第四章创新原理及其应用

1、第四章创新原理及其应用 创新原理（也称“发明原理”）,是建立在对上百万的专利分析的基础上， 蕴涵了人类发明创新所遵循的共性原理，是TRIZ中用于解决矛盾（问题）的基 本方法。这40条创新原理是阿奇舒勒最早奠定的 TRIZ理论的基础内容。实践证 明，这40条创新原理，是行之有效的创新方法，比较容易学习和掌握，通常读 者练习和实际使用的频率也最高。 下面是对40条创新原理的逐条的具体介绍。在介绍每条创新原理时，我们 不仅简要地介绍它们的基本内容，给出一些在工程技术领域的应用实例，同时也 尽量给出了一些非工程领域（例如管理或商业）的应用实例，以便读者全面地 理解和记忆这些原理。 一、分割原理 如图4

2、-1所示。 團分割原理图解 1分割原理的具体描述 1）把一个物体分成相互间独立的几个部分; 2）把一个物体分成容易组装和拆卸的部分; 3）提高系统的可分性，以实现系统的改造。 2.应用案例 精选文库 I案例4-11 废旧物资回收系统 “、A二、入，、二二抽六确JT不部介”的实例。为解决可回收 这是“把一个物体分成相互JaJ 拄皿们 2 I- of W-as 19T v.4 o J M1jai IA.9-A9 .、 与不哥C7收，不同材料，如玻璃、纸、铁罐等的综合利用，人们把一个大垃 圾箱，分成相互间独立的几个较小回收箱，如图4-2所示。 110 I案例4-21 4-3所示。 图4-2废旧物资回

3、收系统 这是“把一个物体分成容易组装和拆却的部分”的实例，如图 图4-3组合家具 案例4-31 可调节百叶窗 这是一个“提高系统的可分性，以实现系统的改造”的实例。人们用可 调节百叶窗代替幕布窗帘，只要改变百叶窗叶片的角度，就可以调节外界射 入的光线。 案例4-41 军用飞机油箱 当军用飞机的油箱破损时，极易引起燃料大量外泄，继而引发爆炸的事 故。为此，人们将油箱分隔成很多小隔间，以防止这类事故的发生。但这种 办法在理论上可行，而实际操作上并不方便，怎么办呢？利用分割原理，人 们找到了解决问题的办法，即在军用飞机油箱中，装设一种蜂窝状材料。这 种看来有点粗糙的材料，实际是一种多孔的海绵体，它们

4、将油箱分成无数个 小“隔间”。从而比较理想地解决了这个难题。 3. 使用技巧 如果系统因重量或体积过大而不易操纵，则将其分割成若干轻便的子系统，使 每一部分均易于操纵。在管理学和心理学上，也可以对组织和观念进行分割及组合。 4. 课堂讨论 以下是一些利用分割原理来解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么， 请你说一说。 1）把一辆大型载重卡车分成车头和拖车两个独立的部分； 2）大型项目的总体设计与各分项设计； 3）小袋包装茶叶； 4）用粉状焊料代替棒状焊条； 5）将一个磁盘，分成多个分区； 6）将一个大管径的输送空气管路的直角弯头分割成若干个小弯头，改善了 管路内的气流，并降低了气流的紊流效应

5、； 7）人们将书籍划分为多个章节，以改善材料的陈述方式，以及材料被读者 理解和接受的方式。 二、抽取原理 如图4-4所示。 J- 、 .1. n y- 曲呼fl; :忙 HOW :“心河：二 : /-.仝 1抽取原理的具体描述 1）从物体中抽出可产生负面影响的部分或属性; 2）仅从物体中抽出必要的部分和属性。 2.应用案例 案例4-51 避雷针 利用避雷针，把雷雨云中的电荷引入大地，从而避免建筑物道受雷击, 如图4-5所示。 耳. 爲 fflg避超f 这是一个“从物体中抽出可产生负面影响的部分或属性”的实例。 案例4-61 光纤 大厅内，照明灯的下方十分明亮，而墙角处却显得比较阴暗。我们可以

