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创新思维及方法 内容大纲 创新思维的重要性 2 创新思维的主要障碍 1 3 TRIZ中的创新思维及方法 和尚与梳子 思维的重要性 人与人之间最大的区别 是脖子以上的区别 比尔 盖茨 创新思维是指人们在认知世界过程中 在创造具有独创性成果的过程中 表现出的特殊的认识事物的方式 创新思维具有突破性 新颖性 多向性 独立性 意外性 敏捷性 主动性 目的性 预见性 求异性 发散性等特征 创新思维归结成一句话是意料之外情理之中 别人想不到你想到了 创新思维 创新思维的重要性 常见的创新思维方法 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 幻想打造出的发明 常见的创新思维方法 内容大纲 创新思维的重要性 创新思维的主要障碍 1 2 TRIZ中的创新思维方法 3 在荒无人迹的河边停着一直小船 这只小船只能容纳一个人 有两个人同时来到河边 并且这两个人都坐着这条船过了河 请问 他们是怎样过河的 试一试 如何用6根火柴组成4个等边三角形 试一试 如何用4根火柴组成一个 田 字 人们因为局限于既有的信息或认识的现象 形成的一种固定的思维模式 也就是说人们习惯于从固定的角度来观察 思考问题 思维惯性是决定创新能力的关键因素 习惯于单向思维 线性思维 惯性思维的大脑只能是机械地重复旧的行为 只能是惯于接受大家所说的 很难产生出创新的灵感和成果 思维惯性 小明家有三个小孩 老大叫大毛 老二叫二毛 老三叫什么 有一棵树 树下面有一头牛被一根2米长的绳子牢牢的栓住鼻子 牛的主人把饲料放在离树恰好5米之外就走开了 牛很快就将饲料吃了个精光 牛是怎么吃到饲料的 思维惯性 思维惯性的主要表现形式 形象的定式专业知识的惯性术语的定式功能的定式类比方案 形象的定式 形象的定式 以下字不算 田 白 旦 旧 甲 申 由 电 目 日 日 字加一笔能成哪些字 形象的定式 由于知识面狭窄 解决问题时总是局限于本领域或相关领域 专业知识的惯性 沃森和克里克 克服专业知识的惯性 专业知识的惯性 术语类别 专业性很强的术语 B 19飞机 通用性工程术语 传感器 对流器 功能术语 支撑物 切割器 储存罐 日常术语 孩童术语 锅 棍子 绳子 孩子惯用的词语 术语的定式 B 19 在军人看来 一种军用飞机在医生看来 人细小病毒B19 术语的定式 术语的定式 F4 在军人看来 一种军用战斗机在追星族看来 台湾人气偶像在我们看来 功能的定式 椅子的功能 类比方案的定式 有一位既聋又哑的人 想买几根钉子 来到五金商店 对售货员做了这样一个手势 左手两个指头立在柜台上 右手所致拳头做出敲击状的样子 售货员见状 先给他拿来一把锤子 聋哑人摇摇头 指了指立着的那两根指头 于是售货员就明白了 聋哑人想买的是钉子 聋哑人买好钉子 刚走出商店 接着进来一位盲人 这位盲人想买一把剪刀 请问 盲人将会怎样做 思维惯性的作用 思维惯性的正面作用 是人们能够驾轻就熟而迅速的解决相似的问题 思维惯性的负面作用 在发明创新活动中 它是影响创新思维的主要思维障碍 思维惯性 传统的突破思维惯性的方法 发散思维 集中思维 头脑风暴法635法逆向思维 正向思维 求异思维 求同思维 头脑风暴 635法 确定创新活动主题 6人一组 每人准备一张纸 每人每次5分钟内在纸上写下3个解 然后传给邻座 后者读后再用5分钟 再提出3个进一步解或作补充 然后再传给邻座 依次类推 30分钟完成6个循环 每一个参加者的建议都将经过5个人的补充或组合发展 故称六三五法 每一个小组把108条 解 进行分析 筛选 确定3 5条最佳答案 每一个小组推荐1 2人 上台讲解交流 635法示意图 1 6 5 4 3 2 30分钟产生108个设想 猫与冰箱的共同点 猫与冰箱的共同点 移动出现在屋里在晚上工作发声发热消耗能量可以有不同的颜色寿命有不同品种四条腿作为礼物赠送定期清洗定期保养或维护为主人服务可以装食品 