TRIZ中的创新思维方法及技术

1、赵锋赵锋 西安建筑科技大学工业设计系西安建筑科技大学工业设计系 E-mail:E-mail:第二部分：TRIZ中的创新性思维方法创新的困惑与挑战惯性思维TRIZ中的创新性思维方法1.创新的困惑与挑战 事实上，我国企业界一直以来都在做技术创事实上，我国企业界一直以来都在做技术创新，但由于受到思维模式的制约和缺少方法学的指新，但由于受到思维模式的制约和缺少方法学的指导，企业在创新方面普遍存在以下问题：导，企业在创新方面普遍存在以下问题：1. 缺乏知识，知识面狭窄2. 设计上无奈的折衷3. 行业思维的固化行业思维的固化4. 缺乏有效的创新手段与方法缺乏有效的创新手段与方法5. 对企业内部知识缺乏累积

2、和管理6. 对企业外部知识缺乏借鉴对企业外部知识缺乏借鉴7. 无法预测未来无法预测未来 TRIZ在企业创新中的优势 实现新产品研发的突破； 获得能增加市场占有率的专利； 使研发的新产品避开竞争对手的专利; 在自己现有技术范围内，创建专利保护伞； 技术预测：预测下一代产品的研发和技术； 缩短R&D时间和成本。创新三要素创新三要素1. 以进化引导市场需求以进化引导市场需求2. 进行定性技术预测进行定性技术预测3. 产生新技术产生新技术4. 实施专利布局和标准战略实施专利布局和标准战略5. 适时选择企业战略。适时选择企业战略。1.创新的困惑与挑战如何让TRIZ在企业创新中发挥作用企业企业个人

3、个人v了解TRIZv基本的方法培训v日常简单使用v进行认证，提升价值v管理承诺vTRIZ专家兼职创新工作vTRIZ专家评选提升v对员工自我提升的激励v承担创新体系和文化的建设任务v高管层的支持与鼓舞vTRIZ方法的宣传活动v内部创新TRIZ咨询团队v主管人员的企业研发现状研讨会部门部门1.创新的困惑与挑战内容提要创新的困惑与挑战思维惯性TRIZ中的创新性思维方法思维惯性思维惯性 思维惯性说明了众所周知“抗拒变化”的现象，人们常局限“在一个固定的轨迹上”，不能够跳出“框框”之外进行思考。 这个现象的一个后果就是当科技发生变化时，或当新的想法被提出时，常常被一些阻力所妨碍只能缓慢的被接受。 我们的

4、偏差：教育背景、经验、环境思维惯性的作用思维惯性的作用 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。据统计，思维定势可以帮助我们解决每天所碰到的90以上的问题。 思维惯性的负面作用：在创新活动中，它是影响创新思维的主要思维障碍。 习惯性习惯性 直线直线型型 权威性权威性 从众性从众性 经验型经验型 书本型书本型 自我中心型自我中心型 形象的惯性形象的惯性 专业知识的惯性专业知识的惯性 术语的惯性术语的惯性 功能的惯性功能的惯性常见的思维惯性常见的思维惯性太空钢笔 优点优点 ： 新颖的外观设计：子弹、项链、火箭等款式，超凡脱俗的外观设计。 独特的笔芯构造：气压式、全封闭、不漏油

5、、不挥发，可倒着写、在水中、油中、太空失重状态下正常使用。 超粘的触变油墨：触变超粘档案性油墨、可以在多种材料表面书写不褪色，零下 60 度，高温 200 度书写自如。 精密的超硬笔尖：碳化钨笔珠与不锈钢笔 尖 精密结合，在粗糙材料表面书写，笔珠绝不脱落。 超常的使用寿命：是非气压笔芯书写时间的 310 倍。常见的思维惯性常见的思维惯性权威性权威性 实例实例3 3：英国大哲学家罗素（1872-1970）1920年来中国讲学，听众大都为学者。罗素登上讲台，在黑板上写了一个问题：2+2？听众认为这决不是一道简单的数学题，台下鸦雀无声，无人敢贸然作答。 常见的思维惯性常见的思维惯性术语的定式术语的定

