TRIZ基础和技术系统

TRIZ基础和技术系统现在是1页\一共有58页\编辑于星期一2“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。2TRIZ理论的由来及基本思想传统创新方法的特点：1）更多依赖于心理因素，具有很大的无序性、随机性和偶然性。2）运用于简单创新问题、不能揭示问题的矛盾。3）适用于可能解不多于10个到20个的简单创新问题。现在是2页\一共有58页\编辑于星期一3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法理论概念：资源的发现描述发明级别划分技术进化模式理想化工具及模型技术系统中的矛盾39个通用工程参数40条发明创新原理物–场分析模型76个标准解效应知识库ARIZ算法3TRIZ理论的由来及基本思想现在是3页\一共有58页\编辑于星期一4TRIZ的产生与发展革命性成果之一：不同行业中的问题，采用了相同的解决方法从专利中总结出最常用的原理和方法39个通用工程参数40条发明原理分离原理物质-场模型76个标准解知识库效应库ARIZ现在是4页\一共有58页\编辑于星期一5革命性成果之二：发现了技术系统的进化趋势系统/产品是按照一定规律在发展的TRIZ的产生与发展现在是5页\一共有58页\编辑于星期一6冷战时期，TRIZ的应用主要在前苏联。（1）80座城市的100所TRIZ学校，20世纪80年代超过500所。学生的成绩以完成各级发明水平的毕业论文作为考核标准。（2）前苏联在设计部门要求所配备的设计工程师和TRIZ工程师的比例为7∶1。（3）凡担任经济、科技领导职务者必须先获得发明教育文凭。前苏联在20世纪70年代中期专利申请量和批准量跃居世界第二，在冷战时期保持了对美国的军事力量平衡。TRIZ的产生与发展现在是6页\一共有58页\编辑于星期一7苏联解体后，TRIZ在世界范围内广泛传播。波音、通用、克莱斯勒、摩托罗拉等公司的应用情况表明，TRIZ可提高发明的成功率，缩短发明周期。（1）福特汽车应用TRIZ解决汽车推力轴承在大负荷出现偏移的问题。（2）1999年，克莱斯勒应用TRIZ的经济效益为1.5亿美元。（3）波音应用TRIZ将波音767改装成空中加油机。（4）美国供应商协会向美国企业推荐TRIZ、QFD、田口法。TRIZ的产生与发展现在是7页\一共有58页\编辑于星期一8（1）发明级别的划分依据发明专利对科学的贡献程度、技术的应用范围及为社会带来的经济效益等把发明专利划分为五级：最小发明问题：在本领域内正常的设计小型发明问题：解决一个技术问题时，对现有系统某一个组件进行改进中型发明问题：对系统的若干个组件进行改进大型发明问题：采用全新的原理完成对现有系统基本功能的创新重大发明问题：用最新的科学原理，导致一种全新系统的发明、发现发明级别与TRIZ的适用范围现在是8页\一共有58页\编辑于星期一9（1）发明级别的划分发明的级别创新的程度占人类发明总数的比例（%）知识来源参考解的数量一明确的结果32个人的知识1-10二局部的改进45行业内的知识10-100三根本的改进18跨行业的知识100-1000四全新的概念4跨学科的知识1000-10000五重大的发现<1最新产生的知识10000-100000发明级别与TRIZ的适用范围现在是9页\一共有58页\编辑于星期一10（2）划分发明级别的意义发明级别越高，完成该发明所需的知识和资源就越多随着社会的发展、人类的进步、科技水平的提高，已有发明的级别也会随着时间的变化不断降低对于某种核心技术，按照一定的方法论对该核心技术的所有专利按照年份、发明级别和数量可以绘制其“S-曲线”，对于产品研发和技术预测具有重要意义人们所面临的95%的问题，都可以利用已有的某学科内的知识体系来解决当遇到技术难题时，不仅要在本专业内寻找答案，也应当向专业外扩展发明级别与TRIZ的适用范围现在是10页\一共有58页\编辑于星期一11（3）TRIZ的适用范围TRIZ是在总结二、三、四级发明专利基础上，归纳、总结出来的。TRIZ通常不解决技术领域以外的问题TRIZ不解决技术领域中的五级发明问题TRIZ不同于专业科技书籍，不讲与创新思维无关的技术规律TRIZ不同于头脑风暴，不讲与技术规律无关的思维问题发明级别与TRIZ的适用范围现在是11页\一共有58页\编辑于星期一121、TRIZ的基本观点（1）技术系统进化过程不是随机的，而是有客观规律可以遵循，这种规律在不同领域反复出现：（2）在解决发明问题的实践中，人们遇到的各种矛盾以及相应的解决方案总是重复出现；（3）用来彻底而不是折中解决技术矛盾的创新原理与方法，其数量并不多，一般科技人员都可以学习、掌握；（4）解决本领域技术问题的最有效的原理和方法，往往来自其他领域的科学知识。TRIZ的理论体系现在是12页\一共有58页\编辑于星期一1313关于发明问题的“多与不多”发明问题是无限多的，而发明等级是不多的；发明问题是无限多的，而矛盾（冲突）的类型比较而言是不多的；发明就是克服矛盾，而克服矛盾的原理也是不多的。TRIZ的理论体系现在是13页\一共有58页\编辑于星期一142、TRIZ的核心思想现代TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面：1、无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式2、各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力3、技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能TRIZ的理论体系现在是14页\一共有58页\编辑于星期一15发明问题解决算法ARIZ专利分析自然科学系统科学思维科学物质-场问题标准解系统知识使能问题知识效应库技术矛盾创新原理物质-场分析物理矛盾分离方法系统分析矛盾分析资源分析技术系统/技术过程矛盾资源理想化最终结果技术系统进化法则辩证法+系统论+认识论创新思维培养TRIZ的理论体系3、TRIZ理论体系体系模型现在是15页\一共有58页\编辑于星期一16TRIZ理论体系及创新方法简化模型可用：一种思想——最终理想解一组法则——技术系统进化法则四个工具——物理冲突与分离方法技术冲突与发明原理物场分析与标准解