逆向思维 逆向思维 指与主流相反的方向进行思维的方法 在创新过程中敢于标新立异 与事物的常理相悖 获得一个又一个优秀的创造成果 逆向思维实例 司马光砸缸 抽烟祈祷 逆向思维实例 内容大纲 创新思维的重要性 创新思维的主要障碍 1 2 TRIZ中的创新思维方法 3 IFR法 1 TRIZ中的创新思维方法 九屏幕法 TRIZ中的理想化 在解决问题之初 先抛开各种客观限制条件并以取得最终理想结果作为终极追求目标针对问题情境 设立各种理想模型 即最优的模型结构来分析问题 TRIZ中的理想化模型 理想化模型所涉及的要素包括 理想系统理想过程理想资源理想方法理想机器理想物质 定性描述 为实现有用功能的所有花费 定量描述 最理想的状况 什么是理想度 最理想的技术系统 作为物理实体它并不存在 但却能够实现所有必要的功能 IFR 产品处于理想状态的解成为最终理想解系统在保持有用功能正常运作的同时 能够自行消除有害的 不足的 过度的作用 最终理想解 IFR IFR的特点 保持了原系统的优点消除了原系统的不足没有使系统变得复杂没有引入新的缺陷 最终理想解是解决问题的关键所在 很多问题的IFR被正确理解并描述出来 问题就得到了解决 设计者的惯性思维常常让自己限于问题当中不能自拔 解决问题大多采用折中法 结果就使问题时隐时现让设计者叫苦不迭 而IFR可以帮助设计者跳出思维的怪圈 以IFR这一新角度来重新认识定义问题 得到与传统设计完全不同的问题根本解决思路 最终理想解的确定 割草机问题 草坪上的草长得很快 而且参差不齐传统解决方案 用割草机 嗓音很大等IFR 草坪上的草不需要修剪 自己始终维持在一个高度从IFR出发的解决方案 实例割草机 如何使草不会长高 聪明草种 实例西瓜的运输 例如 西瓜在搬运中有什么缺陷 方形西瓜 2001年夏天 日本四国岛的果农生产出了一种方形西瓜 这种西瓜运输和储存方便 实例西瓜的运输 最终理想解确定的步骤 第一步 设计的最终目的是什么 第二步 理想解是什么 第三步 达到理想解的障碍是什么 第四步 它为什么成为障碍 第五步 如何使障碍消失 第六步 什么资源可以帮助你 第七步 在其它领域或其他工具可以解决这个问题吗 实现IFR的几个建议 能利用现有的能量和资源实现有用功能自我服务 实现有用功能 利用 聪明 的材料或物质有害作用的自我消除 IFR的分析策略 现状 IFR 不是从这里开始 从这里开始 自行消除有害的 不足的 过度的作用 完成有用功能 中间目标 IFR的分析策略 当前系统 解决方案的空间 可能是从IFR出发到当前系统的任意一个地方 IFR 理想最终结果 IFR 是解决问题过程中想象的最后结果不要顾虑是否可以达到最终理想解 抛开各种客观限制条件 清洁衣服设计的最终目标是什么 清洁衣服IFR是什么 衣服自我清洗达到最终理想结果的障碍是什么 衣服纤维不能完成这个功能它为什么成为你的障碍 衣服纤维不能完成这个功能 衣服不会被清洁 实例1 清洁衣服 你如何使障碍消失 如果有一种纤维或者纤维结构可以清洗自己什么资源可以帮助你 纤维 空气 穿衣服的人 衣橱 阳光 在其它领域中或其它工具可以解决这个问题吗 自我清洁功能在大自然中可能是存在的 莲属植物 自我清洁的衣服纤维还在研究中 实例1 清洁衣服 我们不能达到IFR的状态 我们希望用一个低挑战性的IFR分析问题 IDEALFINALRESULT 实例1 清洁衣服 清洁衣服 IDEALFINALRESULT CLEANCLOSES CLEANCLOSES 不使用化学清洁剂清洗衣物 衣物自我清洁 如果不能达到 向现状退一步 实例1 清洁衣服 清洁衣服设计的最终目标是什么 清洁衣服IFR是什么 不需要任何化学清洁剂清洗衣服达到最终理想结果的障碍是什么 衣服纤维不能完成这个功能它为什么成为你的障碍 衣服纤维不能完成这个功能 衣服不会被清洁 实例1 清洁衣服 清洁衣服你如何使障碍消失 