抽出→理想解の設定→知識データベースの参照という流れで進む。難問ほどARIZで「本当の矛盾」を露出させることが有効である。ソフトウェアが普及する以前は、小冊子の知識データベースを手作業で参照しながら進める作業が一般的であった。現在はARIZをサポートする各種ソフトウェアツールが利用されている。

技術システムの進化パターン

TRIZには技術システムがたどる進化の法則も含まれており、製品ライフサイクルや技術変化の方向性を予測する際に活用される。理想最終結果（IFR：Ideal Final Result）という概念が進化の終着点として位置づけられ、理想的な状態とは「機能は実現されるが、その機能を実現するためのシステム自体は存在しない状態」と定義される。この視点はコンカレントエンジニアリングやフロントエンジニアリングとも親和性が高い。

他手法との連携と実応用

製品開発におけるTRIZの実用化では、単独活用よりも他の手法との連携が効果的とされる。自動車部品・精密機器・化学メーカーの事例では、品質機能展開（QFD）やタグチメソッドとの組み合わせが報告されている。QFDが顧客ニーズの構造化を担い、タグチメソッドがパラメーター最適化を担うことで、TRIZの矛盾解消機能と補完的に機能する。

支援ソフトウェア

コンテンポラリーTRIZ時代の到来とともに、TRIZを実務で扱いやすくするソフトウェアが登場した。代表的なものとして、コンテンポラリーTRIZであるIdeation-TRIZ（I-TRIZ）を実装した「IWB（Innovation Workbench）」と、知識データベース検索エンジン型の「Goldfire Innovator（旧TOPE）」がある。また、Webアプリケーション型の「IDEA-TRIZ Toolbox」では発明原理とシステム進化パターンをブラウザ上で参照できる。

日本における受容と課題

1997年、TRIZは日経BP社の書籍シリーズを通じて「超発明術」として日本に紹介された。しかし「使えば誰でも自動的に発明できる」という誤解が広まり、多くの企業が期待通りの成果を得られないまま撤退した経緯がある。産業能率大学はこの状況を「魔法の杖と受け取られがちなTRIZを、当たり前の思考支援ツールとして位置づけ直す必要がある」と指摘している。パラメータ設計と同様、自社製品・業界への深い理解があってはじめて有効に機能するツールである。

普及活動と標準化

日本ではNPO法人日本TRIZ協会が設立され、理論研究・実務活用・普及教育の諸活動を担っている。毎年9月初旬にシンポジウムが開催され、企業事例の発表や最新研究の共有が行われる。国際的にはITRIZ（International TRIZ Association）がTRIZの認定資格制度を運営しており、レベル1から5までの認定を通じて実践者の技能水準が標準化されている。

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