创新方法与TRIZ理论.ppt

1,中国科学技术咨询服务中心总工程师,创新方法与TRIZ理论,金融风暴来了,企业陷入危机,问题出在哪里?,都陷入了危机，一样的表象，不一样的问题，不一样的原因。 美国的基本原因是过度消费和信用透支。 中国的基本原因是经济结构单一、产能过剩和国内消费不足。 不一样的问题和原因，解决的思路与方法也不同。,中国与美国，不一样的危机,2005年8月8日美国商业周刊： 知识经济时代 创新经济时代,创意的想象力 创新力,创造性思维 创新方法 创新工具（CAI),时代特征,创意的想象力 创新力,应对办法,创意的想象力 创新力,创意的想象力 创新力,主宰 世界经济潮流,5,研发、咨询,生产制造,售后服务,效益,微笑曲线,21世纪 创新经济,20世纪90年代 知识经济,20世纪6070 年代工业经济,资源消耗,环境污染,资源消耗 环境污染,处在价值链下游、缺少核心竞争力的企业 不可能抵御市场波动的风险， 更谈不上有市场主导权和议价权。,7,触摸式发声地球仪利润的分配,美国开发公司 获利48美元,香港公司,广东外贸公司,广东某制造商 成本12美元,40美元,20美元,15美元,市场定价 88美元,获利5美元,获利3美元,获利20美元,类似的例子,我国出口一台DVD售价32美元，交给外国人的专利费是18美元，成本13美元，中国企业只能赚取1美元的利润。 一台售价79美元的国产MP3，国外要拿走45美元的专利费，制造成本要32.5美元，中国企业获得的纯利润只有1.5美元。 每年全球DVD出货量的8000万台中有6500万台由中国制造，作为这个行业中无可争议的制造大国，我们的企业又得到了多少呢?,一流公司做品牌， 二流公司做市场， 三流公司做产品。,企业怎样寻找属于自己的奶酪？,不创新即死亡 创新突围 创新图存 抓住“微笑曲线”的两端，即技术研发和自主品牌创新,不断开发新产品，提高产品的附加值。,制造前端 研发、咨询,生产制造,制造后端 售后服务,效益,微笑曲线,21世纪 创新经济,资源消耗,环境污染,资源消耗 环境污染,向价值链的高端和低污染、少投入的方向发展,经济景气运行与企业技术研发的“逆相关”关系，此消彼长。 经济低迷导致重组和创新活动密集，驱动经济增长沿着结构更新、质量品质提高和技术、组织创新的路径前进。,企业创新突围的案例: 华为 科龙 古井贡酒 九阳股份 雅戈尔 济钢集团 比亚迪 吉利集团,我国的现状: 据不完全统计，全国规模以上企业开展科技研发活动的仅占25%，研究开发支出占企业销售收入的比重仅占0.56%，大中型企业为0.76%，高新技术企业平均为2%；只有万分之三的企业拥有自主知识产权。,16,创新型国家的概念,创新型国家：是指每100万人口获得美国专利与商标局的发明专利授权在15个以上的国家或经济体,17,其它非创新型国家的排名及每100万人口获得美国专利与商标局的发明专利授权数量,创新型国家的特点,科技成为促进国家发展的主导战略 创新综合指数明显高于其他国家，科技进步贡献率在以上 创新资金投入达到了一定的标准 &资金投入占比重在以上 具有很强的自我创新能力 对外引进技术的依存度在以下 创新的产出高 高技术产业是制造业产品贸易的主体，服务业向高端迅猛发展,国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020） 确定：,全社会R&D占GDP比重提高到2.5%以上 科技进步贡献率达到60%以上 对外技术依存度降到30%以下 本国发明专利年度授权量进入世界前五位 国际科学论文被引用数进入世界前五位,PCT申请是衡量一个国家和企业在国际上创新竞争力的权威指标，也是中国企业走向世界最便捷的方式之一。根据条约，中国申请人只要在中国递交一份PCT申请，并在申请中指定要取得专利保护的国家，即可达到向多国申请专利的目的。 2007年中国国际专利（PCT）申请量跻身全球排名第七位后，2008年中国PCT申请量再创历史新高，达到6000余件，超过英国跃居全球PCT申请量第六位。,实践证明，技术创新也是100多年来资本主义国家应对经济危机的共同举措。 美国 日本 韩国,自主创新，知易行难？,跨一步海阔天空 关键在于突破思维定式和掌握正确方法,自主创新 方法先行,2007年7月3日，温家宝总理对著名科学家王大珩院士、刘东生院士、叶笃正院士提出的关于加强创新方法工作的建议做出重要批示：三位老科学家提出“自主创新，方法先行”，创新方法是自主创新的根本之源，这一重要观点应高度重视。 2008年4月28日，国家科技部、发展改革委、教育部和中国科协联合印发关于加强创新方法工作的若干意见(2008国科财发字197号）文件。,创新方法是科学思维、科学方法和科学工具的总称。 科学方法的突破是实现科学技术跨越式发展的重要基础。只有掌握一批具有自主知识产权的关键方法和核心技术，降低对国外方法和技术的依赖，才能真正提高自主创新能力。,科学思维是创新的灵魂。,科学思维的创新是科学技术取得突破性、革命性进展的先决条件。