6、式术语类别：术语类别： 专业性很强的术语（跳水动作：专业性很强的术语（跳水动作：305D） 通用性工程术语（传感器、对流器）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）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、日常术语、孩童术语（锅、棍子、绳子、孩子惯用的词）孩子惯用的词） “B-19”： 在军人看来：一种军用飞机 在医生看来：一种治疗心血管病的药物 常见的思维惯性常见的思维惯性术语的定式术语的定式 如何在木板上钻一个孔？如何在木板上钻一个孔？ 常见的思维惯性常见的思维惯性术语的定式术语的定式 如何在木板上钻一个孔？如何在木板上钻一个孔？

7、常见的思维惯性常见的思维惯性术语的定式术语的定式 如何在木板上弄一个孔？如何在木板上弄一个孔？ 常见的思维惯性常见的思维惯性术语的定式术语的定式 如何在木板上弄一个孔？如何在木板上弄一个孔？ 常见的思维惯性常见的思维惯性术语的定式术语的定式 常见的思维惯性常见的思维惯性功能的定式功能的定式 常见的思维惯性常见的思维惯性功能的定式功能的定式 常见的思维惯性常见的思维惯性功能的定式功能的定式 铅笔的功能铅笔的功能 椅子的功能椅子的功能 思维惯性思维惯性创新思维的主要障碍创新思维的主要障碍内容提要创新的困惑与挑战思维惯性TRIZ中的创新性思维方法3. TRIZ中的创新性思维方法资源分析与九屏幕法理想

8、度与最终理想解(IFR)法小人法金鱼法STC算子3.1资源分析与九屏幕法无处不在的资源为什么要进行资源分析资源的分类几种不易发现的资源(难点)如何更好的利用资源如何寻找资源九屏幕法(重点)1. 无处不在的资源利用风能利用风能推动小车推动小车利用尾气信息判断利用尾气信息判断发动机运行发动机运行利用电磁能利用电磁能检查线路检查线路利用空间资源利用空间资源增加载客量增加载客量资源无处资源无处不在！不在！1. 无处不在的资源 什么是资源 一切可以被人类开发和利用的物质、能量、信息的总称。2.为什么要进行资源分析？ 资源是实现功能的载体； 发现隐性资源，并使其显性化； 寻找一切可以利用的资源，降低问题解

9、决的成本！ 那些在惯性思维那些在惯性思维引导下不易被发现的引导下不易被发现的资源资源,往往是问题得往往是问题得以解决的关键！以解决的关键！3.资源的分类 物质资源 信息资源 功能资源 时间资源 空间资源 能量资源3.资源的分类 物质资源 信息资源 功能资源 时间资源 空间资源 能量资源物质资源物质资源：系统内或超系统中的任何物质。例如：原材料、组件、废料、空气 利用利用煤产生产生热热 利用利用镜片折射折射光线3.资源的分类能量资源能量资源：系统中存在或能够产生的能量流、场。 利用利用风能产生产生电 利用利用太阳能提高提高水温 利用利用冰降低降低温度； 物质资源 信息资源 功能资源 时间资源 空

10、间资源 能量资源3.资源的分类 物质资源 信息资源 功能资源 时间资源 空间资源 能量资源信息资源： 利用利用各种信息判定判定方向 通过通过“望、闻、问、切”判断判断病情；3.资源的分类 物质资源 信息资源时间资源： 利用利用手机未通话时间播放播放音乐 利用利用业余时间扩充扩充知识； 功能资源 时间资源 空间资源 能量资源3.资源的分类 物质资源 信息资源 功能资源 时间资源 空间资源 能量资源空间资源： 利用利用高层建筑扩展扩展生存空间 利用利用既定空间改变改变西瓜形状3.资源的分类 物质资源 信息资源 功能资源 时间资源 空间资源 能量资源功能资源： 利用利用手机屏幕照亮照亮楼梯；4.几种

11、不易发现的资源 可转变(化)的资源派生资源 水冰(放大、聚集) 空气压缩空气(提供动力) 泥土砖(支撑) 虚物资源“空”物质资源 真空(阻止热） 空隙、透明、多孔材料(支撑)、泡沫 免费的资源 空气(对流降温、产生浮力)、阳光()5.如何更好的利用资源 按照以下顺序利用资源(优先考虑系统内部资源) 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从外部引入新的资源 寻找并利用最理想的资源 成本：廉价甚至免费，足够用甚至无限量 功能：带来有用作用，消除有害作用6.如何寻找资源九屏幕法(重点) 九屏幕法是一种思考问题的方法，是指在分析和解决问题的时候，不仅要考虑当前的系统，还要考虑它的超系统

