RIZ创新思维方法讲义

TRIZ创新思维陈晨曹源卢蔚目录一TRIZ法的产生和发展二TRIZ法基本思想和体系三TRIZ法在实践中的应用一TRIZ法的产生和发展1.1TRIZ法的诞生

1.2TRIZ法的传播

1.3TRIZ法的应用和发展1.4TRIZ法在我国的现状

1.1TRIZ法的诞生发明人：TRIZ法是由前苏联人GenrichAltschuller创建的。从小就有发明思想，14岁时申请过专利。第二次大战期间在专利机构工作，从1946年起因一项成功的专利被安排在海军专利局工作。储备：他分析数以万计的专利，1956年开始提出专利按技术水平可分为5级，1969年提出专利中解决的问题只涉及到39个通用工程参数之间的矛盾，可应用40条发明创新原理中的若干项来解决，等等。诞生：他于1948年写信给斯大林，但因其内容有唯心主义成分被视为异端，被判刑25年流放到西伯利亚。在那里，他有机会接触许多工程师和科学家，又加以深入的思考，渐渐形成了TRIZ的基本格局。1.2TRIZ法的传播发展与传播：流放生涯结束后，Altschuller就定居在巴库。他办培训班培训他的学生，效果显著。戈尔巴乔夫时代，对Altschuller的禁令解除。但政府当局发现了这套理论的价值，视为国家财富，不得外传，也不得报道。苏联解体后他的弟子纷纷外出，把TRIZ法带到了德国、以色列和美国，TRIZ法渐渐成为世界风行的一种创新设计方法。

现在：后人视Altschuller为“技术系统进化”发现者。有学者把TRIZ译为“萃智”。1956年—1971年，提出技术矛盾和物理矛盾。40条发明创新原理和分离原理。提出技术系统理想化的概念。1969年—1979年，提出技术系统进化模式。1959年—1985年，提出ARIZ算法。1974年—1979年，提出76个标准解。1975年，提出物质-场分析模式。1.3TRIZ法的应用和发展TRIZ法迅速在全球传播，在欧洲建有TRIZ协会，即EuropaeischeTRIZAssociation,简称ETRIZ。德国的斯图加特工业大学，卡塞尔工业大学和伊尔玛瑙工业大学都已开设TRIZ法的课程。自动化公司Rockwell在一位TRIZ法咨询师的帮助下成功地把一个刹车系统的零件由12件减为4件，同时造价下降50%。Ford公司从1995年起举办TRIZ法培训，已培养掌握TRIZ法的工程师800人。Ford发动机公司为一种传动轴承探索问题的解决办法，在有载负时，该轴承经常会偏离正常工作位置。应用TRIZ法后产生了28个新的设计方案，其中一种设计很有意思的显示，这种轴承具有很小的热膨胀系数，在较高载荷而产生高温时其优点很明显，载荷越大，轴承的位置越稳定，从而解决了这个难题。在日本，三菱研究所在1998年开办TRIZ法培训班，已有超过2000人接受培训，产生了100多个达到较高水平的创新案例。1.4TRIZ法在我国的现状中国政府从建设创新型国家这一宏伟战略目标出发，十分重视TRIZ法的研究、推广和应用工作。科技部、发改委、教育部和中国科协于2008年联合发布国科发财（2008）197号文，文中三次提到要推广和应用TRIZ法。文中提出“针对建设以企业为主体的技术创新体系的重大需求，推进TRIZ等国际先进技术创新方法与中国本土需求融合；推广技术成熟度预测，技术进化模式与路线，冲突解决原理，效应及标准解等TRIZ中成熟方法在企业中的应用；加强技术创新方法知识库建设，研究开发出适应中国企业技术创新发展的理论体系、软件工具和平台。”许多省份根据197文的要求，开展了TRIZ法的培训。中国的一些技术咨询公司最近开出多种形式的TRIZ培训班，收费不菲，但参加者踊跃。近几年，介绍TRIZ法的书籍在我国发展极快，而广大企业对此知之甚少，有必要加强TRIZ法的培训、推广与应用。二TRIZ法基本思想和体系TRIZ”一词是俄文“发明问题解决理论”的首字母缩写，英文名称为TheoryofInventiveProblemSolving。自从1946年以来，以G.S.Altschuller为首的专家，经过对250万份专利文献的研究发现，一切技术问题在解决过程中都有一定的模式可循，可对大量好的专利进行分析并将其解决问题的模式抽取出来，为人们进行学习并获得创新发明的能力提供参考。经多年搜集、分析、比较和归纳，这一研究建立了一整套体系化的、实用的发明问题解决方法，这就是所谓的TRIZ法理论。世界专利及技术信息解决问题过程的发现自然科学知识TRIZ法理论理论基础