,据统计，从1901年诺贝尔奖设立以来，大约有60%70%是由于科学观念、思维、方法和手段上的创新而取得的。 1924年哈勃望远镜的发明与应用揭开了人类对星系研究的序幕，为人类的宇宙观带来新的革命； 1941年，“分配色层分析法”的发明，解决了青霉素提纯的关键问题，使医学进入了抗生素防治疾病的新时代； 上世纪70年代，我国科学家袁隆平提出了将杂交优势用于水稻育种的新思想，并创立了水稻育种的三系配套方法，从而实现了杂交水稻的历史性突破。,28,我们能创新吗？,创新是人人都有的一种能力 人的创新能力在1214岁达到顶峰，因受传统教育的摧残，后天被逐渐埋没 创新是可以激发和提升的一种能力 创新活动具有其方法、手段和规律性,创新的分类,科技创新、产业创新、市场创新、体制创新、管理创新、金融创新、知识创新、政治创新、军事创新、教育创新、文化创新、观念创新、理念创新、企业创新、社会创新和创新意识、创新精神、创新人才等。 创新方法是所有这些创新的基本内容和基础。,创新的涵义,创新就是创造出与现存事物不同的新东西，即新技术、新产品、新观念。 创新就是产生、接受并实现新的理想、新的产品、新的服务。 创新就是对现存事物进行某种创造性的改进。 创新就是对一个组织或相关环境的新变化的接受。 创新就是发明与开发的结合，创新=发明+开发。 创新就是人的创造性劳动及其价值的实现。 创新就是将新的观念和方法付诸实施创造出与现存事物不同的新东西，从而改善现状。,31,人脑的创造创新能力,大脑是人的智慧之府，是人的创造创新之源。 人脑类似由100140亿台微型计算机所组成的庞大的电子计算机信息网络处理系统。一个正常人的大脑可储存1000万亿信息单位，相当于一般电子计算机储量的100万倍，如果全部用来储备知识，人脑的记忆容量相当于5亿本书籍的知识总量。 人脑的功能非常强大，俄罗斯学者伊.尹尔菲莫夫研究指出：人的大脑可以同时学习40种语言，默记一套大英百科全书所容纳的全部内容，还可以有余力去完成十门大学课程的教研活动。,32,培训与提升创造力关系示意图,年龄,创造力,10 20 30 40 50 60,经培训，创造力可提高70300%；顶峰向右上方转移,300,200,100,日本学者春山茂雄认为 ：,左脑是自身脑，只储存个人毕生经验；而右脑是祖先脑，储存了人类500万年在进化中所积累的智慧，赋予人以直觉、创意等，右脑的信息量为左脑的十万、百万乃至千万倍以上，是人思维的“基础软件”。总体上讲，右脑的这些特点符合人们在创造性活动中的思维机制。 因此，注重开发儿童右脑潜力是促进中华民族创造力走向世界前列的关键！,创造性人才和创造力,创造性人才： 具有高度创造力的人才 创造力(创意、创造性）： 产生新创意/想法（Idea)或构想创造新产品（作品）的能力 具有发现问题、分析问题、和创造性解决问题的能力,创新思维的涵义：是指人们在创造具有独创性成果的过程中，对事物的认识活动。 创新思维的主要特点：求变、求新、求真、求恒；不唯上、不唯古、不唯规、不唯满,36,、,、 、,创新思维基本特性,突破性,新颖性,突发性,多向性,深刻性,独立性,敏捷性,风险性,非逻辑性,创新思维的基本特性,37,创新思维方法的分类,非逻辑思维,逻辑思维,归纳思维,演绎思维,类比思维,有序思维,收敛思维,分析与综合思维,38,十三种主要创新技能,创新技能是创造者的智力技能、动作技能和情感能力的综合，它可以全面提高创新者的自觉创新能力。,创 造 技 能,信息 能力,注意力,理解力,发现 问题能力,开发 选题能力,抓住机 遇能力,操作 能力,工程 能力,智能技术 运用能力,破译黑 箱能力,系统分析 和系统决 策能力,观察力,记忆力,39,创新技能与创造力,创新技能包括观察能力、注意力、记忆力、理解力、发现问题能力、开发选题能力、抓住机遇能力、操作能力、工程能力、智能技术运用能力、破译黑箱能力、系统分析和系统决策能力及信息的获取和利用能力等。其中信息能力和操作能力尤其应予以关注。对于我国的大学生，实际操作能力偏弱，应加强锻炼。 创新技能与创新的关系，犹如摩天大楼与坚固地基的关系一样，创新者应努力学习和开发自己的创新技能，为创新奠定坚实的基础。,、,解决高水平课题要求人们具有技术、物理、化学和几何效应知识，但是一个人的知识却不到人类知识总量的几百万分之一，在解决课题时，人们需要善于正确“重构”知识和信息，以有效地为创造发明服务。,创造性人才的个性品质,、,创造行为社会化,创造动机社会化,创造性人才个性品质,合作精神,独立精神,心理特性,学习精神,奉献精神,创造性人才的能力结构,感情智力（Emotional Intelligence EI ) 人的一生20%由智商决定，80%由感情智力主宰，职位越高，EI的作用越显著，高达85%。始终保持善待他人，严于律己。 超越对手 着眼于已知领域，更着眼于未知领域加大思维的“前进跨度”、“联想跨度”，超越对手。,智商与创造力关系图,高智商是高创造力的必要条件，但不是充分条件，高智商的人也可能是低创造力。 人的一生的成就，20%由智商决定，80%由感情智力主宰。