基于TRIZ理论的刷卡式ATM机的创新研究

    王晶晶 雷文静

    摘 要：本文以TRIZ理论为研究方法，结合实际研究采用刷卡式的ATM机。利用TRIZ理论的物质-场分析、物理矛盾与技术矛盾等分析方法针对现有ATM机吞卡问题，以及不法分子利用密码输入功能进行诈骗的行为，设计出刷卡式ATM机，增加指纹输入验证身份的功能，以提高其安全性与方便性。

    关键词：TRIZ理论；刷卡式ATM机；指纹输入

    0 前言

    目前通过对ATM自动取款机的调查研究表明，现有的ATM机虽然给人们的生活带来很大的便利，但由于人们对其依赖越来越大，使得人们对其安全性与方便性的要求也越来越高，因而必须重视在现有的ATM机基础上进行创新。在人们实际使用ATM机的过程中发现了现有ATM机存在的安全性问题。最常见的问题就是许多的不法分子利用ATM机的密码功能进行诈骗，除此之外，还存在忘记将ATM机中的银行卡取走、银行卡插进ATM机之后，钱出来了卡却出不来等问题。上述一系列问题均可能导致用户遭受或多或少的经济损失。本论文研究目的旨在提高ATM机的安全性与方便性。基于TRIZ理论对传统的ATM机进行创新研究，提出解决上述安全隐患的思路和改善方法。

    1 TRIZ理论

    TRIZ是俄文首字母缩写，字母意思就是"解决创意问题的理论"，英语为Theory of Inventive Problem Solving，意思是"发明问题的解决理论"，在欧美国家也可缩写为TIPS。TRIZ理论是由前苏联发明家赫舒列尔在1946年创立的，他也被尊称为TRIZ之父。他总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，是否有可遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？答案是肯定的！他发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来趋势。在以后数十年中，他穷其毕生的精力致力于TRIZ理论的研究和完善。在他的领导下，前苏联的研究机构、大学、企业组成了TRIZ的研究团体，分析了世界近250万份高水平的发明专利，总结出各种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理和法则，建立一个由解决技术，实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系，并综合多学科领域的原理和法则，建立起TRIZ理论体系。

    当遇到创新问题时，设计人员可以利用物场模型或其他模型来解决问题，将冲突参数化，参照矛盾矩阵，寻找发明原理，在一般解的思想下不断地发现产品的实质性冲突，进而连续地解决矛盾冲突，不断地向理想化状态前进，最终找到适合需要的理想解。在具体操作实施时，技术系统演变的8个法则，39个通用工程参数，40条发明原理，76个标准解，发明问题解决算法，只要适当合理的运用这些方法即可最大效用的解决实际问题。

    2 基于TRIZ理论的刷卡式ATM机的创新研究

    为在一定程度上解决现有ATM机插卡装置的安全性问题，刷卡式ATM机利用阿奇舒勒提出TRIZ理论创新设计方法，将现有ATM机办理业务的插卡方式改进为刷卡形式，将现有银行系统办理业务时输入密码的身份验证方式改为指纹识别身份的验证方式，而且为避免使用指纹识别带来的他人不能代取款功能，保留现有的密码输入验证身份的功能。

    2.1 现有ATM机的局限性

    现有的ATM机存在很多局限性，例如在ATM机上办理业务时银行卡有进无出，工作人员无法及时赶到现场对ATM机进行故障抢修，导致浪费客户时间，严重者让客户遭到财产损失的问题。另外一些不法分子更是用非法手段获取用户的银行卡号和用户信息，将他人财产非法占为己有。ATM自动柜员机沦落成诈骗和盗窃的温床。

    2.2 刷卡式ATM机的设计要求

    1）现有ATM机办理业务的插卡方式改进为刷卡形式，在一定程度上解决了现有系统吞卡的缺点。刷卡以读取卡片的信息，避免了插卡方式为人们带来的忘记取卡的损失。刷卡在当今社会也是一个非常时髦的话题，许多方面都能刷卡进行消费，这也在一定程度上解决某些人不会使用ATM机插卡功能为其带来损失的问题。