6、利用光纤，把灯光从大厅的中央，均匀地引到大厅的四面八方。这既改善了 光线分布的均匀性，也大大地节约了能源。这是一个“从物体中抽出必要的 部分或属性”的实例。 I案例4-7 海军声呐 军舰在航行过程中，会从军舰上的各种设备里产生出大量电磁波。这些 电磁波，严重干扰了水下声呐的正常工作，怎么办？ 人们利用抽取原理，成功地解决了这个问题。为把电磁波的干扰分离， 我们可让声呐系统远离军舰。这只须用遥控装置拖曳声呐，让声呐与军舰保 持一定距离，干扰电磁波便自然远离声呐，而不会起负面作用了。 3. 使用技巧 把系统中的功能或部件分成有用、有害部分，视情况抽取出来。切记：抽取 的目的是为系统增加价值。抽取可

7、同样应用于非实物或虚拟情况。 4. 课堂讨论 以下都是利用抽取原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么，请你 说一说。 1）安装超声波驱鸟器，使飞鸟远离机场； 2）将狗的吠叫声这一特性抽取出来，弓I人到机器狗中； 3）从鸡蛋中分离出蛋清，用来烘烤面包； 4）高速公路上的隔音屏障； 5）化工生产中的萃取工艺； 6）猎头为用人单位遴选优秀人才； 7）融资收买运用抽取原理，以在与各组成部分组合为单项业务时相比，各 被抽取业务组成部分在公开市场上更有价值时，使股东价值最大化。 三、局部质量原理 如图4-6所示。 图4-6局部质*原理團ft 1 了 ft- “.a. iH J 1局部质量原理的具体描

8、述 1）将物体、环境或外部作用的均匀结构，变为不均匀的; 2）让物体的不同部分，各具不同的功能； 3）让物体的各部分，均处于完成各自动作的最佳状态。 图4-7多格餐鑫 2. 应用案例 【案例4-81 瑞士军刀 在一把小刀上，折叠着多种常用工具，如小刀、剪子、起瓶器、螺丝刀 等。显然，这把瑞士军刀的不同部分，具有不同的功能。 案例4-9: 多格餐盒 在一个餐盒中，设置了多个间隔；在不同的间隔中，可放置不同的食物， 如图4-7所示。这种结构，避免了不同间隔内的食物彼此“串味”。显然，此 时多格餐盒的各部分，均处于各自运作的最佳状态。 I案例4-101 非圆齿轮传动机构 4-8所示。 非国齿轮传动机

9、构具有实现非匀速比传动的特点，即当主动齿轮作匀速 转动时，被动齿轮作变速运动。如图 二时卵钱也鸵机构 橢圈机W 、 址Wtf螳（ft轮机构 非M齿轮传动机构 I .- f * 、丿U 叶 2）在时间上，将相同或相关的操作进行合并。 2. 应用案例 I案例4-131 PCB板 把成千上万个电子元件，组合在一片集成电路芯片之中；把成百上千个 集成电路芯片，安排在一块不大的PCB板上，如图4-12所示；把成十上百块 PCB板，装入一个机箱之内。以上的每项操作，都是组合原理的具体运用。 案例4-14 调温水龙头 利用组合原理，我们通过调温水龙头把冷热水按不同比例混合，从而得 到不同温度的水流。根据水龙

10、头种类的不同，有以下两种调温方式： 1）分离水龙头：用两个龙头分别调节冷水、热水的比例，然后流出，如 图4-13所示。 2）组合水龙头：用一个龙头同时调节冷水、热水的比例，然后流出。 4-13分离水龙头 图 4-12 PCB 板 案例4-151 玻璃运输 要把大块的玻璃运输到指定的远方，又要尽量避免玻璃受震破碎的损失， 人们只好先用柔软的物品把玻璃包好；然后，再把包好的玻璃装进大木箱里 运输。尽管这样小心，但玻璃的破碎还是很难避免。怎么办呢？ 其实，有经验的装却工人，很早就想出了一个既简单又有效的办法。他 们在两块玻璃之间涂上一点水，然后把两块玻璃合并在一起，这两块玻璃就 牢牢地“私成” 一块