12、和子系统，不仅要考虑当前系统的过去和将来，还要考虑超系统和子系统的过去和将来。 九屏幕法的作用包括九屏幕法的作用包括：帮助使用者多角度的看待问题，进行超常规思维，克服思维惯性；多个方面和层次寻找可利用的资源，更好的解决问题。 6.如何寻找资源九屏幕法(重点)概念补充概念补充：当前系统-子系统-超系统 当前系统是一个相对的概念。如果我们以轮胎作为“当前系统”来研究的话，那么轮胎中的橡胶、子午线、充气嘴等就是轮胎的子系统，而汽车、驾驶员、大气、车库、交通系统等就都是汽车的超系统。 子系统 系统的组成部分。 超系统 系统的更高级系统。子系统子系统系统系统超系统超系统九屏幕法的步骤第一步：先从技术系统

13、本身出发，考虑可利用的资源第二步：考虑技术系统中的子系统、和系统所在的超系统中的资源第三步：考虑系统的过去和未来，从中寻找可利用的资源第四步：考虑超系统和子系统的过去和未来6.如何寻找资源九屏幕法(重点) 一个九屏幕法的例子超系统的过去：固化通信网络超系统：移动通信网络超系统的未来：卫星、互联网一体化网络系统的过去：固定电话(座机)当前系统：移动电话(手机)系统的未来：个人通信装置子系统的过去：电话拨号盘子系统：手机键盘子系统的未来：语音、意念拨号6.如何寻找资源九屏幕法(重点) 九屏幕法的作用 通过多角度分析当前系统发现尽可能多的资源 按照时间和系统层级发现尽可能多的资源 通过克服思维惯性发

14、现尽可能多的资源6.如何寻找资源九屏幕法(重点)3.1资源分析与九屏幕法 举一个简单的例子说明九屏幕法在系统性思维创新中的应用 关于九屏幕发的说明 九屏幕思维方式其实是一种分析问题的手段，而并非是一种解决问题的手段。 各个屏幕显示的信息，并不一定都能引出解决问题的新方法。 如果实在找不出好的办法，可以暂时先空着它。但不管怎么说，每个屏幕对于问题的总体把握，肯定是有所帮助的。 练习多屏幕思维方式，可以锻炼人们的创造力，也可以提高人们在系统水平上解决问题的能力。 3.2 理想度与最终理想解(IFR)法3.2 理想度与最终理想解(IFR)法最终理想解最终理想解IFR（Ideal Final Resu

15、lt） ：系统系统在最小理想程度改变的情况下能够实现最大程度的在最小理想程度改变的情况下能够实现最大程度的自服务（自我实现，自我传递，自我控制等）。自服务（自我实现，自我传递，自我控制等）。 不需材料不需材料 不用电不用电 不占空间不占空间 不花钱或花一点钱不花钱或花一点钱 简单，不需维修简单，不需维修 不会坏不会坏 有效率的执行所需的功能有效率的执行所需的功能3.2 理想度与最终理想解(IFR)法 IFR（Ideal Final Result）最终理想最终理想解解 最理想的技术系统是物理实体不存在却最理想的技术系统是物理实体不存在却能实现所有必要的功能。能实现所有必要的功能。 最终理想结果的

16、特点：最终理想结果的特点： 当确定了待设计产品或系统的最终理想解之后，可用这4个特点检查其有无不符合之处，并进行系统优化，以确认达到或者接近IFR为止。3.2 理想度与最终理想解(IFR)法 IFRIFR的分析策略的分析策略3.2 理想度与最终理想解(IFR)法 应用应用IFRIFR的步骤：的步骤：设计的最终目的是什么？IFR是什么？达到IFR的障碍是什么？出现这种障碍的结果是什么？不出现这种障碍的条件是什么？创造这些条件时可用的已有资源是什么？IFR法案例1 分析资源：物质、能量、动作 方案：利用已有的动作 问题：给鸡蛋打日期戳 IFR: 鸡蛋自动打上日期戳如何使草不会长高？如何使草不会长高