冲突分析40条发明创新原理建议方案物质–场分析ARIZ算法分析76个标准解系统功能分析效应知识库

技术系统进化模式

问题分析分析工具基于知识的工具结论矛盾矩阵TRIZ法问题题分析析工具具1.矛盾冲冲突分分析2.“物质质-场”分分析3.ARIZ算法4.需求功功能分分析FS1S2

物质－场模型基于知知识的的问题题解决决工具具1.40条发明明创新新原理理2.76个标准准解不改变变或仅仅少量量改变变已有有系统统（13种）改变已已有系系统（（23种）系统的的传递递（6种）检查与与测量量（17种）简化与与改进进策略略（17种）3.效应知知识库库矛盾冲冲突分分析矛盾事物的的矛盾盾法则则，即即对立立统一一的法法则，，是唯唯物辩辩证法法的最最根本本的法法则辩证法法的主主要内内容：两种宇宇宙观观；矛盾的的普遍遍性与与特殊殊性；；主要矛矛盾与与次要要矛盾盾矛盾的的对立立统一一。技术矛矛盾创新原原理矛盾矩矩阵技术矛矛盾什么是是技术术矛盾盾39个通用用技术术参数数如何定定义技技术矛矛盾您遇到到过这这样的的问题题吗？？桌子强强度增增加，，导致致重量量增加加桌面面面积增增加，，导致致体积积增大大技术矛矛盾是两个个参数数之间间的矛矛盾，，改善善系统统的某某一个个参数数，导导致另另一个个参数数的恶恶化符号表表示A+，B-B+，A-塔科玛玛大桥桥20世纪40年代，，华盛盛顿政政府准准备在在塔科科玛市市建造造一座座跨海海峡大大桥…39个通用用参数数常见的的物理理参数数如如重量，速度常见的的数学学参数数如如长度，面积概括性性的参参数如如可操作作性，通用性性部分参参数的的提高高导致致系统统的改改善如：功率，自动化化程度度部分参参数的的提高高导致致系统统的恶恶化如：能量损损失，物体产产生的的有害害因素素1.运动物物体的的重量2.静止物物体的的重量3.运动物物体的的长度度4.静止物物体的的长度度5.运动物物体的的面积积6.静止物物体的的面积积7.运动物物体的的体积积8.静止物物体的的体积积9.速度10.力11.应力或或压力力12.形状13.结构稳稳定性性27.可靠性性28.测试精精度29.制造精精度30.物体外外部有有害因因素作作用的的敏感感性31.物体产产生的的有害害因素素32.可制造造性33.可操作作性34.可维修修性35.适应性性及多多用性性36.装置的的复杂杂性37.监控与与测试试的困困难程程度38.自动化化程度度39.生产率率14.强度15.运动物物体作作用时时间16.静止物物体作作用时时间17.温度18.光照度度19.运动物物体的的能耗20.静止物物体的的能耗耗21.功率22.能量损损失23.物质损损失24.信息损损失25.时间损损失26.物质或或事物物的数数量实列桌子定义技技术矛矛盾的的步骤骤Step1：问题题是什什么？？在因果果分析析链中中找到到问题题入手手点Step2：现在在有什什么解解决办办法？？目前的的解决决方法法，改改进了了什么么参数数Step3：上述述的方方法有有什么么缺点点？此方法法导致致什么么参数数恶化化定义技技术矛矛盾实实列2003年底，，日本本曾利利用H2A火箭6号机发发射一一颗多多功能能卫星星，但但遭到到失败败Step1：问题题是什什么？？火箭的需要要上升力Step2：现有解决决方法是什什么？采用高温高高压空气提提供升力Step3：上述方法法的缺点？？使喷嘴变形形改善：力恶化：形状状40个创新原理理创新原理分分类提高系统效效率：10、14、15、17、18、19、20、28、29、35、36、37、40消除有害作作用：2、9、11、21、22、32、33343839易于操作和和控制：12、13、16、23、24、25、26、27提高系统协协调性：1、3、4、5、6、7、8、30、31原理17一维变多维维A.将一维线性性运动的物物体变为二二维平面运运动，或三三维空间运动B.单层排列的的物体变为为多层排列列C.将物体倾斜斜或侧向放放置D.利用给定表表面的反面面一维变多维维原理的要要点目的：分析一个个系统，从从利用空间间和新特征征来寻找增增值机会几何结构：：方向的改变变：垂直-水平、水平平-对角、水平平-垂直维度的改变变：线-面-体自由度改变变：增加新新的有影响响的特性与与/或参数，考考虑附加变变量、新的的相互作用用和场等等等矛盾矩阵恶化的技术特性改善的技术特性1运动物体重量2静止物体重量3运动物体长度4静止物体长度5运动物体面积。。22能量的损失。。30物体外部有害因素作用的敏感性。39生产率

