RIZ创新思维方法

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法问题分析析工具1.矛盾冲突分分析2.“物质-场”分析3.ARIZ算法4.需求功能分分析FS1S2

物质－场模型基于知识的的问题解决决工具1.40条发明创新新原理2.76个标准解不改变或仅仅少量改变变已有系统统（13种）改变已有系系统（23种）系统的传递递（6种）检查与测量量（17种）简化与改进进策略（17种）3.效应知识库库矛盾冲突分分析矛盾事物的矛盾盾法则，即即对立统一一的法则，，是唯物辩辩证法的最最根本的法法则辩证法的主主要内容：两种宇宙观观；矛盾的普遍遍性与特殊殊性；主要矛盾与与次要矛盾盾矛盾的对立立统一。技术矛盾创新原理矛盾矩阵技术矛盾什么是技术术矛盾39个通用技术术参数如何定义技技术矛盾您遇到过这这样的问题题吗？桌子强度增增加，导致致重量增加加桌面面积增增加，导致致体积增大大技术矛盾是两个参数数之间的矛矛盾，改善善系统的某某一个参数数，导致另另一个参数数的恶化符号表示A+，B-B+，A-塔科玛大桥桥20世纪40年代，华盛盛顿政府准准备在塔科科玛市建造造一座跨海海峡大桥…39个通用参数数常见的物理理参数如如重量，速度常见的数学学参数如如长度，面积概括性的参参数如如可操作性，通用性部分参数的的提高导致致系统的改改善如：功率，自动化程度度部分参数的的提高导致致系统的恶恶化如：能量损失，物体产生的的有害因素素1.运动物体的的重量2.静止物体的的重量3.运动物体的的长度4.静止物体的的长度5.运动物体的的面积6.静止物体的的面积7.运动物体的的体积8.静止物体的的体积9.速度10.力11.应力或压力力12.形状13.结构稳定性性27.可靠性28.测试精度29.制造精度度30.物体外部部有害因因素作用用的敏感感性31.物体产生生的有害害因素32.可制造性性33.可操作性性34.可维修性性35.适应性及及多用性性36.装置的复复杂性37.监控与测测试的困困难程度度38.自动化程程度39.生产率14.强度15.运动物体体作用时时间16.静止物体体作用时时间17.温度18.光照度19.运动物体体的能耗20.静止物体体的能耗耗21.功率22.能量损失失23.物质损失失24.信息损失失25.时间损失失26.物质或事事物的数数量实列桌子定义技术术矛盾的的步骤Step1：问题是是什么？？在因果分分析链中中找到问问题入手手点Step2：现在有有什么解解决办法法？目前的解解决方法法，改进进了什么么参数Step3：上述的的方法有有什么缺缺点？此方法导导致什么么参数恶恶化定义技术术矛盾实实列2003年底，日日本曾利利用H2A火箭6号机发射射一颗多多功能卫卫星，但但遭到失失败Step1：问题是是什么？？火箭的需需要上升升力Step2：现有解解决方法法是什么么？采用高温温高压空空气提供供升力Step3：上述方方法的缺缺点？使喷嘴变变形改善：力力恶化：形形状40个创新原原理创新原理理分类提高系统统效率：：10、14、15、17、18、19、20、28、29、35、36、37、40消除有害害作用：：2、9、11、21、22、32、33343839易于操作作和控制制：12、13、16、23、24、25、26、27提高系统统协调性性：1、3、4、5、6、7、8、30、31原理17一维变多多维A.将一维线线性运动动的物体体变为二二维平面面运动，，或三维维空间运动B.单层排列列的物体体变为多多层排列列C.将物体倾倾斜或侧侧向放置置D.利用给定定表面的的反面一维变多多维原理理的要点点目的：分析一一个系统统，从利利用空间间和新特特征来寻寻找增增值机机会几何结构构：方向的改改变：垂垂直-水平、水水平-对角、水水平-垂直维度的改改变：线线-面-体自由度改改变：增增加新的的有影响响的特性性与/或参数，，考虑附附加变量量、新的的相互作作用和场场等等矛盾矩阵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：火火箭发动动机喷嘴嘴技术矛盾盾改善：力力恶化：形形状应用创新新原理10、预先作作用原理理什么功能能我们在在用的时时候不能能完成，，需要预预先准备备呢？35、物理或或化学参参数变化化原理改变什么么参数？？有什么么好处？？40、复合材材料原理理需要什么么样的材材料？