创新方法与TRIZ理论课件

1、创新方法与TRIZ理论信息工程学院 熊开封主讲内容基本概念创新的必要性创新并不难创新方法活力小车模块学生作品鉴赏一、基本概念-创新与创造创新（Innovation）：破旧立新，推陈出新，“首创新事物”。狭义创新：能够促进企业生产力提高、经济效益增长、与现代科学技术相关联的直接企业行为。在某种意义上说创新就是企业对科学技术发现、发明和创造的实际应用。熊彼特美 广义创新：新东西（没有的东西、运用新科学、新技术、新发明、新创造） 无-有-新创造: 第一次产生,崭新的新颖性 新是创造的核心。广义：首次自己做成功(自己未做过、别人未做或不知道别人是如何做的） 有益于社会发展的事情。 创造的主体是群众。发

2、明（Invention)，又称发明创造。利用自然科学法则，创造前所未有的人工事物的活动（包含新产品的发明和新的制造方法的发明）。其目的侧重于运用科学原理去改造世界。 主要解决“做什么”和“怎么做”的问题。发现（Discovery），创造性发现。对前人没有觉察的客观世界存在的事物、现象和规律的揭示。 目的是探索未知，主要解决是什么和为什么的问题。一、基本概念-发明与发现历史上重大技术创新例子技术与产品发明年份创新年份滞后期日光灯1859193879采棉机1889194253拉链1891191827电视1919194122喷气发动机1929194314雷达1922193513复印机19371950

3、13蒸汽机1764177511尼龙1928193911无线电报188918978三极真空管190719147圆珠笔193819446当发明者与创新者合二为一时，可以大大缩短“滞后期”。创造发明创作发现创新3“创”2“发”关系图 广义的创造更强调创造过程，而广义创新更强调创造的结果。二、创新的必要性创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。江泽民没有个人独创性和个人志愿的统一规格的人所组成的社会将是一个没有发展可能的不幸的社会。爱因斯坦 1936.10.15 美国高等教育300周年纪念会创新的前提：创新思维思路决定出路。创新地理解意图。两个毕业两年后不同际遇的大学生。导致大学生就业难的

4、原因分析依赖性强，创造力弱。对企业来讲，要么创新，要么死亡。管理大师 德鲁克2015年我国发明专利申请量突破100万件，同比增长18.7，连续5年位居世界首位。“数量增长，质量提高，结构优化”在光学、发动机等7个领域，中国的发明专利拥有量与国外仍有较大差距。发达国家正以其技术创新优势取得技术垄断优势在生物工程领域的专利拥有情况在医药领域的专利拥有情况中国建国66年，终于获得科技方面的诺贝尔奖。1901年诺贝尔奖设立以来，几乎每年都有美国人获奖，且常包揽三大奖 。前苏联1917年立国，39年后获得第一个诺贝尔奖；捷克斯洛伐克41年；波兰46年；巴基斯坦29年；印度30年；平均35年。美国优势：氛

5、围，充足的资金，美国人普遍对科学的重视、热爱和支持 。 “必须学习和借鉴美国经验，进行制度和观念创新，建设好软力量。而这种软力量绝不是仅靠恢复儒学和古文化传统可以企及的，必须建立与现代文明走向一致的制度和价值体系。”2006年10月10日中国青年报 三、创新并不难人人可创新创新有方法检核表法组合法列举法改变100年的历史- 2003年美国工业设计师协会金奖荷兰男孩旋转倾倒系统易于开启、倾到、控制、油漆不再滴漏。旋转倾倒系统易于开启易于倾倒-油漆不再滴漏易于控制易于储运、便于广告张贴信用卡 创新源于生活的点滴。 需要的是停顿一秒的思考。弗兰克麦克纳马拉皮球图示的空心立方体为美国最新设计的儿童玩具

6、，请猜猜这是什么儿童玩具？温暖 安全 舒适奥迪车广告创意设计（平面设计）创新其实并不一定有多么高深的核心技术 看看一些创新的例子苹果诉讼三星： 2011.4-6: 苹果在美诉三星侵权,三星侵犯苹果公司数项专利：索赔金额25亿美元，附带要求在美国全面禁售三星的侵权产品。 2012.8:历时一年半的“苹果在美诉三星侵权案”终于有了结果美国联邦地方法院陪审团最终裁定，三星侵犯苹果公司数项专利，并需向苹果支付超过10.5亿美元赔款，约合人民币66.2亿。 专利的故事-苹果/三星专利之争深层了解三星侵犯了苹果的哪些专利？ 1、应用专利163：轻触屏幕放大文件 当你觉得页面上的字体太小时，你可以通过轻触屏