1运动物体重量+-15,829,34-29,3738,346,1234,1922,2118,2735,324,37

2静止物体重量-+-10,129,35-18,1928,152,1922,71,2815,35

3运动物体长度8,1529,34-+-15,174735,91,1517,2414,428,29

4静止物体长度35,2840,29-+-6,281,1830,147,26

5运动物体面积2,1729,4-14,1518,4-+15,1730,2622,2328,110,2634,2

33可操作性25,215,136,131,251,1713,12-1,1713,16219,132,2528,3915,12839生产率35,2624,3728,2715,318,428,3830,714,2610,2634,3128,1029,522,3513,24-

实例：火箭箭发动机喷喷嘴技术矛盾改善：力恶化：形状状应用创新原原理10、预先作用用原理什么功能我我们在用的的时候不能能完成，需需要预先准准备呢？35、物理或化化学参数变变化原理改变什么参参数？有什什么好处？？40、复合材料料原理需要什么样样的材料？？火箭发动机机喷嘴•34、抛弃或再再生原理什么东西是是用过就可可以不要的的？什么东东西是需要要循环使用用的？三TRIZ在实践中的的应用菜笼子设计计一确定待待设计系统统的主要功功能提高菜笼子子的实用性性能使菜笼子的的摆放空间间缩小二最终理理想解的确确定第一步：设设计的最终终目的是什什么？便于菜笼子子的摆放第二步：理理想解是什什么？通过支架的的连接使菜菜笼子摆放放第三步：达达到理想解解的障碍是是什么？怎样合理连连接支架并并固定使菜菜笼子易于于收缩三矛盾定定义及确定定创新原理理1·对技术系统统中的问题题进行描述述(1):原有的菜笼笼子过于单单一，不便便于摆放占占据空间（2）：支架的的连接（3）：支架材材料的选用用（4）：导向性性的控制2·分析此问题题属于技术术矛盾还是是物理矛盾盾技术矛盾A）：将技术术矛盾抽象象成TRIZ中的通用参参数;静止物体的的重量，形形状，结构构稳定性B）：利用矛矛盾矩阵表表查找推荐荐的创新原原理。推荐创新原原理说明；；（1）：抽取原原理（8）：静止物物体的体积积原理（（10）：力的原原理（13）：反向作作用原理（26）：物质的的数量原理理（27）：可靠性性原理（35）：物理或或化学参数数改变原理理分析推荐创创新原理的的可行性，，确定最终终的创新原原理抽取原理：：因本次创创新主要利利用的是固固定支架，，无需抽取取静止物体原原理：一维维变多维力的原理：：是集中力力分散反向作用原原理：不需需要。物理或化学学参数改变变原理：增增强柔性，，但是稳定定性降低。。由分析得知知：可以采采用静止物物体原理，，力的原理理，物理或或化学参数数改变原理理。根据创新原原理给出可可能的几种种方案1·把原有的塑塑料菜笼子子变成用纱纱网制作。。再用支架架把纱网支支撑起来就就像雨伞一一样可以收收缩也便于于摆放五确定最最理想的解解决方案，，并说明理理由说明：此菜菜笼子把以以前的一维维变多维，，变成可收收缩的，是是菜笼子简简单易于摆摆放。且纱纱网是可以以经常洗换换，卫生又又干净。物场分析物场模型的的产生Altshuller通过对功能能的研究，，发现并总总结出以下下三条定律律：1.所有的功能能都可以分分解为3个基本元素素，执行体体、接受体体、场（相相互间的作作用）；2.一个存在的的功能必定定由这3个基本元素素组成（必必要条件））;3.将相互作用用的3个基本元素素进行有机机的组合形形成一个功功能（非充充分条件））。