职位越高，EI的作用就愈加显著，几乎能达到85%,44,创造性人才 自我设计,、,创新技法和 方法,创新技能,基础知识、专业知识、交叉学科知识,创新 思维,表达 能力,个性 品质,体能,外语 能力,哲学 理论基础,创造力,、,科学发展观所要求的实事求是本身就是一种方法论。 这次学习实践科学发展观中的解放思想，更多体现的是一种思想方法的要求。 科学发展观所要求的全面统筹、和谐、协调可持续首先都与认识论和思想方法有关。,创新方法与科学发展观,工欲善其事，必先利其器。 -论语魏灵公,人类历史上最有价值的知识是方法的知识。 -笛卡尔,47,传统创新技法的分类,逻辑思维,非逻辑思维,科学推理型,演绎法 归纳法 类比法 自然现象和 科学原理探索法 等价变换法 KJ法 类推法,组合法 分解法 形态分析法 信息交合法 横向思考法,奥斯本检核表法 5W1H法 和田法,智力激励法 （头脑风暴法） 联想法 逆向构思法,形象思维法 灵感启示法 大胆设想法,特性列举法 缺点列举法 希望点列举法,技法原理,具体技法名称,主要思维形式,组合型,形象思维型,列举型,有序思维型,联想型,60,48,智力激励法（头脑风暴法）,与传统会议截然不同的方式解决问题,准备阶段,自由畅谈,加工整理,明确问题,热身阶段,运用程序,四项原则： 自由畅想 推迟评判 以量求质 综合集成,49,“当前智力激励法面临着挑战” （美国伊莱恩丹敦）,主要原因是：,缺乏程序化； 缺少熟练的引导者； 缺少熟练的参与者； 罗列的规则成为形式；,有关问题不能达成一致； 缺乏创意激发源； 不是与会者都有创意的压力； 急于求成； 缺少跟进措施，,“头脑风暴”小组实际上在不停地重复“发明”已经有过的东西，却在这一过程中错过了潜在的诸多伟大的创意。因此，当遇到复杂的发明问题时，最好找发明公司（指TRIZ咨询公司）咨询。,50,传统创新与TRIZ创新结果的比较,、,解决办法,思维定势,发明问题,1,2,3,4,5,6,7,8,传统创新应用发散思维“试错法” 搜索发明问题解决办法 难！,51,基于TRIZ的创新： 提供创新思维的效率；走出“试错法”的绝境。,传统创新(发散)与TRIZ创新(收敛) 的结果比较,ARIZ理论 标准解法 发明原理 效应知识库,技术系统进化法则,问题,问题解决,爱迪生实验发明灯泡用了1600多种金属材料和6000多种非金属材料。碱性电池的发明经历了50000多次失败。这一方面反映了爱迪生的勤奋和努力、另一方面也说明传统思维方式试错法的效率低下。,TRIZ理论方法就是一种将发明从“困难的”任务转变为“简单的”任务的方法，例如：通过大幅度减少探索范围来达到又好、又快、又省的发明目的。,传统方法和TRIZ方法的比较,54,从统计数字看： 20世纪以前的重大发明构思，多数是由个人发明家在逻辑思维的基础上发挥非逻辑思维的作用而获得； 进入20世纪50年代后，利用逻辑思维和专业知识的企业发明逐步占了上风， 到了20世纪90年代，TRIZ理论方法中的知识库和逻辑思维的运用主导了发明创造的大趋势。,哲学理论基础与创造力,哲学是高度抽象的知识结晶和最概括的方法论； 哲学是一切科学之上的科学，是指导科学的科学； 哲学在科学认识与实践活动中起支撑作用； 哲学知识对创造方向和姿态起主要调控作用。,哲学理论基础与创造力,恩格斯在自然辩证法一书中对相互作用作了精湛的说明：“当我们以当代自然科学的观点，从总体上观察运动着的物质时，相互作用是在我们面前最先发现的东西。我们观察到了一系列的运动形式：机械运动、热、光、电、磁、化学的化合与分解、聚合态的过渡、有机生命。所有它们（如果将有机生命暂时除外），都在相互转变、互为条件，在一处是原因，在另一处是作用。”,TRIZ理论 促进企业自主创新的利器,58,TRIZ技法(发明问题解决理论) TRIZ的含义,TRIZ的含义是发明问题解决理论，是原俄文字母的缩写，并按ISO/R9-1968E规定，转换成拉丁文的首字母缩写 Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch,TRIZ理论研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则，曾经被称作前苏联的“国术”和“点金术”。 其独特的技术系统进化法则被西方称之为“人类三大进化理论之一”，与达尔文的生物进化理论和马克思的人类社会进化理论相提并论。 TRIZ理论因而又被称为技术创新领域的辨证法和哲学，或被成为技术创新领域的“孙子兵法”。,60,TRIZ理论创始者根里奇阿奇舒勒,根里奇阿奇舒勒G. S. Altshuller （19261998 ） 是前苏联的一位天才发明家和创造创新学家，于1946年创立TRIZ理论。