火箭发动动机喷嘴嘴•34、抛弃或或再生原原理什么东西西是用过过就可以以不要的的？什么么东西是是需要循循环使用用的？三TRIZ在实践中中的应用用菜笼子设设计一确定定待设计计系统的的主要功功能提高菜笼笼子的实实用性能能使菜笼子子的摆放放空间缩缩小二最终终理想解解的确定定第一步：：设计的的最终目目的是什什么？便于菜笼笼子的摆摆放第二步：：理想解解是什么么？通过支架架的连接接使菜笼笼子摆放放第三步：：达到理理想解的的障碍是是什么？？怎样合理理连接支支架并固固定使菜菜笼子易易于收缩缩三矛盾盾定义及及确定创创新原理理1·对技术系系统中的的问题进进行描述述(1):原有的菜菜笼子过过于单一一，不便便于摆放放占据空空间（2）：支架架的连接接（3）：支架架材料的的选用（4）：导向向性的控控制2·分析此问问题属于于技术矛矛盾还是是物理矛矛盾技术矛盾盾A）：将技技术矛盾盾抽象成成TRIZ中的通用用参数;静止物体体的重量量，形状状，结构构稳定性性B）：利用用矛盾矩矩阵表查查找推荐荐的创新新原理。。推荐创新新原理说说明；（1）：抽取取原理（8）：静止止物体的的体积原原理（（10）：力的的原理（13）：反向向作用原原理（26）：物质质的数量量原理（27）：可靠靠性原理理（35）：物理理或化学学参数改改变原理理分析推荐荐创新原原理的可可行性，，确定最最终的创创新原理理抽取原理理：因本本次创新新主要利利用的是是固定支支架，无无需抽取取静止物体体原理：：一维变变多维力的原理理：是集集中力分分散反向作用用原理：：不需要要。物理或化化学参数数改变原原理：增增强柔性性，但是是稳定性性降低。。由分析得得知：可可以采用用静止物物体原理理，力的的原理，，物理或或化学参参数改变变原理。。根据创新新原理给给出可能能的几种种方案1·把原有的的塑料菜菜笼子变变成用纱纱网制作作。再用用支架把把纱网支支撑起来来就像雨雨伞一样样可以收收缩也便便于摆放放五确定定最理想想的解决决方案，，并说明明理由说明：此此菜笼子子把以前前的一维维变多维维，变成成可收缩缩的，是是菜笼子子简单易易于摆放放。且纱纱网是可可以经常常洗换，，卫生又又干净。。物场分析析物场模型型的产生生Altshuller通过对功功能的研研究，发发现并总总结出以以下三条条定律：：1.所有的功功能都可可以分解解为3个基本元元素，执执行体、、接受体体、场（（相互间间的作用用）；2.一个存在在的功能能必定由由这3个基本元元素组成成（必要要条件））;3.将相互作作用的3个基本元元素进行行有机的的组合形形成一个个功能（（非充分分条件））。最基本的的物场模模型最基本的的物场模模型S－物质：：任何东东西F－场：物物质间的的相互作作用S2——工具（作作用发出出者）S1——作用对象象（作用用承受者者）物场：最最小的具具有工作作能力的的可控技技术模型型Fs2S1“物-场”模型型的基本本概念物质（Substance）:一切物体体，如水水、空气气、人等等系统的层层级性•单元素－－螺钉、、别针、、杯子•复杂系统统－汽车车、太空空船、大大型计算算机状态的多多样性•典型的物物理状态态－气体体液体和和固体真真空等离离子体、、、、…•中间态和和化合态态－气溶溶胶、液液溶胶、、固溶胶胶、泡沫沫、粉末末、凝胶胶体、多多孔物质质…材料的特特殊性•热性质、、电性质质、磁性性质、光光学性质质…“物-场”模型型的基本本概念场(Field)：两个物物质之间间的相互互作用。。如：磁磁场、电电场、热热场等。。基本物理理场重力场、、电磁场场、强作作用场、、弱作用用场其它的相相互作用用机械场声声场热场场化学场场电场磁磁场电磁磁场放射射场、生物场场、嗅觉觉场…物-场模型的的符号系系统物质（Substance）：S：S1、S2、S3…场（Field）：F：F1、F2、F3…关系符号号模型一需需要的效效果没产产生，缺缺少原件件模型二模模型三个个原件都都在，但但效果不不足模型三模模型三个个元件都都在，但但产生有有害效果果标准解法法体系(76)标准解法法体系(76)Class1:物场模型型的构建建与毁坏坏------（2个子级，，13个标准解解）Class2:增强物场场模型------（4个子级，，23个标准解解）Class3:向超系统统或微级级系统跃跃迁------（2个子级，，6个标准解解）Class4:检测和测测量问题题------（5个子级，，17个标准解解）Class5:标准解法法的应用用标准------（5个子级，，17