最基本的物物场模型最基本的物物场模型S－物质：任任何东西F－场：物质质间的相互互作用S2—工具（作用用发出者））S1—作用对象（（作用承受受者）物场：最小小的具有工工作能力的的可控技术术模型Fs2S1“物-场”模型的的基本概念念物质（Substance）:一切物体，，如水、空空气、人等等系统的层级级性•单元素－螺螺钉、别针针、杯子•复杂系统－－汽车、太太空船、大大型计算机机状态的多样样性•典型的物理理状态－气气体液体和和固体真空空等离子体体、、、…•中间态和化化合态－气气溶胶、液液溶胶、固固溶胶、泡泡沫、粉末末、凝胶体体、多孔物物质…材料的特殊殊性•热性质、电电性质、磁磁性质、光光学性质…“物-场”模型的的基本概念念场(Field)：两个物质质之间的相相互作用。。如：磁场场、电场、、热场等。。基本物理场场重力场、电电磁场、强强作用场、、弱作用场场其它的相互互作用机械场声场场热场化学学场电场磁磁场电磁场场放射场、生物场、、嗅觉场…物-场模型的符符号系统物质（Substance）：S：S1、S2、S3…场（Field）：F：F1、F2、F3…关系符号模型一需需要的的效果没产产生，缺少少原件模型二模模型三三个原件都都在，但效效果不足模型三模模型三三个元件都都在，但产产生有害效效果标准解法体体系(76)标准解法体体系(76)Class1:物场模型的的构建与毁毁坏------（2个子级，13个标准解））Class2:增强物场模模型------（4个子级，23个标准解））Class3:向超系统或或微级系统统跃迁------（2个子级，6个标准解））Class4:检测和测量量问题------（5个子级，17个标准解））Class5:标准解法的的应用标准准------（5个子级，17个标准解））CLASS1物场模型的的构建与破破坏1.1物场模型的的构建1.1.1构建物场模模型初始状态：：现有的系统统不完整，，已有的对对象无法实实现需要的的变化或功功能约束条件：：没有任何引引入新物质质或场的限限制解法：引入缺失的的元素，构构建完整的的物场模型型来解决1.1.2内部复杂的的物场模型型初始状态:现有的系统统完整，但但是已有的的对象无法法实现需要要的变化或或功能约束条件：：对引入物质质和场没有有限制解法：永久或临时时向物质内内部引入添添加物1.2物场模型的的破坏1.2.1便宜和廉价价的物质1.2.2S1或S2的变形1.2.3超系统的物物质1.2.4引入F2抵消有害作作用Class2:增强物场模模型2.1转变为复杂杂物场模型型2.2增强物场模模型2.3通过频率协协调来增强强2.4铁磁场模型型Class3:向超系统或或微级系统统跃迁3.1向超系统跃跃迁3.1.1向双系统/多系统转化化3.1.2增大系统间间的差异3.1.4双系统和多多系统的简简化3.1.5整体与局部部具有相反反的性质3.2向微观级系系统跃迁Class4:检测和测量量问题4.1间接测量4.2建立测量的的物场模型型Class5:标准解法的的应用标准准5.1引入物质5.2引入场5.3相变5.4应用物理效效应现象的的特性55根据实验的的标准解法法物场分析实实例油烟机产品品创新设计计图是一种欧欧式吸油烟烟机的结构构示意图，，油烟由风风机提供的的离心力经经油网吸进进来，从上上面的排烟烟管排出去去。风机部部分是吸油油烟机的核核心部件，，决定吸油油烟机的风风量、风压压、工作效效率等整体体性能，同同时油烟气气体在风机机高速运转转过程中产产生空气动动力噪声，，使人感到到不适。现现应用物质质-场模型分析析法分析并并求解该问问题。总功能定义义定义油烟机机的总功能能为“吸走走油烟”。。