17、？ 当传统工程的思考方式：如何降低割草机的马达噪音?時，从TRIZ最终理想解角度思考，应该是如何不使用割草机?，进而转向思考如何使草不会长高?IFR中的理想系统最终理想解的确定最终理想解的确定 例如：西瓜在搬运中有什么缺陷？最终理想解方形西瓜2001年夏天年夏天,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最终理想解的确定最终理想解的确定 一家人去旅行时携带的饮料，太太喜欢喝热的饮料，女儿喜欢喝冷的饮料，怎么办？ 自动冷却、加热饮料罐 美国自冷罐有限公司(简称CCNV)开发的自冷罐使用起来非常方便,只要按一下饮料罐底部

18、的塑料按钮,饮料罐温度就可以在3-5min内降低15-20。活性碳吸热。 雀巢英国公司新近推出330ml新概念“自动加热牛奶咖啡罐”。它的原理是将水和生石灰分别放置在罐的夹层中,通过化学反应产生热量。最终理想解最终理想解太阳能加热罐带上这个装满食物的罐子去野营，到吃饭时间只需把它拿出来摆在阳光下晒上几分钟，就能吃上热腾腾的饭菜。使用时，阳光首先穿过它的玻璃外壁和真空夹层，阳光带进的热量会被黑色的内壁吸收，因为热量无法被传导回去只能在内层积累，所以温度会不断升高直到蒸熟食物。 TRIZ中的创新思维方法九屏幕法IFR法小人法金鱼法STC算子A Pera Global Company 2008 IW

19、INT,INC3.3小人法 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3.3小人法 进行小人法的步骤 对象中各个部分想象成一群一群的小人。（当前怎样） 把小人分成按问题的条件而行动的组（分组）。 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） 过渡到技术解决方案。（变成怎样） 使用小人法的常见错误 画一个或几个小人小人法的作用 更形象生动的

20、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。小人法实例1 水计量计当水量到达计量值时，由于重力作用，左端当水量到达计量值时，由于重力作用，左端下沉，排出计量水量下沉，排出计量水量问题：排出一部分后，计量水槽重心右移，问题：排出一部分后，计量水槽重心右移，右端下沉，水无法完全排出右端下沉，水无法完全排出小人法实例1 水计量计 系统的组成部分：水，计量水槽 用小人表示各组成部分：红色小人-水，黑色小人水槽重心 水计量计 现在的状况小人法实例1开始排水结束排水小人法实例1 水计量计 调整小人位置，得到期望的结果 红色小人要都跳下去

21、，考虑跷跷板的原理排水过程结束排水小人法实例1 水计量计 根据小人图示，考虑实际的技术方案 方案：可变重心的计量水槽小人法应用实例2小人法应用实例2小人法应用实例2小人法应用实例23.4 金鱼法 寓意将幻想变为现实 有助于将幻想式的解决构想变成切实可行的构想3.4 金鱼法 金鱼法应用流程3.4 金鱼法3.4 金鱼法 实例：游泳池的设计 目标：设计一种适合长距离游泳训练的游泳池 问题：为满足长距离游泳项目比赛的训练，需要一个大型的游泳池，运动员可以长距离游泳训练。大游泳池，占地面积，成本增加；小游泳池造价低，但不满足要求。？实例：游泳池的设计p 将问题分解为现实和幻想两部分p 现实部分：小型，造

22、价低廉的游泳池p 幻想部分：在小型游泳池内实现单方向，长距离游泳训练p 幻想部分为何不现实？p很快到达泳池尽头，需要变换方向p 在什么情况下，幻想部分可以变为现实？实例：游泳池的设计1. 将问题分解为现实和幻想两部分p 现实部分：小型，造价低廉的游泳池p 幻想部分：在小型游泳池内实现单方向，长距离游泳训练2. 幻想部分为何不现实？p 很快到达泳池尽头，需要变换方向3. 在什么情况下，幻想部分可以变为现实？p 运动员体型极小p 运动员速度极慢p 运动员游动时停留在同一位置，止步不前实例：游泳池的设计4. 列出所有可利用资源 超系统资源： 空气、阳光、墙壁、供水系统、排水系统 系统资源： 泳池的面