,61,TRIZ理论来源:浓缩数百万发明专利 正是基于这一思想，在Altshuller的带领下，动用前苏联的1500多名专家，经过50多年对数以百万计的专利文献加以搜集、研究、整理、归纳、提炼和重组,建立起一整套体系化的、实用的解决发明问题的理论方法体系TRIZ（发明问题解决理论）,2, 500,000,500,000,发明专利库,迄今为止，TRIZ已分析了15,000,000专利,有代表性的 实用专利,20%,1950,1960,1970,1980,1990,2000,解决发明问题,TRIZ软件(CAI),1940,1995 完成增强型 AR I Z,TRIZ发展历程,TRIZ的产生和发展,发现技术矛盾,物理矛盾、效应、 40个发明原理、矩阵表,物场分析和标准解,理想解,TRIZ理论的基本思想,产品或技术系统的进化有规律可循 生产实践中遇到的工程矛盾往复出现 彻底解决工程矛盾的创新原理容易掌握 其他领域的科学原理可解决本领域技术问题,65,转变以经验和试错为主的创新方法,66,利用瞬间压力差可以打破坚果的外壳,、,-如何使宝石沿内部原有的微裂纹分割？ -如何迅速清洁船用发动机的冷却水过滤器？ -如何打破核桃的外壳？ 通过本体论关系，由“爆米花”找到了解决方案：,67,查“TRIZ案例通用科学原理库”可获得16个解：,声波 吸附作用 边界表层动量 离心分离 Coanda效应 日冕放电 带电 过滤器,摩擦 惯性 磁场 磁效应 熔化 Reuleaux三角 超声波 振动,TRIZ强大的通用解支撑效用实例： 吸尘器分离固体粉尘的改进,关于发明问题的“多与不多”,发明问题是无限多的，而发明等级是不多的； 发明问题是无限多的，而矛盾的类型比较而言是不多的； 发明就是克服矛盾，而克服矛盾的原理也是不多的。,69,发明等级及其特征,TRIZ的理论体系,71,TRIZ理论-无可替代的复杂产品创新工具,技术系统 进化法则,技术矛盾 发明原理 矛盾矩阵,效应知识库,解决发明问题 程序ARIZ,物场模型 及标准解,物理矛盾 分离原理,产品创新,计算机辅助创新,72,发现问题,找出解决问题的方法,解决问题方案,优点 1、高度有效的解题方法，能为完成预 定目标节省大量时间、人力和物力； 2、通过反复描述，可以获得清晰的解； 3、可反复运用与物-场模型相关的、其 他行业的和全人类的知识和资源。,缺点 1、学习相对地会 比较困难些； 2、由于以往出版 著作的不恰当描述 构成的技术误导。,注意事项 1、解决非标准问题是无 可替代的； 2、解决标准问题是非常 高效的； 3、计算机软件的有效保 证作用。,基本原理 已有专利的分析、归纳和提炼； 技术系统进化法则； 理想化。,求解工具 物理矛盾分离方法； 创新原理与矛盾矩阵； 标准解； 效应知识库。,解题流程 ARIZ 解决发明问题程序,分析工具：需求、功能分析； 技术冲突与矛盾分析； 资源分析； 物-场模型分析。,思维方法： 逻辑思维、幻想、想象和 灵活性,TRIZ方法由阿奇舒勒创立的解决发明问题理论,5-2,73,TRIZ理论的九把利剑,1、八大进化法则：预测技术系统进化模式和产品成熟度； 2、最终理想解：系统的进化总是向着更理想化的方向发展，如果将创造性解决问题的方法比作通向胜利的桥梁，那么最终理想解就是这座桥梁的桥墩； 3、40个发明原理：浓缩250万份专利背后所隐藏的共性发明原理； 4、39个工程参数和矛盾矩阵：为解决问题直接提供化解矛盾的发明工具； 5、物理矛盾的分离原理：分离原理是针对物理矛盾的解决而提出的； 6、物场模型分析：用于建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型； 7、发明问题的标准解法：5级共76个标准解法，可以将标准问题在一两步中快速进行解决； 8、发明问题标准算法（ARIZ)：针对非标准问题而提出的一套解决算法； 9、物理效应和现象知识库：将物理现象和效应应用在问题解决过程中。,经典的技术系统演化阶段及进化定律,技术系统的四个演化阶段 1、综合阶段； 2、改进阶段 3、动态阶段 4、自我发展阶段； 技术系统进化定律； 1、组成系统的完备性定律 2、能量传导定律； 3、交变运动和谐定律； 4、增加理想化水平定律； 5、子系统不均衡发展定律； 6、向超系统进化定律； 7、由宏观向微观进化定律； 8、增强物质场的完整定律。,75,技术系统进化八大法则,1、完备性法则； 2、能量传递法则; 3、动态性进化法则； 4、提高理想度法则； 5、子系统不均衡进化法则； 6、向超系统进化法则； 7、向微观级进化法则； 8、协调性法则。,完备性法则指出，技术系统要实现某项功能的必要条件是：需要包含四个相互关联、缺一不可的基本子系统：动力装置、传输装置、执行装置和控制装置。,技术系统进化法则之一 完备性法则,最小执行系统的结构,最小测量系统的结构,技术系统进化法则之二 能量传递法则,技术系统能量传递法则指出，技术系统实现其基本功能的必要条件之一是：能量能够从能量源流向技术系统的所有元件。 如果技术系统的某个元件接收不到能量，它就不能产生效用，那么整个技术系统就不能执行其有用功能。,减少能量流路径长度： 减少能量传递的级数： 减少参数的转换次数： 增加能量的可控性： 能量控制的难易顺序为：万有引力形成的势能、机 械能、热能、电磁能。 