7、幕来放大字体；另外，你还可以通过双击屏幕让文本居中显示。苹果拥有这项专利，陪审团判决三星的12款手机侵犯了这项专利。专利的故事-苹果/三星专利之争深层了解三星侵犯了苹果的哪些专利？ 2、应用专利381：拖屏至页面边界之外时的回弹功能。 这项专利也被称作橡皮筋专利。当你将页面卷动到应用程序底部时，如果你使用了苹果的这项专利，页面就会弹回到应用程序的页面。三星的21款手机侵犯了这项专利。 专利的故事-苹果/三星专利之争深层了解三星侵犯了苹果的哪些专利？ 3、应用专利915：识别单触和多触手势 这项专利的典型应用实例是你可以用两根手指做夹放手势来缩放屏幕。 iPhone具有很强的智能，它可以识别出你

8、是使用一根手指还是两根手指在进行操作。苹果拥有这项专利，三星的21款手机侵犯了这项专利。 专利的故事-苹果/三星专利之争深层了解三星侵犯了苹果的哪些专利？ 4、设计专利087：（白色版）iPhone的外观设计专利 苹果为iPhone的基本设计和外形申请了专利。这意味着它拥有这种圆角外形的设计专利。三星的12款手机侵犯了这项专利。 专利的故事-苹果/三星专利之争之3-5-5深层了解三星侵犯了苹果的哪些专利？ 5、设计专利677：（黑色版）iPhone的外观设计专利 除了为白色版iPhone的基本设计和外形申请专利之外，苹果还为黑色版iPhone的外形和颜色申请了专利。专利的故事-苹果/三星专利之

9、争深层了解三星侵犯了苹果的哪些专利？ 6、设计专利305：界面上的圆角图标 三星的手机图标复制了苹果的图标，它们的设计和形状是完全一样的。三星的13款手机侵犯了这项专利。问题与思考这些专利哪些是“核心技术”？ 创新与创造的不同我们为什么不能？诺贝尔化学奖发现塑料导电性日本筑波大学白川英树教授1997伟大的科学发现2000请说说塑料不同凡响的特性?聚乙炔塑料碘杂质导电塑料导电现象科学发现技术发明专业知识提升创新层次2022/7/2234良好方法能使我们更好地发挥天赋的才能， 而笨拙的方法则可能阻碍才能的发挥。贝尔纳 最有价值的知识是关于方法的知识。达尔文四、创新方法4.1 传统创新方法头脑风暴法

10、效率低，成本高测绘与仿制凭经验设计试错法折中法检核表法试错法试错法的效率资料来源： G. Stevens and J. Burley, “3000 Raw Ideas = 1 Commercial Success!”，ResearchTechnology Management, 40(3): 16-27, May-June, 1997.据记载，爱迪生试验电灯用过1600多种金属材料和6000多种非金属材料，而采集的材料更多达14000多种；试验新型蓄电池用过9000多种材料，失败50000多次。 测绘与仿制现有产品测绘+部分设计产品图纸加工装配样机创新不足 可能侵权歼6米格21测绘与仿制苏27

11、歼11实例：经验设计法我以前都是这么做的聘用有经验的行业专家，根据自己的经验提出技术方案容易形成思维定式 缺乏创新头脑风暴法解决方案： 出动直升飞机沿积雪严重的电线飞行 头脑风暴： 1. 设计一种专用的电线清雪机 2. 用电热来化解冰雪； 3. 用振荡技术来清除积雪； 4. 带上几把大扫帚，乘坐直升飞机去扫电线上的积雪 不到一小时，与会的10名技术人员共提出90多条新设想。问题： 美国北部, 电线上积满冰雪，大跨度电线被积雪压断 严重影响通讯美国创造学家AF奥斯本于1939年首次提出（5-10人参与） 头脑风暴法的优缺点可激发个人潜能，获得好的创新成果但得到的方案太多，方案筛选困难，成本较高，

12、对参与人个人素质要求高折中法庸官断案，各打50大板（2011.4.19）河南偃师市电视台记者在采访交警大队交通协管员违法上路查车时，有5名记者被打伤，摄像机也被砸坏。媒体对此曝光后，当地政府调查组迅速进行了“处理”，在责成市交警大队辞退直接组织打人的赵某等4人的同时，对“协调该纠纷过程中处置不当”的市广电总台副台长和市电视台台长分别给予行政效能告诫和行政警告处分 。这并不是一起普通的民事纠纷，而是行使正常采访职能的新闻记者遭受不法侵害的案件，而且事实清楚，证据确凿，理应对涉嫌违法的打人者依法严惩，并对因公受伤的记者予以补偿和表彰，这样才能惩恶扬善，维护法律的尊严，保障新闻单位和记者的合法权益，