11、了。水，既是最便捷的钻接剂，又是很好的减震缓冲 剂。试验的结果和实际运输都证明，这是个不错的办法。 3. 使用技巧 将新材料、新技术引人到老系统中，在时间和空间上加以组合，可以提高系 统性能。此原理也可以用于b理学或人力资源等学科中，以改变工作中的人际 关系。 4. 课堂讨论 以下都是利用组合原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么，请你 说一说。 1）计算机网络； 2）双核处理器计算机； 一 3）杠推门； 一 4）组合机床； 5）综合参数测试仪； 祖6）团队创造是对组合的一种强势应用。在经仔细考虑后将乐于合作的与喜 批争论的成员组合至团队中，可增加判断思维并消除“团体迷思”，从而提高总

12、林团队成绩。 六、多用性原理 如图4-14所示。 J -t jV A t ”烟- 4-l4 察用性原理图解 / 1. 多用性原理的具体描述 1）使一个物体具备多项功能； 2）消除了该功能在其他物体内存在的必要性后，进而裁减其他物体。 2. 应用案例 案例4-161 牙刷柄内储存牙膏的牙刷 4-15 牙All足用来刷牙的工具。牙刷柄内的空间，可用来储存牙膏，如图 所示。这样，一支牙刷除能用来清洁牙齿之外，还有存储牙膏的功能。 【案例4-171 报警门铃 一门铃是用来提醒家里来客的日常生活用具。如在其内部再多安装一个烟 一感报警芯片，这个门铃就同时具备了火灾报警的功能，如图4-16所示。 B4-1

13、6报警门铃 3. 使用技巧 在任意时间、地点和系统级别上，当系统具备多用性时，可以让系统具有更 多的协作或者增值机会。 4课堂讨论 以下都是利用多用性原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么，请 你说一说。 1）可拆卸的儿童安全椅，既可放在汽车内当座椅，也可拿到汽车外，作为 儿童车使用； 2）在企业中，具有多种才能的多面手； 3）大厦中的多功能厅； 4）医院里的全科医生； 5）老板椅； 6）工业界的标准是多用性原理的一种常见应用。在某种标准之下产生的零 件，在与该标准相协调的那些系统之内具有多用性用途。 七、嵌套原理 如图4-17所示。 圏 4-17 .睡 -老. W - - 1 . 啊

14、.3 繫士*二 阿 1. 预先作用原理的具体描述 1）预先对物体（全部或部分）施加必要的改变； 2）预先安置物体，使其在最方便的位置，开始发挥作用而不浪费运送 时间。 2. 应用案例 I 案例 4-241 不干胶贴 为把纸粘在墙上，人们要把胶水涂在纸的背面。但是，如果携带胶水不 方便的时候，那又该怎么办呢？这促使人们进行考虑：能否把胶水预先涂抹 在纸的背面呢？正是这种思路，促成了不干胶贴的发明，如图4-25所示。 图4.15不干腔贴 们只要揭下纸背面的保护膜，就可以很方便地把纸贴到墙上了。 案例4-25 : 预收费系统 当汽车驶入停车场时，收费系统就开始计算汽车停车费；当汽车准备驶 出停车场时

15、，根据计算的结果，收费系统已经自动计算出汽车的全部停车费， 加用4-26所示孩时献不必由停车管理苗讲杆羊工计葺了 3. 使用技巧 在某一事件或过程之前采取行动。目的在于增强安全性简化事情的完成过 程、维持正确作用、减轻疼痛、增加智力、产生某种优点及使过程简单化等。 4 课堂讨论 以下都是利用预先作用原理趣u下va谁鲡， 其中蕴含的道理基“ ,竺NTamt7GTF1tJ1:工程难题的实例， 请你说一说。、。一时。二二汗低， 扮- 2）把物体上下或内外颠倒过来； 3）让物体或环境，可动部分不动，不动部分可动。 2. 应用案例 案例4-31 : 分离两个套紧的物体 冷冻内层物体，而不是加热外层物体。