因此，将势能转变为机械能，将机械能转变为热能，将热能转变为电磁能是技术进化的趋势。,能量传递基本要求,81,技术系统进化法则之三 动态性进化法则,沿着增加系统可移动性的方向发展 沿着增加系统的柔性方向发展 沿着增加系统可控性方向发展,例：座椅 四腿椅转椅滚轮椅,例: 汽车转向系统进化。最初是方向盘通过刚性轴转动车轮使其转向，司机使用该类转向系统很困难，并且在出现交通事故时，方向盘很容易伤害到司机。为了改进已有系统，刚性轴由中间增加了一铰接，方向盘的位置可以适当调整，车轮的方向控制较容易。后来，将一个铰接变成了两个铰接。继续该进系统，将铰接换成柔性轴；之后又改成液力转向系统。最后改进为电动转向系统。,汽车转向系统进化实例,84,切割技术的动态性进化,水切割,激光切割,线切割机床,沿着增加系统内各部件可控性的方向发展。,86,不同产品技术的进化路径,刚性,单铰链,多铰链,柔性,气体、液体,场,各类物体的进化路径,原子、粒子,分子、离子,复合分子,粉末,针状和纤维状物体,实心物体,沸石和胶质材料,带填充物的毛细管材料,毛细管-多孔材料,多孔的材料,中空的均质体,实心物体,结构的进化路径,材料的进化路径,中空结构的 进化路径,88,技术系统进化法则之四 提高理想度法则,最理想的技术系统：“它既不消耗任何资源，但却能够实现所有必要的功能”（作为物理实体它并不存在） 技术系统是沿着提高其理想度，向最理想系统的方向进化 提高理想度法则是所有进化法则的基础。,理想解(IFR)公式: Ideality = Benefits / ( Costs + Harm) 实现更多的功能，更好的实现功能 减少成本或副作用,手机功能不断增加价格不断降低,91,测量金属腐蚀度的理想方案,、,最终理想解 利用已有资源 去掉容器 但能实现有用功能盛酸溶液？ 腐蚀的有害作用自动消失,传统设计者 铂金容器 耗费资源 耗费时间,92,技术系统进化法则之五 子系统不均衡进化法则,技术系统由多个实现各自不同功能的子系统组成： 任何技术系统中的每一个子系统都是沿着各自的S曲线进化的； 组成技术系统所包含的各个子系统都是不同步、不均衡进化的； 整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的即最不理想的子系统（木桶原理） 利用这一法则的知识，可以帮助创造者及时发现并改进最不理想的子系统,93,自行车的不均衡进化,94,技术系统首先向系统的合成方向发展 技术系统的简化,子系统,双系统,多系统,单系统,超系统,技术系统进化法则之六 向超系统进化法则,此时，子系统功能得到加强的同时，也简化了原有的系统。,如图7-17所示。,双系统。剪刀是由两把刀组合而成；眼镜是两镜片集成的结果；双筒猎枪是单筒猎枪集成的结果；双筒望远镜时两个单筒望远镜集成。,96,飞机燃油系统向超系统跃迁 空中加油机实例,、,超系统 空中加油机,系统 受油机,输油管,子系统,超系统,97,技术系统进化法则之七 微观进化法则,技术系统： 元件： 场的应用：,宏观,微观,最初的尺寸,原子、基本粒子尺寸,高效场和增加场效率的方向,98,播放机向微观的进化,99,计算机从宏观进化到微观,量子计算机,100,通信产品的波长从宏观进化到微观,组成技术系统的各个子系统、各个部件在保持协调的前提下，充分发挥各自的功能。表现在： 结构上协调。 性能参数的协调。 工作节奏和频率上的协调。,技术系统进化法则之八 协调性法则,102,(a) 积木,(c) 浇灌混凝土,(b) 网球拍,结构、性能、节奏和频率的协调性,103,新颖的发明,105,新增加的技术系统进化法则 技术（产品）进化的S曲线,、,婴儿期,衰退期,成长期,成熟期,106,技术系统进化不同阶段的特征,、,t,t,t,t,专利数量,利润,性能参数,发明级别,1,2,3,4,时间（阶段）,1-马车的进化S曲线 2-滑轨装置车进化S曲线 3-发动机驱动车进化S曲线 4-螺旋桨飞机进化S曲线 5-喷气式飞机进化S曲线 6-化学燃料火箭进化S曲线 7-核燃料火箭和利用太阳能驱 动的固体燃料火箭进化S曲线 8-总体的S曲线,提高运输速度的各类技术系统的S曲线,新增加的技术系统进化法则 增加自动化程度减少人的介入法则,技术系统总是摒弃那些机械的、重复的、枯燥无味的手工操作，实现并提高技术系统功能的效益，解放人们去完成更具有创造性的工作。