Howto模型与知识库一种算法——发明问题解决理论（ARIZ）TRIZ的理论体系3、TRIZ理论体系现在是16页\一共有58页\编辑于星期一17（1）最终理想解（IFR）TRIZ的理论体系—最终理想解3、TRIZ理论体系现在是17页\一共有58页\编辑于星期一18（2）技术系统技术系统：由相互联系的元件所组成的、以实现某种功能或职能的事物的集合。子系统：更细化的、可以实现各种基本功能的组成部分，称为技术系统的子系统。超系统：技术系统之外的系统或系统的组成部分，往往是指技术系统所隶属的外部环境。TRIZ的理论体系—技术系统3、TRIZ理论体系现在是18页\一共有58页\编辑于星期一19（2）技术系统TRIZ的理论体系—技术系统现在是19页\一共有58页\编辑于星期一20(3)技术系统进化的S曲线TRIZ的理论体系—S曲线现在是20页\一共有58页\编辑于星期一21婴儿期TRIZ的理论体系—S曲线现在是21页\一共有58页\编辑于星期一22成长期TRIZ的理论体系—S曲线现在是22页\一共有58页\编辑于星期一23成熟期TRIZ的理论体系—S曲线现在是23页\一共有58页\编辑于星期一24衰退期TRIZ的理论体系—S曲线现在是24页\一共有58页\编辑于星期一25、当一个技术系统的进化完成4个阶段后，会出现一个新的技术系统来替代它，如此不断替代。TRIZ的理论体系—S曲线婴儿期衰退期成长期现在是25页\一共有58页\编辑于星期一26