16、 案例4-321 冲洗器皿 器皿倒置，让水从下面向上喷，来进行清洗。 案例4-33: 车床与膛床 车刀不动，工件旋转，而撞床则反之。 案例4-341 跑步机 人在地面上跑步，地面不动而人向前运动；而跑步机则是地面向后运动, 人保持不动。如图4-34所示。 图跑步机 3. 使用技巧 尝试让系统以某种方式“反转”或颠倒，看系统是否能由此获得新功能、 新特征、新作用及新对象。 4课堂讨论 以下都是利用反作用原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么，请 你说一说。 1）乘客随滚动电梯上下楼； 2）制作酒心巧克力的工艺； 3）内部冷冻进行管道连接； 4）倒立放置剩余不多的洗发水瓶； 5）定子与转子反

17、向转动的电机； 6）用逆排序法制定工作计划； 7）当竞争者避开一个难以服务的市场时，可以寻找一种方式来为该市场根 供服务。 十四、曲面化原理 如图4-35所示。 MF 2加丄启a总屋茎:二 ,:知泸晋ft:02 注品密Is迄F gw -r 11 I I B 出 a 一 环 1 跖 詹U i i ffl4.23持裳熬恢料堆杯的技术牙炳与*法 订a带爭特的址杯h样托搓 C）帯Kfi*杯4）憎ffi爭WW水杯 成凹凸形的花纹；第三种是加柄法（图 4-23d），来自设计师 Dmitry Boyk。的这 款设计既实用又时尚，使用时将其套在纸杯上即可。 4. 5 TRIZ法技术矛盾和物理矛盾解的基本思路

18、作为总结，用一个初等数学的例子来说明TRIZ法的操作过程。一元二次方 程求根有两种途径，如图4-24所示。用头脑风暴法求解看起来很直接，但解题 人必须经过严格的数学训练，并且试凑若干次后才能得出正确的解。而程式化 的求解过程步骤虽然较多，但可以保证一次性地成功得到结果。中学数学教材 中先讲试凑的方法，随后讲程式化的方法，为学生解题提供了解题的规律。图 4-25所示是TRIZ法的操作过程，与图 4-24有完全相似之处。历史上，许多发明 家用试错法耗毕生精力也只能取得若干项成果，现在用 TRIZ法程式化的求解， 就可以少走很多弯路，直达理想化的目标。 图4-24 元二次方程求根的两种途径 TIRZ

19、法解决问题的途径远远胜过传统的试错法，如图4-25所示。 4.640条发明创新原理的使用窍门 TRIZ法给出了解决技术矛盾的40条发明创新原理。但这些发明原理被使用 的频率并不一样。经统计，有的经常在已有的专利中得到应用，可有的却极少 用到。下面列出它们被使用频率的次序（由高到低）。可以直观看出，第 35条 图4-25 TRIZ法解决问题途径 发明创新原理“参数变化即物体的物理和化学状态的变化”是频率最高的应用。 35. 参数变化原理 10. 预加作用原理 1分割与切割原理 28机械系统替代原理 2分离与分开原理 巧动态化原理 19. 周期性作用原理 18利用机械振动原理 犯.颜色变化原理 13. 反向功能原理 26 复制原理 3. 局部质量原理 27 用廉价而寿命短的代替昂贵而寿命长的原理 29 .应用气动和液压结构原理 34抛弃和修复原理 16. 不完全达到或超过的作用原理 40.应用复合材料原理 24. 利用中介质原理 17. 维度变化原理 6. 通用原理 14. 类球面原理 22.变有害为有益原理 39.应用惰性环境原理 4. 不对称原理 30. 采用柔性壳体和薄膜原理 37. 应用热膨胀原理 36. 应用相变过程原理