,实例：飞机机翼的“多-双-单”和“单-多”系统,操纵“索羽茨”紧急降落的多叶型机翼,为亚、超和极超音速飞机配置的多机翼型的动态转换器,机身带有机翼和驱动系统的“宇宙飞船”（非自动升降、降低）,复杂的飞机： 单机翼 机翼非均质、细长、双系统 尾部机翼带细长非均质多系统 中断器（在机翼上，非机翼）反转的单系统 部分非自动升降和降低：所有辅助系统都安装在双机翼的一侧,带稳定和减速用的反作用多机翼,早先为减速用的伸缩型机翼,为稳定升降用的各种多机翼的翼面,可改变特性的梯 形和蜂窝型多机 翼的升降翼面,在多机翼一侧安装同样形状的翼面,相反的部件-正向稳定器作为组成飞行火箭的一个系统,可调整特性不同大小翼面的双机翼,相同翼面的 双机翼,S.Langpey（1903）双平行机翼 wilbur两兄弟（1903）双直立型机翼,G.Caylay （1849）三翼机；W.Sawekuhew （1916） 4翼； E.Fedorow5翼机（1895）； English engineerG.Phillips（1883）40翼机,Felix di Felix（1857）Alexander Moszhajski(1884) Otto Lilienthal(1891)单翼机,多机翼,单机翼,双机翼,多机翼,单机翼自动升降系统,多机翼部分自动升降系统,110,技术系统进化法则的作用,引导市场需求 定性技术预测 产生新技术 实施专利布局和标准战略 适时选择企业战略,111,技术系统的矛盾（冲突）分类,技术矛盾,物理矛盾,技术系统矛盾 的两大类,112,什么是技术矛盾（冲突）？,由表述系统性能的两个参数所构成的矛盾称之谓技术矛盾（冲突） 当用已知的方法去改善系统的一部分或一个参数时，该系统的其它部分或参数就要不可容忍地变坏的现象,什么是物理矛盾（冲突）？,物理矛盾是对技术系统的同一参数提出相互排斥的不同需求。 物理矛盾反映的是唯物辩证法中的对立统一规律，矛盾双方存在两种关系：对立的关系及统一的关系。一方面相互排斥，即同一性质相互对立的状态，非此即彼；另一方面又对立统一：即矛盾的双方存在于同一客体中。,114,矛盾（冲突）的解决办法,传统设计是在矛盾（冲突）双方取得折中方案，矛盾（冲突）并没有彻底克服和解决。 TRIZ理论的核心是建立了基于消除矛盾（冲突）的逻辑方法。 使设计人员在设计过程中不断地发现并解决矛盾（冲突），推动产品的不断进化，从一个状态进化到一个新的状态，向着理想化创新产品设计的实现。,TRIZ理论解决问题的一般流程,技术冲突解决原理：,（1）39个标准工程参数 （2）40条发明原理 （3）冲突解决矩阵 物理冲突解决原理： 空间分离、时间冲突、整体与部分的分离 基于条件的分离,117,39个通用工程参数的分类,118,40个发明原理,119,用有限的40条原理来 解决无限的发明问题。,阿奇舒勒通过对250万份发明专利的研究发现，大约只有20左右的专利才称得上是真正的创新，其它80的专利往往早已在其它的产业中出现并被应用过 。 阿奇舒勒坚信发明问题的原理是客观存在的，设计者掌握这些原理，就可以大大提高发明的效率、缩短发明的周期，而且能使发明过程更具有可预见性。为此，阿奇舒勒对大量的专利进行研究、分析、总结、提炼出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的40个发明原理。 当前，40个发明原理已经从传统的工程领域扩展到微电子、医学、管理、文化、教育等社会的各个领域问题。40个发明原理的广泛应用，导致不计其数新的专利发明的产生。,120,01、分割原理,将卡车分成牵引车头和拖车,组合家具,百叶窗,拉圾桶,活动房屋,将物体分割成相互独立的部分,使物体成为可组合的（易于拆卸和组装）的部分,提高物体的分割程度或分散程度,121,美国陆军 M270多管火箭炮,发射中的M270,M270反装甲子母弹攻击,正在爆裂的M270子母弹,将物体分割成相互独立的部分；,C. 提高物体的分割程度或分散程度；,A将物体中“负面”的部分或属性抽取出来,医学透析治疗 为防止病人过多地接触X光，一个特殊设计的铅屏使X光只射在必需的部位,02、抽出原理：,B抽取物体中必要的、有用的部分或属性,飞机的副油箱（进入战斗时，抛弃副油箱）,手机中的SIM卡,03、局部质量改善原理,A将一物体或外部环境的同类结构转换成异类结构,USB接口,凸轮机构,腿部残疾人的鞋 (高度不一样),矿井中为减少粉尘用是喷水装置（在细雾之外加一束较粗的水雾）,B使物体的不同部分各具不同功能,尘土过滤器,内层过滤器（进一步过滤孔稍小）,外层过滤器（初过滤孔稍大）,带多种常用工具的瑞士军刀,计算机键盘,超声波钻孔机 为降低温度，核心部分用导热材料， 外围部分用耐磨材料,工具箱,C物体的各部分都处于各自的最佳状态（促进整体运作的状态）,电插头 (引入一个几何特性来防止元件不正确的使用),A将对称物体变为不对称,04、不对称性原理,B已经是不对称的物体，进一步增强其不对称程度,底部呈斜面的液化气罐 一旦燃气快用完时， 燃气罐会自动发生倾斜,电力冶炼炉 电极非对称地置于炉中，以方便矿石的送入和金属溶液的流出,不对称原理的应用,不对称原理的应用 初始的工况: 在洗衣机中，对称离心泵用来在洗涤过程中将水注入并在使用后将水排出。 在洗涤过程中，污垢和长纤维碎片如线头等从衣服中抽出并通过泵。长纤维碎片缠绕在泵轴上。这就会大大降低泵的性能。要防止这种缠绕，就要在泵的入口附近放置一台泵过滤器。 实例描述: 泵过滤器很快就会堵塞,必须经常清洗过滤器。,不对称原理的应用,洗衣机用的不对称离心泵 应用不对称性原理：将物体的对称外形变为不对称的。 将含有几个对称排列叶片的离心泵叶轮改为只有一个叶片的不对称叶轮。 