如果有其它方法可以破坏衣服与赃物的粘合什么资源可以帮助你 水 衣服 赃物 清洗设备 其它家庭产品 电等在其它领域中或其它工具可以解决这个问题吗 还有其他工业领域解决更通用的 清洗 和 移除灰尘 问题 或者使用 Howto 模型与科学效应库超声波 实例1 清洁衣服 IDEALFINALRESULT CLEANCLOSES CLEANCLOSES 不使用化学清洁剂清洗衣物 衣物自我清洁 如果不能达到 再向现状退一步 不使用化学清洁剂清洗衣物 不使用化学清洁剂清洗衣物 可重复使用的化学清洁剂 实例1 清洁衣服 练习 农场养兔子的难题 农场主人有一大片农场 饲养大量的兔子 兔子需要吃新鲜的青草 农场主人不希望兔子跑的太远而看不到 现在的难题是 农场主人不大可能花钱请人割草 运回来喂兔子 请问 这问题如何解决 IFR法 1 TRIZ中的创新思维方法 什么是小人法当系统内的某些组件不能完成其必要的功能 并表现出相互矛盾的作用用一组小人来代表这些不能完成特定功能部件通过能动的小人 实现预期的功能 然后 根据小人模型对结构进行重新设计小人法的目的克服由于思维惯性导致的思维障碍提供解决矛盾问题的思路 小人法 第一步 对象中各个部分想象成一群一群的小人 当前怎样 第二步 把小人分成按问题的条件而行动的组 分组 第三步 研究得到的问题模型 有小人的图 并对其进行改造 以便实现解决矛盾 该怎样 打乱重组 第四步 过渡到技术解决方案 变成怎样 使用小人法的常见错误画一个或几个小人 进行小人法的步骤 实例1核原料的海关稽查 目前 存在着核原料走私问题 海关检查诸如拖车和集装箱类大型运输车辆方面存在严重问题 对海关管理的矛盾要求是 一方面必须快速而准确地在大面积车辆上检测出是否存在少量的核原料 而这要花费很多时间 另一方面 又不可能用很长时间检查每一辆 因为这会大大降低边界的通行能力 将系统用多个小人表示执行不同的功能 然后重新组合这些小人 使小人发挥作用 解决矛盾 假设核原料是小黑人 集装箱外壳是小红人 当然小红人要比小黑人多许多 即用多个小红人分布在小黑人的周围 这里使用一种监测仪器或材料 假设为小蓝人 希望小蓝人穿过小红人和穿过小黑人时具有明显的不同特性 这样就可方便 快速地检测出小黑人 即核原料的存在 假如可选择一种材料 即小蓝人 当它与小红人 材料已知 相遇时不会改变前进的方向 而与小黑人相遇时则改变前进方向 实例1核原料的海关稽查 实用中 可选择高能粒子介子作为小蓝人 因为该介子在与核原料相撞时会偏离原前进方向 而与其他材料相遇时仍沿原方向前进 这样便可快速地探测出集装箱内是否有核原料 实例1核原料的海关稽查 水计量计 练习 水计量计 水计量计当水量到达计量值时 由于重力作用 左端下沉 排出计量水量问题 排出一部分后 计量水槽重心右移 右端下沉 水无法完全排出 练习 水计量计 更形象生动的描述技术系统中出现的问题 通过用小人表示系统 打破原有对技术系统的思维定式 更容易地解决问题 获得理想解决方案 小人法的作用 资源分析 资源的定义 资源就是一切可被人类开发和利用的物质 能量和信息的总和 客观存在 或者说资源是指有用的但是还没有被利用的东西如 完成 任务 功能 用了 资源 成本免费的 廉价的资源足够用 无限量的资源功能带来有用作用的资源或减少有害作用的资源 理想资源 主要内容 一 资源的定义和资源分析的意义二 资源的分类三 资源利用的一般原则四 九屏幕法五 三轴分析法简介 资源的分类 现成资源解决问题所需的资源在系统中以易于使用的方式存在 我们把这种资源称作现成资源 派生资源已有的资源需要做某些准备 经积累 变形等才能使用 我们把这种资源称作派生资源 物质资源能量资源信息资源 时间资源空间资源功能资源 资源的分类 物质资源 系统内及超系统的任何材料或物质原材料 产品 组件 废料等免费或廉价物质 如水 空气 砂子例如渔夫把湖底的泥土堆积到一端 用其上的生物和蚯蚓来吸引鱼类 可以是构成系统及其周围环境的任何材料 或系统产品 