5.2功能分解油烟机的总总功能可以以分解为““过滤油烟烟”，“吸吸入油烟””，“排出出油烟”三三个分功能能，其中主主要功能是是“吸排油油烟”。在“吸排油油烟”的物物质-场模型中，，S=油烟，S=风机，F=机械能，用用符号系统统表示该功功能模型该模型表明明，在完成成有用功能能“吸排油油烟”的同时，又又产生了有有害功能““振动噪声声”。标准解分析析在TRIZ的76个标准解中中选择适用用于该特定定问题的标标准解，由由于此问题题中同时存存在有用及及有害功能能，可应用用第一类标标准解的1.2“消除或抵消消有害作用用”来解决决问题。结结合吸油烟烟机实际结结构特点，，可以选择择标准解1.2.2（NO.10）和1.2.3（NO.11）。标准解1.2.2（NO.10）：当前设设计中同时时存在有用用和有害作作用，但是是不能添加加新的物质质。通过修修改S或S消除有害作作用。标准解1.2.3（NO.11）：有害作作用是由一一个场引起起的，引入入要素S吸收有害效效应。解决方案根据上述两两个标准解解，分别得得到如下两两种改进方方案：方案1：修改S=风机。吸油烟机用用风机为多多翼离心风风机，也叫叫鼠笼式离离心风机，，主要包括括集流器、、叶轮、蜗蜗壳三大部部件。集流流器的作用用是保证气气流均匀的的进入叶轮轮进口截面面，以降低低流动损失失和提高叶叶轮的效率率。气流由由集流器进进入叶轮时时，在集流流器背部形形成一个涡涡流区，进进口物流区区域往往影影响到叶轮轮中前盘附附近气流的的流动状况况，对风机机性能的影影响不容忽忽视。集流流器的结构构型式、位位置型式都都会对风机机性能有很很大影响。。多翼叶轮轮时风机中中是旋转部部件，对风风机中能量量的传递起起着主要作作用。由于于多翼叶轮轮相对宽度度较大，使使得在叶轮轮进口处气气流沿轴向向分布不均均匀，易形形成大涡流流区，是风风机损失以以及噪声的的一个主要要来源。叶叶轮的结构构参数主要要有出口安安放角、进进口安放角角、叶片数数、翼型、、叶轮宽度度等。蜗壳壳是离心式式风机中的的一个重要要部件，它它起着导流流与扩压的的作用，蜗蜗壳的形状状直接影响响内部气体体的流动性性能，对多多翼离心风风机的效率率、噪声有有着重要的的意义。其其中的蜗舌舌部分是整整个蜗壳设设计中的重重点，蜗舌舌的形状是是影响风机机噪声的重重要因素，，包括蜗舌舌的圆弧半半径、蜗舌舌包角以及及蜗舌间隙隙等设计参参数。方案2：引入S=消声装置置或吸声声材料。。在风机的的进出口口处或排排烟管内内加装消消声装置置或吸声声材料。。如蜗舌舌消声器器、1/4波长共振振器、Helmholtz消声器、、微穿孔孔板消声声器等。。方案评价价上述两种种设计方方案均有有其特点点，可以以从可靠靠性、结结构复杂杂性、可可实现难难易程度度几个评评价指标标综合比比较，以以确定最最优设计计方案。。方案1：改进风风机结构构属于对对振动噪噪声进行行主动控控制，从从根本上上降低振振动噪声声，成本本相对较较高，但但一劳永永逸，效效果好。。方案2：引入消消声装置置或吸声声材料属属于对振振动噪声声进行被被动控制制，成本本相对较较低，但但可靠性性差。作为产品品设计人人员，应应该考虑虑从根本本上解决决问题，，因此认认为方案案1为最终设设计方案案。再根根据具体体的分析析计算，，优化影影响风机机性能各各设计参参数，得得到最终终的改进进吸油烟烟机产品品。ARIZ算法ARIZ简介ARIZ流程实例分析析ARIZ简介ARIZ——通过一系系列的步步骤和顺顺序，依依次应用用TRIZ的各个工工具，分分析和解解决问题题的方法法ARIZ的每一步步都给出出了确定定的描述述方式和和模板使用ARIZ时，记录录下解决决过程中中产生的的所有想想法和思思路ARIZ适于解决决至少经经过了80小时分析析而未解解决的问问题ARIZ是一种思思考的工工具，而而不能替替代思考考……——AltshullerARIZ流程1.