13、从而保障公众的知情权和监督权。偃师市调查组却把这起严重的侵权伤害案当作象打架斗殴一样的民事纠纷，不分是非善恶，不论青红皂白，武断地判定双方都有责任，“各打五十大板”了事 用钢丝切割硅片钢丝粗强度和寿命硅片成材率钢丝细强度和寿命硅片成材率钢丝粗细折中：即满足一定强度和寿命，又保证一定硅片成材率，取0.10.16mm奥斯本检核表法：玻璃杯的改进序号检核项目发散性设想初选方案1能否它用做灯罩、可食用、当量具、做装饰、当火罐、做乐器、做模具、当圆规装饰品2能否借用自热杯、磁疗杯、保温杯、电热杯、防爆杯、音乐杯自热磁疗杯3能否变化塔形杯、动物杯、防溢杯、自洁杯、香味杯、密码杯、幻影杯香味幻影杯4能否扩大

14、不倒杯、防碎杯、消防杯、报警杯、过滤杯、多层杯多层杯5能否缩小微型杯、超薄型杯、可伸缩杯、扁平杯、轻型杯、勺形杯伸缩杯6能否代用纸杯、一次性杯、竹木制杯、塑料杯、不锈钢杯、可食质杯可食质杯7能否调整系列装饰杯、系列高脚杯、系列牙杯、口杯、酒杯、咖啡杯系列高脚杯8能否颠倒透明不透明、彩色非彩色、雕花非雕花、有嘴无嘴彩雕杯9能否组合与温度计组合、与香料组合、与中草药组合、与加热器组合与加热器组合创新是反复进行的思维发散与收敛过程定义问题大脑风暴问题情境真正的问题创新方案方案产生方案评价可行的方案经典创新方法TRIZ创新方法更有效的创新过程！1、什么是TRIZ？2、TRIZ的形成与发展3、TRIZ的

15、核心思想4、TRIZ的理论体系5、TRIZ的创新原理6、TRIZ的矛盾矩阵 4.2 TRIZ理论1、什么是TRIZ？ 发明问题解决理论 TRIZ 理論是由苏联人Genrich Altshuller在1940年代创立。他审阅世界各种专利二百五十万件，而发现这些发明之后的规律。一种系统改良的方法；一种自觉性演化的技術系统解决工程问题的方法；一种消除工程冲突而不抵消妥协的工具；分享无数发明家的知识与经验來增加工程人员知识创造力和解决问题技巧的方法。 TRIZ在前苏联的军事、工业、航空航天等领域均发挥了巨大作用。被西方特工称之为“神奇点金术”。 苏联解体后，大批TRIZ研究者移居美国等西方国家，从而促

16、进了TRIZ在全世界的转播，使其得到了广泛应用。起源于前苏联，被广泛使用2、TRIZ的形成与发展例如 通用电气：解决大型发电机中的关键技术问题； 克莱斯勒：应用TRIZ解决发动机生产过程中的技术问题获利1.5亿 美元； 洛克威尔：应用TRIZ解决刹车系统的创新设计，减少成本50%； 福特汽车：TRIZ创新产品每年带来超过10亿美金销售利润； 摩托罗拉：.1993年以来美国数以百计的公司开始研究和应用：引入TRIZ时间比任何人想像都早“TRIZ在行业的成功推广与应用迫切需要网络化的教学平台。” Don Masingale 波音公司先进技术预研项目负责人 TRIZ专家 2001年，公司聘请25名前

17、苏联的TRIZ专家对450名波音工程师进行2周培训，取得波音767空中加油机关键技术的突破，赢得15亿美元空中加油机定单，使波音战胜空客。3、TRIZ的核心思想40条创新原理 不同领域反复出现相同的问题及其求解原理，且所用原理与方法并不多。 工具创新的思维创新的规律S曲线能量传递法则协调性法则动态性法则子系统不均衡进化向超系统进化向微观型进化提高理想度法则创新的方法物理矛盾分离方法物场模型标准解法知识库技术矛盾创新原理小人法金鱼法STC算子九屏幕法IFR资源术语术语矛盾 理想度效应功能技术系统完备性法则功能分析根本原因分析算法ARIZ自己的算法九步法4、TRIZ的理论体系53 5、TRIZ的4