应用结果: 不对称离心泵包括一个外壳、一个叶轮和一个轴。叶轮包括一个圆盘，上面带有不对称安装的一个叶片和一个平衡重锤。 旋转时，叶轮在泵壳内搅动水。叶轮与不对称安置的叶片的运转不会在水中产生与轴同轴的静态涡流。因此，就不会有长纤维碎片缠绕在轴上。 随着叶轮的转动，长纤维碎片平行于圆筒箱的内壁运动，并被流经泵的水流带走。 位于圆盘上的平衡重锤保持叶片的平衡，防止泵的任何振动。,不对称原理的应用,不对称原理,采用TRIZ中的40条发明原理可解决产品设计中的冲突,132,矛盾矩阵表的组成,阿奇舒勒将39个通用工程参数和40条发明原理有机地联系起来，建立起对应关系，整理成3939的矛盾矩阵表（详见创新方法研究与实践附表）。 矛盾矩阵的第1行、列为39个通用工程参数的编码，第2行、列分别为39个通用工程参数的名称。但是，纵行表示要改善的参数，横行表示会恶化的参数。3939个通用工程参数从行、列两个纬度构成矩阵的方格共1521个，在其中1263个方格中，均列有几个数字，这几个数字就是由TRIZ推出的解决对应工程矛盾的发明原理的编码。按照编码查“40条发明创造原理”表，即可得到该编码的实际含义。 使用者根据系统中产生矛盾的2个通用工程参数，从矛盾矩阵表中直接查找出化解矛盾的发明原理，并使用这些原理来解决问题。,133,矛盾矩阵表,133,134,实例一：坦克装甲的改进,法国 “雷诺FT-17” 式坦克,战斗全重： 7 吨 装甲：22 mm,德国 “虎2” 式重型坦克,战斗全重：69.8 吨 炮塔前部装甲：185 mm,135,问题描述,装甲抗打击能力,装甲厚度,战斗全重,整车重量增加引起的一系列后果：,坦克的机动性能降低,坦克的耗油量增加,136,建立原问题的问题模型,137,利用矛盾矩阵求解问题模型,140,138,01、分割原理 08、重量补偿原理 40、复合材料原理 15、动态特性原理,TRIZ推荐的创新原理（解决方案模型）,139,装甲改进方案（最终解决方案）,01、分割原理 40、复合材料原理 15、动态特性原理,复合装甲,a）陶瓷复合装甲(“乔巴姆”装甲)； b）贫铀装甲； c) 缝隙装甲；,140,改进结果,战斗全重：52 吨 车体正面：110 mm,美国 “M60A1” 坦克,工程实例1: 破损药片去除装置,工程实例1: 破损药片去除装置,王传福制造低成本电池的创新思路 如何解决纯干燥房的问题？,144,TRIZ新增加的37个发明原理,41 减少单个零件重量、尺寸 60 导入第二个场 42 零部件分成重（大）与轻（小） 61 使工具适应于人 43 运用支撑 62 为增加强度变换形状 44 运输可变形状的物体 63 转换物体的微观结构 45 改变运输与存储工况 64 隔绝/绝缘 46 利用对抗平衡 65 对抗一种不希望的作用 47 导入一种储藏能量因素 66 改变一个不希望的作用 48 局部 / 部分预先作用 67 去除或修改有害源 49 集中能量 68 修改或替代系统 50 场的取代 69 增强或替代系统 51 建立比较的标准 70 并行恢复 52 保留某些信息供以后利用 71 部分/局部弱化有害影响 53 集成进化为多系统 72 掩盖缺陷 54 专门化 73 实施探测 55 减少分散 74 降低污染 56 补偿或利用损失 75 创造一种适合于预期磨损的形状 57 减少能量转移的阶段 76 减少人为误差 58 推迟作用 77 避开危险的作用 59 场的变换,145,TRIZ新扩展后的48个通用工程参数,146,创新问题解决引导表,147,创新问题解决引导表（续）,148,物理矛盾及其解决方法,解决物理矛盾的基本方法分离,空间分离,分离方法,时间分离,系统级别上的分离,条件分离,149,各种分离方法相对应的发明原理列表,150,应用实例 解决交通的物理矛盾,空间分离,时间分离,151,其它分离原理应用实例,空间分离：测量海底时，将声纳探测器与船体空间分离，用以防止干扰，提高测试精度 时间分离：将飞机机翼设计成可调的活动机翼，以适应在飞行中各个时间段的不同要求 条件分离：将水射流条件分离，给予不同的射流速度和压力，即可获得“软”的或“硬”的不同用途的射流，用于洗澡按摩或用作加工手段或武器 整体与局部分离：采用柔性生产线，以满足大众化和个性化市场需求的不同要求,物质场基本概念。,154,物场标准模型,所有的功能都能分解成为三个基本元素（两个物质一个场）,最基本的物场模型(Su-F model),物场模型是将一个技术系统分成两个物质与一个场或一个物质与两个场，用一个三角形来表示每个系统所实现的功能。,S1 物质1：是一种需要改变、加工、位 移、发现、控制、实现等的 “目标” S2 物质2：是实现必要作用的“工具” F1、F2场 :代表“能量”、“力”，是实现两个物质间的相互作用、联系和 影响。,物场模型的符号系统,通过构建物场模型，研发人能够快速发现技术系统的矛盾所在，以便确认和解决创新的核心问题。,实例：人们实现持枪有效射击,没有子弹的枪不可能进行有效射击,枪,子弹,枪栓的作用力,158,如何迅速而准确地查找出压缩机氟利昂渗漏处？ 