    2）将现有银行系统办理业务时输入密码的身份验证方式改为指纹识别身份验证方式，并在国家进行对身份证录入指纹信息的改革之时进行，能在一定程度反应出国家宏观政策改革所带来的社会利益，使办卡人的身份验证变得更加简便与真实，因每人的指纹都不一样，能在一定程度上避免非法分子利用非法手段牟取利益，提高ATM机的安全性。

    3）为避免使用指纹识别带来的不能他人代取款功能，保留现有的密码输入验证身份的功能，然而为从根本上解决ATM机的安全性问题，在使用密码验证身份的同时录入取款人的指纹信息，将该指纹信息输入银行的网络系统进行备查，就算非法分子非法窃取别人的财产也能通过其指纹信息与二代身份证匹配，快速找出犯罪分子，将其绳之以法。

    2.3 根据TRIZ理论的创新方法进行设计

    目前，ATM的构成可以分两部分：硬件系统和软件系统。硬件系统：硬件系统由下半部分的保险柜和上半部分的电子柜构成主体框架；保险柜中包含现金处理模块——机芯，电子柜中包含PC、读卡器、流水打印机、凭条打印机、通信控制板或者输入输出（IO）控制板；机器外部为面板部分；面板部分都是按照人体工程学原理设计，考虑了读卡口位置、键盘位置、闸门位置、显示器位置及其用户使用的高度和角度等。 软件系统：软件系统一般分3级；第一级为介质程序级，是各个模块的底层驱动；第二级为动态库级，负责封装介质程序并向上给ATMC（ATM控制软件）提供接口；第三就是ATMC，它向下负责调度各个模块，向上负责和银行系统通信，完成整个服务控制过程。

    为从根本上解决ATM的安全性与方便性，本文主要介绍在保存ATM机现有的部分功能的同时利用TRIZ理论进行创新。

    （一）利用TRIZ理论，将ATM机的插卡装置改为刷卡装置，避免ATM机吞卡。主要利用TRIZ的物质-场分析、物理矛盾与技术矛盾等分析方法研究此创新作品存在的问题。

    （1）技术矛盾：TRIZ理论用阿奇舒勒矩阵解决技术矛盾，将导致技术矛盾的因素总结成TRIZ的通用技术矛盾参数把技术矛盾参数，利用矛盾矩阵找出可能解决问题的发明原理。

    研究从利用TRIZ理论分析所得到的问题中找到解决问题的方案。主要研究进行TRIZ理论分析得到的技术矛盾即刷卡装置使用的银行卡片的安全性与信息的存储与输出功能。

    为解决银行卡的存储与输出功能，本文介绍利用TRIZ创新理论技术创新40法的分割法、组合与合并法、嵌套法与反馈法对这一问题进行深入、细致的研究。

    嵌套法是指将具有不同功能的若干物体嵌套至同一个物体内，还可使这个物体产生多种独特的功能。将ATM机插卡装置改为刷卡装置，将刷卡设备嵌套在ATM机上，提高其方便性，解决了ATM机的吞卡问题。

    组合与合并法是指把相同的物体或完成类似操作的物体联合起来，刷卡式ATM机是将刷卡设备与ATM机组合，解决银行卡的存储与输出功能。

    为解决银行卡的安全性问题，利用TRIZ理论的分割法、借助中介物法、机械系统替代法、改变颜色法、复合材料法等研究方法，对该问题的进行理论性研究，使其问题得到解决。

    （二）利用TRIZ理论，将ATM机的密码身份验证改为指纹识别身份验证，与国家对身份证的改革相结合，提高ATM机的安全性与卡主信息的真实性。

    主要利用TRIZ创新设计理论的生命曲线、九屏图分析与卡诺图等分析方法对该问题进行研究，并利用TRIZ体系与相关物质场分析找到解决问题的方法。主要研究利用TRIZ理论的卡诺图分析方法得到的一系列问题。