原则上可补充利用的废料等例 陶粒生产厂使用陶粒作为净化工业水的过滤填料 在北方用雪作为过滤填料净化空气 现成物质资源 作用于现成物质资源获得的物质例 为了保护输油管不被炼油生产含硫废料破坏 人们提前注油 然后吹热气氧化内壁形成的油膜 使之形成漆状物 派生物质资源 能量资源 系统中或超系统中任何可用的场或能量流机械能 旋转 压力 压强等热能 加热 冷却等化学能 化学反应产生热 新物质等电能磁能 能量资源 例如 风力发电 水力发电 地热 太阳能热水器 240公尺高 50层楼的巴林世贸中心在两座塔之间建有三座直径29公尺的风力发电涡轮扇 SkySails 靠着从波斯湾吹进来的海风发电 同时塔本身的形状也有助于集中风力 系统及其周围尚未储备的所有能源 例 灯泡热量形成的空气对流使台灯罩旋转 现成能量资源 1964年的专利 自清洁的浮子一个清除水泵入口处海藻的设备 入口上套着一个带刃的轭 套筒 波浪垂直运动时 浮子就能清洗管道 现成能量资源 现成的能源资源转变为其它形式的资源 或者改变其作用方向 强度和其它特性时形成的能源 例 利用焊工面罩上镜子反射的弧光照亮焊接点 派生能量资源 暖气系统不改变暖气管道和热水供应 如何提高室内暖气的加热效率 方案 在暖气片和墙之间加一张铝箔 通过铝箔的反射以增加加热效率 派生能量资源 信息资源 系统中累积的任何知识 信息 技能常用于检测和测量在茂密的森林里看不见太阳 如何判断方向 如何判断树龄 中医靠什么判断患者的病情 西医呢 利用系统散射场 声场 热场 电磁场等 和脱离系统 产品 废料 的物质而获取的系统信息 例 根据加工时飞溅的火花 能判断出钢号及其加工参数 现成信息资源 利用各种物理及化学效应 将难于接受或处理的信息改造为有用的信息 例 我们在洗手或者洗脸时 总是用手去试试水温度 有时候会被烫到 那我们如何不用伤害到手 就能判断水的温度呢 派生信息资源 时间资源 在系统的各种流程 操作过程中 利用一些时间提供有用作用运行之前 之中 之后的时间预处理同时作用 并行工程 运输的过程中加工事后处理移除 再生 测量操作之间的停顿 空闲的时间清洁 改造 测量 现成时间资源 工艺过程中 之前或之后 以及之前未使用或部分使用的过程间的时间间隔 例 在石油管道运输过程中 石油脱水和脱盐 混凝土搅拌车 运输途中搅拌作业 油船在运油时 同时对石油进行加工 派生时间资源 当人们的身体受到一些创伤的时候需要使用缝合技术帮助人体的伤口愈合 然后再进行外科手术把缝合线拆除 这样就使伤口再次破损 还要经过一段时间才能完全愈合 现在有了生物降解的缝合线 随着伤口的愈合缝合线也随之消失 不需要再进行外科手术 也使伤口免除了再次破损 伤口完全愈合的时间缩短 空间资源 系统及周围可用的闲置空间内 外上 下正 反组件之间未用的空间例如双层床旧城改造 把平房改成高楼 系统及其周围存在的未被占用的空间 实现该资源的有效办法是使用空缺处代替物质 例 为了节省火车车厢中的地方 车箱门插入壁间空间 采用拉门 现成空间资源 垂直农场 现成空间资源 现成空间资源 利用各种几何效应产生的再生空间 例 使用梅比乌斯条 弯曲空间表面 可将任何环状构件 皮带轮 录音磁带 刃带刀等 有效长度至少提高一倍 派生空间资源 利用系统的已有组件 产生新的功能铅笔有多少种功能 功能资源 1 写字2 画画3 化妆4 2B铅笔用来涂数据卡5 限量版收藏6 转着玩7 磨牙8 挠痒9 必要时用来作尺子画线10 作为礼品送给别人 11 当作商品出售获得利润12 铅笔的芯磨成粉后可以作润滑粉13 削下的木屑可以作装饰画14 一支铅笔按相同比例锯下若干份可以作象棋或玩具的轮子15 遇到坏人时削尖的铅笔可以作为自卫的武器16 几根铅笔绑在一起作小木舟17 用完了可以在铅笔上雕刻18 两只铅笔用完可以当筷子19 思考问题时如果想不出来可以咬住铅笔使劲想20 用来搅拌物体 功能资源 现成功能资源 系统及其子系统兼有履行补充功能的能力 如相近的主要功能 新功能和意外功能 