18、0条创新原理序 原理序 原理序 原理序 原理1分离11预先防范21快速31多孔材料2提取12等势22变害为利 32变色3局部质量13逆向运作23反馈33匀质性4非对称性14曲面化24中介物34抛弃与再生5组合15动态特性25自服务35参数改变6多功能性16局部或过量作用 26复制36相变7嵌套17多维变化27物体替换37热膨胀8重量补偿18振动28机械系统替换38强氧化剂9预先反作用19周期性作用29气动或液压结构39惰性环境10预先作用20持续性30灵活的隔膜或薄片40复合材料思考1：怎样使家具便于运输？ 分离原理(1)将一物体分割成许多独立的零件 将一个大面积或大体积的产品或者零件设计分割

19、成许多小单位的集合。(2)将物体设计成组合式的（以利组装与拆解） 可以将产品设计成可折叠式，或者分解组合式。(3)增加物体分割的程度 如果产品本身已经利用分割的原则来设计，那么就把它再分割成更细或更小的单位。 例：多管火箭炮，冰箱，百叶窗；组合式家具、模组化的电脑组件；木制折尺、可连接成所需长度的花园用水管 思考2：如何使仓库防盗？ 提取原理（抽离、取回、搬移） (1)将会“妨碍”的零件或者属性从物体中抽离出来。 如果产品有电线或者其它妨碍产品操作、影响外观的物体，想办法将这些物体或者属性抽离出产品本身，改用别的方法来执产品最重要的功能。(2)仅将必要部分或者性质，从物体中抽离出来。 只将产品

20、本身最必要的部分、零件或者属性抽离出来，让最主要的物体独立出来。例如空调器的压缩机或者风扇等干燥剂；如：避雷针；SIM卡；干燥剂；火箭班思考3 ：如何使沙漠保持水分而成绿洲？ (1)将物体本身或者其外在环境从均匀的结构改成不均匀的结构 如将T、f由恒定值改为按一定斜率增长；奶油+水果的蛋糕； (2)让物体不同的部位执行不同的功能 瑞士军刀、羊角锤 (3)物体各部位的零件要放置于最适合让它发挥作用的地方 好钢用在刀刃上； 司仪。 把聚乙烯醇做成小球混到沙中 局部质量思考4 ：如何解决雨伞抗风？(1)用不对称（不均匀）的形状来取代对称的形状三相电源插头；优盘插口。(2)如果物体本身已经是不对称（不

21、均匀）的形状，就增加它不对称的程度。不对称原理思考5：如何给小甲虫量体温？ (1)在空间上，属于相邻或相同连续动作的相似型物体，使其合并为一体 有时候产品的外部或内部物体很多，都是在做同样动作时会出现较大的摩擦力与阻力，或者是因此损失过多的能源，在这个情况下，将相同功能与做相同动作的物体，合并成为单一物体。多CPU；三栖明星 (2)在时间上，属于相邻或相同连续动作的相似型物体，使其合并为一体 如果一个产品有好几个同的动作，必须在时间上同时执，那么就把这些动作合并在同一个零件或者产品上。冷热水混水器，“买二送一”组合原理原理15：动态特性原理1）将静止的物体变为运动的物体；2）将结构刚性的物体变

22、为结构可以变动的物体。例：空调通风口的叶片例：铰接式公交车椅子1）使物体由静态变为动态动态特性原理的应用关键2）使系统具有自我调节的属性小提示： 参看以下资料，解析40个创新原理，并为每个创新原理的列出1个应用案例。6、TRIZ理论的矛盾矩阵如何高效应用创新原理？遇到矛盾或冲突问题，是把每个原理依次对应排列应用一遍？能否有快捷的方式来应用原理？是否有统一格式（规范化）指引？ 抽象问题 抽象解答 ax2+bx+c = 0 x=(-bb2-4ac)/2a 特殊问题 专门解答 3x2+5x+2 = 0 x= -1, -2/3 解一元二次方程的基本方法TRIZ解决发明创造问题的一般方法48个通用技术参

23、数（对应更新矛盾参数矩阵）1、运动物体的重量14、速度27、能量损失40、作用于物体的有害因素2、静止物体的重量15、力28、信息损失41、可制造性3、运动物体的长度16、运动物体的能量消耗29、噪音42、制造精度4、静止物体的长度17、静止物体的能量消耗30、有害的发散43、自动化程度5、运动物体的面积18、功率31、有害的副作用44、生产率6、静止物体的面积19、应力或压强32、适应性45、系统的复杂性7、运动物体的体积20、强度33、兼容性或连通性46、控制和测量的复杂性8、静止物体的体积21、结构的稳定性34、操作的方便性47、测量的难度9、形状22、温度35、可靠性48、测量精度10