    在利用上图对ATM机的改进进行分析时，发现这样改进所存在的问题：客户喜欢ATM机的安全性能非常的高，可是却不喜欢只能本人才可以去ATM机取钱，客户可能喜欢ATM机的安全性既能非常高又可以在自己工作或其他使自己不能亲自取钱时请自己信赖的人代其取款。虽然该改进的系统能够实现银行卡信息的高度安全性，可是却不能实现他人为其代取的情况。针对这一问题，我们将利用TRIZ创新理论的分割法、中介物法、组合与合并法、多元性法、预先作用法，复制法等方法针对上述问题进行研究。对保留现有密码输入功能，增加代取款人的指纹信息录入与存储等技术理论进行研究。提出利用TRIZ理论建立TRIZ方法分析模型的研究与利用。

    3 结论

    TRIZ理论曾经被称作前苏联的"国术"、"神奇的点金术"，它是目前国际上360余种创新方法中比较系统、应用效果好的方法体系之一。TRIZ理论与传统的创新方法相比，具有鲜明的特点和优势。它能成功地揭示创造发明的内在规律和原理，快速地确认并解决系统中存在的矛盾。由于它是基于技术的发展进化规律来研究整个产品的发展过程，不再是一种随机的创新行为，因而可以大大地加快发明创造的进程，提升产品的创新水平。对问题情境进行系统的分析，快速发现问题本质，准确定义创新性问题和矛盾。对创新性问题或者矛盾提供更合理的解决方案和更好的创意。

    本论文的创新在于使用TRIZ理论，将该理论运用到刷卡式ATM机的研究上，2009年9月，兰州大学经济学院学生马雪彬、林升平在其论文《商业银行ATM 发展策略研究》中提出： 商业银行ATM安全性不仅事关银行用户的切身利益，而且还影响到ATM机将来的进一步推广应用。在其调查中发现：只有47.66%的受调查用户认为使用ATM交易是安全的，38.45%的受调查用户认为ATM的安全性能一般，有13.89%受调查用户认为ATM是不安全的。且人们对ATM机安全性的信赖度不高。我们在对现有的ATM机进行研究时发现，现在国内都采用插卡及输入密码验证持卡者身份的方式实现ATM机现有的所有功能。并且在近几年国内外对ATM机的研究中，大都着重于对ATM机业务拓展的研究，而在ATM机的安全性与方便性上的研究甚少。近年来，由于各种非法分子利用ATM机窃取客户财产的行为日益猖獗，我国便采用在ATM机上增加摄像头，利用录像与作案时间推测犯罪分子，将犯罪分子绳之以法、提高客户的密码难度，拒绝客户使用与其身份相关的密码等措施。然而这一系列措施并不能从根本上杜绝犯罪分子的犯罪行为，要从根本上消除犯罪分子的侥幸心理，让其无计可施才能使ATM机的安全性从根本上得到解决。对于ATM机的吞卡现象，目前国内外对这一现象似乎没有很深的认识，对于这一问题重视程度也不够。然而，为了提高银行系统的服务质量，任何一个小的问题都不容小觑。由此可见，刷卡式ATM机有着很广的应用前景。

    参考文献：

    [1] 葛慧莉. TRIZ理论在科技创新中的应用[J]. 科技创新导报，2010（02）.

    [2] 周永清. TRIZ中矛盾理论及应用[J]. 科学与管理，2010（03）.

    [3] 根里奇﹒阿奇舒勒著，林岳等译.实现技术创新的TRIZ诀窍[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2008.

    [4] 陈广发. 发明问题解决理论（TRIZ）基础教程[M]. 哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2008.

    基金项目：哈尔滨商业大学大学生创新创业训练计划校级项目。项目编号：201310240101。