超效应 小故事 如何将坏了的变压器从高台上搬下来 系统在经历一系列变化后 兼有履行补充功能的能力例 涡轮增压常用于汽车引擎中 透过利用排出废气的热量及流量 涡轮增压器能提升内燃机的马力输出 派生功能资源 资源的分类 如何利用闲置 易获的资源控制温室的窗户 思考题1 有关技术系统的几个概念 技术系统 由物质组件组成 为满足人们 社会 的需求而实现某种功能的系统 该系统必须有一个功能是其子系统共同完成的 子系统 技术系统的组成部分 超系统 包含技术系统和与它有关的其它系统的系统 主要内容 一 资源的定义和资源分析的意义二 资源的分类三 资源利用的一般原则四 九屏幕法五 三轴分析法简介 资源利用的一般原则 物质资源 能量资源信息资源时间资源空间资源功能资源 实物资源 虚物资源 利用物质资源 通常 可以按照下述原则寻找物质资源 系统内部 系统外部直接资源 派生资源静态资源 动态资源 1 系统内部 系统外部 从矛盾发生的时间 区域上分可以分成系统内部和系统外部 内部资源 执行机构的资源 系统作用对象的资源外部资源 与已知问题相关联的环境的资源超系统的资源 可用的其他系统的废料 廉价物 技术系统的资源利用顺序 考虑使用的资源顺序依次为 执行机构的资源环境的资源超系统的资源系统作用对象的资源只有系统内部的所有资源都不能解决问题时 才考虑从外部引入新的资源 系统作用对象的资源 系统作用对象通常认为是不可以改变的 但有时可以考虑 改变自身允许在系统作用对象的物质大量存在的地方做部分改变允许向超系统转化考虑微观级的结构允许与 空 结合允许暂时的改变 允许与 空 结合 飞碟射击中的飞碟射击后地面丢满了碎片 如何降低成本 减少污染 2 直接资源 派生资源 使用场景 为了解决问题需要用新的物质但是引入新的物质将使系统复杂化 或带来新的有害作用等因此 需要新的物质 又不能引入新的物质考虑使用物质的混合物考虑使用 空 物质考虑使用派生资源 使用物质的混合物 单物质 双物质 多物质单系统 双系统 多系统物质 边界 物质 系统 例 切割玻璃的圆角时 由于玻璃的脆性 单独切割一片的时候容易破碎 我们把很多片玻璃叠加起来一起切割就不会出现这样的现象了 考虑用 空 物质 或者物质与 空 的混合体来代替物质解决问题 空 物质可用数量不受限制 廉价 容易与物质混合产生空洞 多孔结构 泡沫 气泡等 空 物质不必是真空固体物质vs 液体 气体液体物质vs 气泡某一级别的物质结构vs 更低级别的物质结构 例 厂房漏雨的时候需要紧急处理 使用玻璃胶由于水的缘故无法堵住漏洞 现在我们使用发泡胶不但可以临时防止漏雨甚至可以当防水来使用 使用 空 物质 例 新型橡皮擦 一种日本发明的橡皮擦可擦掉墨水 完全不留任何痕迹 能夠做到这点 是因为橡皮块內注入了許多填满特殊液体的微小囊包 在纸上擦橡皮擦时 会把囊包擦破 里面的液体就会漂白墨水 使用 空 物质 考虑使用派生资源 考虑用物质的派生资源 或者派生资源与 空 物质的混合物来解决问题派生资源是改变物质资源的形态而得 可以是 改变物质的物理状态分解物质的产物燃烧或合成物质的产物 例 餐馆 酒吧和咖啡馆都要用大量的洗涤剂洗盘子 为了节约肥皂 在清洗之前 餐具常常要浸泡在重碳酸钠溶液里 这样餐具上残余的脂肪就会和重碳酸盐发生反应生成脂肪酸盐 换句话说就是洗涤剂 考虑使用派生资源 产生派生资源的规则 规则1 如果按照问题的描述无法直接得到需要的物质粒子 可以通过分解更高一级的结构而得到规则2 如果按照问题的描述无法直接得到需要的物质粒子 可以通过构造或者集成更低一级的结构而得到规则3 应用规则1的最简单方法 是分解最近一级 全部的 或者 过量的 高级物质 应用规则2的最简单方法 是完善最近一级 不完整的 低级物质 派生资源的级别 加工最少的物质 简单材料 超级 分子 如晶体结构 聚合体等复杂分子分子分子的成分 原子群原子原子的成分基本粒子场 3 静态资源 动态资源 单状态资源 多状态资源例 记忆合金状态转变