23、积、体积、水温、波浪、水池形状 子系统资源： 水、泳池壁、地板、池壁实例：游泳池的设计5. 利用已有资源，基于之前的构想，考虑可能的方案：实例：游泳池的设计5. 利用已有资源，基于之前的构想，考虑可能的方案：p 利用池底或池壁将运动员固定p 增加水的阻力p 增加水的粘度p 让水逆向流动p 改变水池的形状p 环形水池金鱼法的作用金鱼法的作用 采用金鱼法，将思维惯性带来的想法重新定位和思考 有助于将幻想的解决构想变成切实可行的构想3.5 STC算子 来源：根里奇.阿奇舒勒创造的步骤1973年 什么是STC算子？ 尺寸（S）-时间(T)-成本（C）算子. 它是将尺寸, 时间和成本因素进行一系列变化的

24、思维试验 STC算子的目的: 克服由于思维惯性的障碍 迅速发现对研究对象最初认识的不准确和误差 重新认识研究对象STC算子 STC算子的分析过程 明确研究对象现有的尺寸、时间和成本 想象对象的尺寸无穷大（S-），无穷小（S-0） 想象过程的时间或对象运动的速度无穷大（T-），无穷小（T-0） 想象成本（允许的支出）无穷大（C-），无穷小（C-0） Tips： 每个想象试验要分步递增、递减、直到进行到物体新的特性出现 不可以还没有完成所有想象试验，担心系统变的复杂而提前中止 使用成效取决于主观想象力、问题特点等情况 不要在试验的过程中尝试猜测问题最终的答案利用STC算子的典型错误1、半途而废，由

25、于担心问题被复杂化而退回到从前2、没有完成所有步长的试验就试图猜答案案例案例1：采摘苹果：采摘苹果 例如，使用活梯采摘苹果劳动量是相当大的，例如，使用活梯采摘苹果劳动量是相当大的，如何使活动变的方便快捷？如何使活动变的方便快捷？ 我们使用我们使用STC算算子，子，在尺寸在尺寸S、时间、时间T、成本、成本C这三个角度上来考虑问题。事实上，这三个角这三个角度上来考虑问题。事实上，这三个角度为我们的思考提供了一种思维的坐标系度为我们的思考提供了一种思维的坐标系，让让问题变的容易解决。问题变的容易解决。案例案例1：采摘苹果：采摘苹果尺寸成本时间000树的尺寸树的尺寸：树高趋于0,；采摘成本：采摘成本：

26、趋于0,；采摘时间：采摘时间：趋于0,；案例案例1：采摘苹果：采摘苹果在STC思维坐标轴系统中，我们沿着尺寸、时间、成本3个方向做6个思维的尝试。尝试1、假设苹果树的尺寸趋于0高度，这种情况下是不需要活梯的，因此我们的解决方案是种植矮的苹果树。尝试2、发明一种超长的摘苹果的剪子。不需要活梯就能解决。尝试3、假设收获成本费用是不花钱，收获方法就是摇晃苹果树。尝试4、如果成本费用无穷大，没有任何限制，就是发明一种带有电子视觉系统的和机械手控制的智能型摘果机。尝试5、如果收获时间趋于零，我们可以借助轻微爆破或压缩空气喷射它。尝试6、如果收获时间是无限的，我们的方法就是任其自由掉落。那我们的方法就是在

27、树下放一个软被膜，防止苹果摔伤。 STC算子不是为了获取问题的答案，而是为了解放思路，为下一步需找解决方案做准备 用STC算子思考后，可以发现系统中的技术矛盾或物理矛盾 克服思维定势，改善思维方式的一种很好的工具STC算子的作用创新思维方法的作用 进行创新思维训练，打破原有惯性1 拓宽思路，寻找更多可利用的资源2 突破思维定式，找到新的角度，迈出创新的第一步3TRIZ提出的创新思维方法小结九屏幕法系统思维的思想，系统分析的方法，寻找资源的工具系统思维的思想，系统分析的方法，寻找资源的工具IFR明确解题方向，双向思考问题，更利于方案的产生明确解题方向，双向思考问题，更利于方案的产生小人法拟人设计，多向思维，形象建模，转化方案拟人设计，多向思维，形象建模，转化方