新产品模式

下一代产品能工作能正确工作最大性能最大功效最佳可靠性最低成本过时技术时间主要参数研发极限例：电子管计算机→晶体管算计→大规模集成电路计算机→量子计算机TRIZ的理论体系—S曲线现在是26页\一共有58页\编辑于星期一27通过性能参数随时间变化的规律，可以准确地予测产品和技术所处的生命周期阶段。专利数量利润性能参数发明级别婴儿期时间成长期衰退期成熟期S-曲线对应的专利数量、发明级别和利润曲线TRIZ的理论体系—S曲线现在是27页\一共有58页\编辑于星期一28S曲线的作用评估系统现有技术的成熟度预测新一代产品进化的方向帮助企业决策者做出正确的研发与引进决策TRIZ的理论体系—S曲线现在是28页\一共有58页\编辑于星期一29（4）技术系统进化法则（经典TRIZ）完备性法则能量传递法则动态性进化法则提高理想度法则子系统不均衡进化法则向超系统进化法则向微观系统进化法则协调性进化法则TRIZ的理论体系—进化法则3、TRIZ理论体系现在是29页\一共有58页\编辑于星期一30一个完整的技术系统必须包含四个部分：

动力装置，传输装置，执行装置，控制装置完备性法则TRIZ的理论体系—进化法则现在是30页\一共有58页\编辑于星期一31执行装置对系统作用对象实施功能，常称为“工具”传输装置把能量或场传递给执行装置动力装置从能量源获取能量，转化为系统所需的能源控制装置控制其他组件如何协调，以实现功能完备性法则TRIZ的理论体系—进化法则现在是31页\一共有58页\编辑于星期一32完备性进化实例完成“运输货物”这一功能的技术系统由以下四个部分组成：TRIZ的理论体系—进化法则现在是32页\一共有58页\编辑于星期一33技术系统实现功能的必要条件：能量必须能够从能量源流向技术系统的所有元件；技术系统的进化应该沿着使能量流动路径缩短的方向发展，以减少能量损失；如果某个元件接收不到能量，就不能发挥作用，这会影响到技术系统的整体功能实例：多米诺骨牌能量传递法则TRIZ的理论体系—进化法则现在是33页\一共有58页\编辑于星期一34减少能量损失的几个途径：缩短能量传递路径，减少传递过程中的能量损失；最好用一种能量（或场）贯穿于系统的整个工作过程，减少能量形式的转换导致的能量损失；如果系统组件可以更换，那么将不易控制的场更换为容易控制的场•

机械场—声场—热场—化学场—电场—磁场/电磁场能量传递法则TRIZ的理论体系—进化法则现在是34页\一共有58页\编辑于星期一35蒸汽机车能量利用率5~15%内燃机车能量利用率30~50%电力机车能量利用率65~85%能量传递法则案例：火车TRIZ的理论体系—进化法则现在是35页\一共有58页\编辑于星期一36协调性法则技术系统的进化，沿着整个系统的各个子系统互相更协调，与超系统更协调的方向发展实例：积木玩具风景区的建筑TRIZ的理论体系—进化法则协调性法则的进化路线1）形状协调2）频率协调3）材料协调现在是36页\一共有58页\编辑于星期一37形状协调各子系统之间，以及子系统与超系统的形状要相互协调实例协调性法则TRIZ的理论体系—进化法则现在是37页\一共有58页\编辑于星期一38例：人体工学设计-与超系统形状协调符合人体工学的手杖符合人体工学的键盘、鼠标形状协调进化路线①相同形状自兼容形状兼容形状特殊形状协调性法则TRIZ的理论体系—进化法则现在是38页\一共有58页\编辑于星期一39实例：球鼻形船首使船体与船鼻分别形成的波浪的波峰与波谷，它们相遇而相互抵消形状协调进化路线①相同形状自兼容形状兼容形状特殊形状协调性法则TRIZ的理论体系—进化法则现在是39页\一共有58页\编辑于星期一40形状协调进化路线②——表面形状的进化光滑表面肋状突起针点状粗糙表面可制热表面（带电阻丝）平滑表面带有突起的表面粗糙表面带有活性物质的表面TRIZ的理论体系—进化法则现在是40页\一共有58页\编辑于星期一41形状协调进化路线③——内部结构的进化实心的缓冲器中空的缓冲器蜂窝装结构毛细结构带有气囊的保险杠实心的物体物体内部中空内部多孔结构毛细结构动态内部结构TRIZ的理论体系—进化法则现在是41页\一共有58页\编辑于星期一42频率协调频率协调进化路线①——单个物体连续运动脉冲周期性作用增加频率共振TRIZ的理论体系—进化法则现在是42页\一共有58页\编辑于星期一43材料协调材料协调进化路线人工心脏捐赠心脏克隆心脏实例：人工心脏相同材料相似材料惰性材料可变特性的材料相反特性的材料TRIZ的理论体系—进化法则现在是43页\一共有58页\编辑于星期一44提高理想度法则=