24、、物质的数量23、照度36、易维修性11、信息的数量24、运行效率37、安全性12、运动物体的作用时间25、物质损失38、易受伤性13、静止物体的作用时间26、时间损失39、美观、 矛盾矩阵表(2003) 恶化特性改进特性123448动物的重量静物的重量动物的长度静物的长度 测量准确度1动物的重量2静物的重量3动物的长度4静物的长度48测量准确度用户需求：省水、省电、省洗衣剂技术矛盾：减少物质的浪费是否能达到原来的效果，即“物质的浪费”与“功率”之间的矛盾。经典应用实例1： “绿色”洗衣机的创新设计、恶化特性改进特性12184748 功率1225物质的浪费4828,18,38,25,13,3洗

25、衣机创新矛盾矩阵表创新原则 有用的提示 方案28替换机械系统以光学、声学、热能以及嗅觉的系统取代机械的系统。用其它系统替代现有机械系统18机械振动假如振动的方式已经存在，提高振动的频率至超声波。 超声波振动水流把衣物纤维间脏污从缝隙中弹出来。 38强氧化作用 转换并提高氧化的程度。将自来水电解产生活性氧与次氯酸，以溶解衣物上的有机汗污。 25自服务利用废弃的材料及能源。能重复利用洗衣水。13反向操作使物体或者外在环境可以移动的部分变成固定的，而固定的部分则变成可移动的。让原来转动的水流变为不动的。3局部特性水的特性。充分利用水的特性。 方案合成： 利用水电解与超声波振荡相结合的方式，取代原有电

26、机拖动波轮或滚筒的系统。 方案分析： 该方案既可以避免衣物缠绕，也可降低甚至免用洗衣剂，而且洗衣水可以重复利用，达到环保与节能的功效。从大电流的电机驱动到电解与振荡装置的发展，符合技术系统的进化趋势。虽然距离理想化最终方案还很远，但实现了省水、省电和省洗衣剂的要求。吸尘器的问题？圆形吸尘器漂亮，但是墙边扫不干净TRIZ分析问题矛盾：圆方TRIZ提供的解决思路时间分离方法空间分离方法动态特性经典应用实例2：三星吸尘器的改进三星吸尘器的改进 TRIZ提供的解决思路 时间分离方法 空间分离方法 动态特性通过工具过滤提高创新效率汽车为了便于加速并降低加速的油耗，汽车底盘的重量越小越好。但为了保证高速行

27、驶时汽车的安全，底盘重量越大越好。这种要求底盘同时具有大重量和小重量的情况。对于汽车底盘的设计来说就是物理矛盾，解决该矛盾是汽车设计的关键。 分析：这个设计与汽车底盘的重量有关。汽车属于移动物体，解决此问题应该分析的特征参数是“移动物体的重量”，引导表格查得的创新原则分别为：35、28、31、8、2、3、10。下表是对个性创新原则的注意分析，从中选出合适的方案：经典应用实例3：汽车底盘的设计创新原则分析:原 则有用的提示方 案35、改变状态改变系统的物理状态。改变汽车获取重量的物理状态。28、替换机械系统取代场，包含，以可变的取代恒定的。以随时变化的取代固定的。原有汽车利用底盘的重量保证车的稳

28、定性。要利用可变得重力场取代固定的重量。31、多孔材料使物体变成多孔性的或加入具有多孔性的元素（如嵌入、覆盖等等）把某些部件变成多孔结构，以减轻汽车的重量，或利用孔增加重量。8、平衡力利用外部环境的空气动力学或流体力来抵消物体本身的重量。利用空气动力学原理增加汽车的重量。2、抽出将会“妨碍”的零件或属性从物体中抽出。适当减轻汽车底盘的重量以减少油耗。创新原则分析:原 则有用的提示方 案3、局部特性物体各部位的零件要放置于最适合让它运行的地方。在适当的位置放置改变汽车重量的部件。10、预先作用事先放置好物体，如此便可直接从最方便的位置开始操作。提前把改变汽车重量的部件安装好。最后的解决方案：在汽车上安装汽车导流装置，通过该装置产生的重力场获得重量，使汽车的速度越快达到的重力场就越大，以达到最后的设计要求。 通过解决实际问题可以看出，引导表格给出的创