个标准解解）CLASS1物场模型型的构建建与破坏坏1.1物场模型型的构建建1.1.1构建物场场模型初始状态态：现有的系系统不完完整，已已有的对对象无法法实现需需要的变变化或功功能约束条件件：没有任何何引入新新物质或或场的限限制解法：引入缺失失的元素素，构建建完整的的物场模模型来解解决1.1.2内部复杂杂的物场场模型初始状态态:现有的系系统完整整，但是是已有的的对象无无法实现现需要的的变化或或功能约束条件件：对引入物物质和场场没有限限制解法：永久或临临时向物物质内部部引入添添加物1.2物场模型型的破坏坏1.2.1便宜和廉廉价的物物质1.2.2S1或S2的变形1.2.3超系统的的物质1.2.4引入F2抵消有害害作用Class2:增强物场场模型2.1转变为复复杂物场场模型2.2增强物场场模型2.3通过频率率协调来来增强2.4铁磁场模模型Class3:向超系统统或微级级系统跃跃迁3.1向超系统统跃迁3.1.1向双系统统/多系统转转化3.1.2增大系统统间的差差异3.1.4双系统和和多系统统的简化化3.1.5整体与局局部具有有相反的的性质3.2向微观级级系统跃跃迁Class4:检测和测测量问题题4.1间接测量量4.2建立测量量的物场场模型Class5:标准解法法的应用用标准5.1引入物质质5.2引入场5.3相变5.4应用物理理效应现现象的特特性55根据实验验的标准准解法物场分析析实例油烟机产产品创新新设计图是一种种欧式吸吸油烟机机的结构构示意图图，油烟烟由风机机提供的的离心力力经油网网吸进来来，从上上面的排排烟管排排出去。。风机部部分是吸吸油烟机机的核心心部件，，决定吸吸油烟机机的风量量、风压压、工作作效率等等整体性性能，同同时油烟烟气体在在风机高高速运转转过程中中产生空空气动力力噪声，，使人感感到不适适。现应应用物质质-场模型分分析法分分析并求求解该问问题。总功能定定义定义油烟烟机的总总功能为为“吸走走油烟””。5.2功能分解解油烟机的的总功能能可以分分解为““过滤油油烟”，，“吸入入油烟””，“排排出油烟烟”三个个分功能能，其中中主要功功能是““吸排油油烟”。。在“吸排排油烟””的物质质-场模型中中，S=油烟，S=风机，F=机械能，，用符号号系统表表示该功功能模型型该模型表表明，在在完成有有用功能能“吸排排油烟””的同时，，又产生生了有害害功能““振动噪噪声”。。标准解分分析在TRIZ的76个标准解解中选择择适用于于该特定定问题的的标准解解，由于于此问题题中同时时存在有有用及有有害功能能，可应应用第一一类标准准解的1.2““消除或抵抵消有害害作用””来解决决问题。。结合吸吸油烟机机实际结结构特点点，可以以选择标标准解1.2.2（NO.10）和1.2.3（NO.11）。标准解1.2.2（NO.10）：当前前设计中中同时存存在有用用和有害害作用，，但是不不能添加加新的物物质。通通过修改改S或S消除有害作用用。标准解1.2.3（NO.11）：有害作用用是由一个场场引起的，引引入要素S吸收有害效应应。解决方案根据上述两个个标准解，分分别得到如下下两种改进方方案：方案1：修改S=风机。吸油烟机用风风机为多翼离离心风机，也也叫鼠笼式离离心风机，主主要包括集流流器、叶轮、、蜗壳三大部部件。集流器器的作用是保保证气流均匀匀的进入叶轮轮进口截面，，以降低流动动损失和提高高叶轮的效率率。气流由集集流器进入叶叶轮时，在集集流器背部形形成一个涡流流区，进口物物流区域往往往影响到叶轮轮中前盘附近近气流的流动动状况，对风风机性能的影影响不容忽视视。集流器的的结构型式、、位置型式都都会对风机性性能有很大影影响。多翼叶叶轮时风机中中是旋转部件件，对风机中中能量的传递递起着主要作作用。由于多多翼叶轮相对对宽度较大，，使得在叶轮轮进口处气流流沿轴向分布布不均匀，易易形成大涡流流区，是风机机损失以及噪噪声的一个主主要来源。叶叶轮的结构参参数主要有出出口安放角、、进口安放角角、叶片数、、翼型、叶轮轮宽度等。蜗蜗壳是离心式式风机中的一一个重要部件件，它起着导导流与扩压的的作用，蜗壳壳的形状直接接影响内部气气体的流动性性能，对多翼翼离心风机的的效率、噪声声有着重要的的意义。其中中的蜗舌部分分是整个蜗壳壳设计中的重重点，蜗舌的的形状是影响响风机噪声的的重要因素，，包括蜗舌的的圆弧半径、、蜗舌包角以以及蜗舌间隙隙等设计参数数。方案2：引入S=消声装置或吸吸声材料。