（Σ有用功能）（Σ成本+Σ有害功能）理想度发明与创新就是为了创造高度理想化系统获得最终理想结果（Ideal

FinalResults

IFR）

IFR

：系统只具有有用功能，而无成本或有害功能提高理想度法则是指：技术系统是沿着提高其理想度，向最理想系统的方向进化。提高理想度法则代表着所有技术系统进化法则的最终方向：系统的质量、尺寸、能量消耗实现的功能数量0

∞TRIZ的理论体系—进化法则现在是44页\一共有58页\编辑于星期一45提高理想度法则代表着所有技术系统进化法则的最终方向。最理想的技术系统应该是：就是“功能俱全，结构消失”。它反映一个实际技术系统对IFR的近似程度。提高理想度法则使所有其他进化法则的基础。是技术系统进化的最基本法则；而其他法则则揭示了提高技术系统理想度的具体方法。提高理想度法则提供理想度可以从以下4个方向予以考虑：1）增加系统的功能；2）传输尽可能多的功能到工作元件上；3）将一些系统功能移转到超系统或外部环境中；4）利用内部或外部已存在的可利用资源。TRIZ的理论体系—进化法则现在是45页\一共有58页\编辑于星期一46简化低价值组件的路线离散安置仪表组合图线显示挡风玻璃显示实例：汽车仪表盘完整的系统去掉部分组件部分简化的系统完全简化的系统提高理想度法则TRIZ的理论体系—进化法则现在是46页\一共有58页\编辑于星期一47技术系统的进化应该沿着结构柔性、可移动性、可控性增加的方向发展，以适应环境状况或执行方式的变化掌握动态进化法则，有助于提高技术系统的高度适应性动态法则包括3个子法则1）柔性进化2）可移动性进化3）可控性进化动态性进化法则TRIZ的理论体系—进化法则现在是47页\一共有58页\编辑于星期一48结构柔性进化路线TRIZ的理论体系—进化法则现在是48页\一共有58页\编辑于星期一49技术系统向移动性增强的方向进化可移动性进化的路线不可动系统部分可动系统高度可动系统整体可动系统TRIZ的理论体系—进化法则现在是49页\一共有58页\编辑于星期一50可控性进化路线直接控制间接控制反馈控制自动控制TRIZ的理论体系—进化法则现在是50页\一共有58页\编辑于星期一51技术系统由多个实现各自功能的子系统（元件）组成，每个子系统及子系统间的进化都存在着不平衡。1）每个子系统都是沿着自己的S曲线进化的；2）不同的子系统将依据自己的时间进度进化；3）不同的子系统在不同的时间到达自己的极限，这将导致子系统间矛盾的出现；4）整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的即最不理想的子系统（木桶原理）。5）需要考虑系统的持续改进来消除矛盾。子系统不均衡进化法则TRIZ的理论体系—进化法则现在是51页\一共有58页\编辑于星期一52掌握了子系统的不均衡进化法则，可以帮助我们及时发现并改进系统中最不理想的子系统，从而提升整个系统的进化阶段。通常设计人员容易犯的错误是花费精力专注于系统中已经比较理想的重要子系统，而忽略了木桶效应中的短板，结果导致系统的发展缓慢。比如，飞机设计中，曾经出现过单方面专注于飞机发动机，而轻视了空气动力学的制约影响，导致飞机整体性能的提升比较缓慢。子系统的不均衡进化法则使用注意：一条锁链，最脆弱的一环决定其强度；一只木桶，最短的一片决定其容量；一个人，素质最差的一面决定其发展潜力；TRIZ的理论体系—进化法则现在是52页\一共有58页\编辑于星期一53子系统不均衡进化法则案例18世纪中期