分析现有有问题2.分析问题题模型3.定义理想想化的最最终结果果和物理理矛盾4.调用物场场资源5.运用信息息库6.改变或替替换问题题7.分析已得得到的方方案8.应用已有有的方案案9.分析问题题解决的的整体流流程分析现有有问题目的：将将最初模模糊的问问题精确确描述，，并建立立起清晰晰的简化化的问题题模型1.1描述最小小问题12定义矛盾盾组件对对1.3画出技术术矛盾示示意图1.4选取主要要的技术术矛盾1.5激化矛盾盾1.6引入X元件1.7应用标准准解分析问题题模型目的：分分析已有有的资源源定义操作作区域定义操作作时间寻找物场场资源定义理想想化的最最终结果果（IFR）和物理理矛盾目的：描描述IFR，并确定定妨碍达达到IFR的物理矛矛盾不是每次次都能达达到IFR，但是IFR能给我们们指明更更好答案案的方向3.1描述理想想化的最最终结果果1（IFR1）3.2强化IFR13.3描述宏观观的物理理矛盾3.4描述微观观的物理理矛盾3.5描述理想想化的最最终结果果（IFR2）3.6运用标准准解调用物场场资源目的：增加可用用SFR数量，例例如派生生的资源源继续寻找找解决方方案4.1运用小人人法4.2运用IFR法4.3运用物质质跟物质质组合后后的资源源4.4运用虚空空或虚空空与物质质的组合合4.5运用派生生资源4.6运用电场场4.7运用场和和对场敏敏感的物物质5.运用信息息库目的：运运用TRIZ知识库，，寻找解解决问题题的直接接方法Step5.1运用标准准解Step5.2运用类似似问题的的方案Step53运用分离离方法解解决物理理矛盾Step5.4运用自然然现象或或效应解解决物理理矛盾6.改变或替替换问题题目的：解解决复杂杂问题的的过程就就是不断断修正问问题描述述的过程程Step6.1如果问题题已解决决，将技技术方案案转换为为一个实实际方案案Step6.2如果问题题没有解解决，看看是否Step1.1问题没有有被彻底底地分解解若没有，，将问题题分解为为几个子子问题Step6.3如果问题题仍未解解决，将将Step1.4中的问题题定义为为技术矛矛盾的另另一方面面Step6.4如果问题题仍未解解决，回回到Step1.1，重新定定义最小小问题7.分析已得得到的方方案目的：检检查得到到方案的的质量Step7.1检查得到到的方案案Step7.2初步评价价得到的的方案Step7.3通过专利利搜索检检查方案案的新颖颖性Step7.4预估应用用方案时时产生的的子问题题8.应用已有有的方案案目的：尽尽可能多多地运用用得到的的解决方方案，增增加其价价值Step8.1确定已改改变系统统的超系系统应如如何改变变Step8.2检查已改改变的系系统或超超系统是是否能以以一种新新的方式式应用Step8.3应用已得得到的解解决方案案解决其其它问题题9.分析问题题解决的的整体流流程目的：ARIZ解决每一一个问题题都能挖挖掘人的的创新潜潜能，但但是要善善于总结结、分析析、提高高Step9.1将问题解解决的实实际流程程和ARIZ的理论流流程做对对比若若有偏差差，需说说明Step9.2将得到的的解决方方案与TRIZ知识库做做对比若若知识库库中没有有该解决决方案，，需将其其加入到到知识库库中系统功能能分析系统思考考系统思维维：是把把研究对对象作为为系统，，从系统统的部分分与部分分、系统统与环境境的的相互互联系、、相互作作用中综综合地考考察研究究对象的的思维过过程。系统方法法：是将将事物当当