将掺有荧光粉的润滑油注入压缩机内，在暗室里用紫外光照射压缩机，通过渗漏出的润滑油中荧光粉发出的光，可以准确地确定氟利昂的渗漏部位。 给出的条件是物S1（氟利昂），不能构成完整的物-场模型，引入第二个物S2（荧光粉）和一个场F(紫外辐射) ，完善了具有不完整功能的系统。,S1,S2,F,F,氟利昂,荧光粉,氟利昂,紫外辐射,紫外辐射,氟利昂,建立完善的物场模型,荧光粉,实例：举重场上的杠铃,地面对杠铃的有效作用是制止杠铃的运动，但杠铃盘对地面产生有害作用，重力碰撞会造成对地面的损伤，并引起噪声，給杠铃盘套上橡皮圈或在地面上铺上一层厚厚的橡皮，问题迎刃而解。,S1,S2,F,重力,杠铃盘,F,S1,S2,橡皮垫,运动场地,160,、,S1,S2,热场 （居里点为00C的磁环),应用实例：高压电线化解冰雪,F,高压电线或铁塔,冰雪,161,实例：高压电线或铁塔化解冰雪,S1,S2,直升飞机,高压电线或铁塔,冰雪,直升飞机飞过产生的风力,162,应用实例防止钢丸发送机弯管破损,压缩空气 和钢珠,管壁S2,钢珠S1,163,应用实例防止钢丸发送机弯管破损,压缩空气 和钢珠,电磁铁F2,钢珠S1,管壁S2,解决方案：给钢丸发送机弯管强烈磨损区添加保护层电磁铁F2,164,标准解系统的由来,阿奇舒勒（Altshuller）发现的规律：如果问题的物场模型是一样的，那么解决方案的物场模型也是一样的，和这个问题来自于哪个领域无关。,S1,S2,F,技术问题物场模型,解决方案物场模型 （发明、专利）,发明家,标准解系统的由来,阿奇舒勒（Altshuller）发现的规律： 如果问题的物场模型是一样的，那么解决方案的物场模型也是一样的，和这个问题来自于哪个领域无关。 通过大量的专利分析，发现了实现产品功能的模型类型并不多（只有五大类76个）如果将其归纳总结，形成标准解，就能高效地为创新服务,最好的发明就是不需要发明！,问题,问题,开发全新的解决方案,传统的创新,问题,解决 方案,已有 方案,问题,CAI技术,已有 方案,167,发明问题76个标准解系统构成,168,发明问题76个标准解系统构成,聚焦具体发明问题的区域 确定系统中特别元素,选择具体发明问题,预测潜在变化,改进系统,检测和测量,作用效应 不足,向超系统 转换,向微观 系统转换,产生 有害效应,模型 不完整,用3.1.13.1.3,用第四级,用1.1.11.1.5,用1.2.11.2.5,用第五级,物场模型标准解应用流程,用物场模型阐述问题 并按需求确定问题类型,标准解的基本特征,标准解和技术系统的进化法则紧密相联系。 不仅包含了发明原理，且包含了物理、化学和几何效应。 标准解中的发明原理和多种效应形成连续的完整的规则系统， 发明原理和效应的有效作用体现在消除课题的物理矛盾，致使发明问题的求解更趋于最终理想解。,效应知识库的作用,在TRIZ效应知识库中收集了物理、化学和几何学等多学科、多领域的各种知识、专利信息和科学原理等，能够帮助研发人员打破专业知识的局限，开拓视野，在综合分析和利用各类专业技术知识的基础上，提出可行的解决方案。它是实施三级、四级发明的主要途径。,172,创新设计遇到的障碍,知识领域的“泾渭分明”,要“产生光”，您能想出多少方法？,173,效应知识库（物理效应和现象知识库）应用,应用TRIZ理论所以能消除矛盾，有赖于强大的效应知识库的支持。 物理效应和现象是部件（或系统）功能突变的创新源，隐藏在其背后的是科学原理。 物理效应和现象知识库涵盖了多学科领域的原理，包括物理、化学、几何等，应用“本体论”并对自然科学及工程领域中事物之间纷繁复杂的关系实现全面的描述，借助于这些已有的关系和全新技术和相关知识，可以大大加快创新进程。,附录8 物理效应,注：No：表示功能代码,、,、,、,、,、,功能化模型与效应知识库,功能化模型是最容易定义的问题模型 效应知识库中的方案最接近于最终的解决方案 效应知识库是CAI软件的最大亮点，软件为创新者建立有多达四万余条创新功能方案。,181,效应知识库应用5步骤,、,发明问题提出,功能代码表,效应知识库,逐一筛选,形成解决方案,应用于发明问题,182,发明问题解决程序 （ ARIZ ）,ARIZ是应对解决发明问题中另一类非标准问题的工具 （在应用ARIZ之前，需要先核查一下你的问题是否可用标准解法来解决，如果是标准问题，直接查找76个 标准解法进行问题的解决，就没有必要用ARIZ） 一个创新问题解决的取决于对该问题的准确描述和趋向标准化程度，创新问题的求解过程就是对问题的不断描述和不断地向标准化进程。 ARIZ以一套连续过程的程序，针对非标准问题采用步步紧逼的方法，巧妙地将一个状况模糊的原始发明问题转化为一个简单的问题模型，并构想其理想解 ARIZ是一套较为复杂的应用工具，为了能很好地掌握，接受专门的培训是非常必要的。,183,ARIZ-85解题步骤,2 分析 问题模型,3 陈述IFR 和物理矛盾,5 运用 效应知识库,4 运用 物-场资源,6 转换或 替代问题,7 分析解决物