在风机的进出出口处或排烟烟管内加装消消声装置或吸吸声材料。如如蜗舌消声器器、1/4波长共振器、、Helmholtz消声器、微穿穿孔板消声器器等。方案评价上述两种设计计方案均有其其特点，可以以从可靠性、、结构复杂性性、可实现难难易程度几个个评价指标综综合比较，以以确定最优设设计方案。方案1：改进风机结结构属于对振振动噪声进行行主动控制，，从根本上降降低振动噪声声，成本相对对较高，但一一劳永逸，效效果好。方案2：引入消声装装置或吸声材材料属于对振振动噪声进行行被动控制，，成本相对较较低，但可靠靠性差。作为产品设计计人员，应该该考虑从根本本上解决问题题，因此认为为方案1为最终设计方方案。再根据据具体的分析析计算，优化化影响风机性性能各设计参参数，得到最最终的改进吸吸油烟机产品品。ARIZ算法ARIZ简介ARIZ流程实例分析ARIZ简介ARIZ———通过一系列的的步骤和顺序序，依次应用用TRIZ的各个工具，，分析和解决决问题的方法法ARIZ的每一步都给给出了确定的的描述方式和和模板使用ARIZ时，记录下解解决过程中产产生的所有想想法和思路ARIZ适于解决至少少经过了80小时分析而未未解决的问题题ARIZ是一种思考的的工具，而不不能替代思考考……——AltshullerARIZ流程1.分析现有问题题2.分析问题模型型3.定义理想化的的最终结果和和物理矛盾4.调用物场资源源5.运用信息库6.改变或替换问问题7.分析已得到的的方案8.应用已有的方方案9.分析问题解决决的整体流程程分析现有问题题目的：将最初初模糊的问题题精确描述，，并建立起清清晰的简化的的问题模型1.1描述最小问题题12定义矛盾组件件对1.3画出技术矛盾盾示意图1.4选取主要的技技术矛盾1.5激化矛盾1.6引入X元件1.7应用标准解分析问题模型型目的：分析已已有的资源定义操作区域域定义操作时间间寻找物场资源源定义理想化的的最终结果（（IFR）和物理矛盾盾目的：描述IFR，并确定妨碍碍达到IFR的物理矛盾不是每次都能能达到IFR，但是IFR能给我们指明明更好答案的的方向3.1描述理想化的的最终结果1（IFR1）3.2强化IFR13.3描述宏观的物物理矛盾3.4描述微观的物物理矛盾3.5描述理想化的的最终结果（（IFR2）3.6运用标准解调用物场资源源目的：增加可用SFR数量，例如派派生的资源继续寻找解决决方案4.1运用小人法4.2运用IFR法4.3运用物质跟物物质组合后的的资源4.4运用虚空或虚虚空与物质的的组合4.5运用派生资源源4.6运用电场4.7运用场和对场场敏感的物质质5.运用信息库目的：运用TRIZ知识库，寻找找解决问题的的直接方法Step5.1运用标准解Step5.2运用类似问题题的方案Step53运用分离方法法解决物理矛矛盾Step5.4运用自然现象象或效应解决决物理矛盾6.改变或替换问问题目的：解决复复杂问题的过过程就是不断断修正问题描描述的过程Step6.1如果问题已解解决，将技术术方案转换为为一个实际方方案Step6.2如果问题没有有解决，看是是否Step1.1问题没有被彻彻底地分解若没有，将问问题分解为几几个子问题Step6.3如果问题仍未未解决，将Step1.4中的问题定义义为技术矛盾盾的另一方面面Step6.4如果问题仍未未解决，回到到Step1.1，重新定义最最小问题7.分析已得到的的方案目的：检查得得到方案的质质量Step7.1检查得到的方方案Step7.2初步评价得到到的方案Step7.3通过专利搜索索检查方案的的新颖性Step7.4预估应用方案案时产生的子子问题8.应用已有的方方案目的：尽可能能多地运用得得到的解决方方案，增加其其价值Step8.1确定已改变系系统的超系统统应如何改变变Step8.2检查已改变的的系统或超系系统是否能以以一种新的方方式应用Step8.3应用已得到的的解决方案解解决其它问题题9.分析问题解决决的整体流程程目的：ARIZ解决每一个问问题都能挖掘掘人的创新潜潜能，但是要要善于总结、、分析、提高高Step9.1将问题解决的的实际流程和和ARIZ的理论流程做做对比若有有偏差，需说说明Step9.2将得到的解决决方案与TRIZ知识库做对比比若知识库中中没有该解决决方案，需将将其加入到知知识库中系统功能分析析系统思考系统思维：是是把研究对象象作为系统，，从系统的部部分与部分、、系统与环境境的的相互联联系、相互作作用中综合地地考察研究对对象的思维过