技术创新方法与triz

专利信息辅助创新方法TRIZ理论方法、应用案例课程大纲1.技术创新简述(10min)概念、思维、障碍、方法2.TRIZ理论简介(30min)总体概念、理想度、发明等级、解决问题的流程、工程参数、发明原理、矛盾矩阵、技术进化法则3.创新方法研究(40min)风电技术知识加工研究奥运火炬技术方案研究1.技术创新简述概念、思维、障碍、方法技术创新概念美籍经济学家熊彼特在1912年出版的《经济发展概论》中提出：创新是指把一种新的生产要素和生产条件的“新结合”引入生产体系。它包括五种情况：引入一种新产品，引入一种新的生产方法，开辟一个新的市场，获得原材料或半成品的一种新的供应来源。熊彼特的创新概念包含技术性变化的创新及非技术性变化的组织创新。在NSF报告《1976年：科学指示器》中，将创新定义为“技术创新是将新的或改进的产品、过程或服务引入市场。弗里曼(cFreeman)

1982年的《工业创新经济学》中，技术创新就是指新产品、新过程、新系统和新服务的首次商业性转化。技术创新是一项特殊的实践创新活动，除承载着创新本质固有的内涵(主体性，新颖性，价值性，创造性，风险性，收益性，资产性，阶段性，周期性)TR(技术路线)QFD(质量功能展开)TRIZ(CreativeProblemSolving)K.J./BrainStormingTechnologyTree实验设计集成分析PPM(产品项目平衡管理)研究产品市场开发R&DR&BD定性定量MDS(产品数据系统)第四代R&D(R&BD)6创新思维是技术创新取得突破性、革命性进展的先决条件，是一切科学研究的起点，且始终贯穿于技术创新的全过程，是创新的灵魂。创新思维就是反映事物本质属性和内、外在有机联系，并能引导与促进创新的心理活动。创新思维的目标：“能够成为什么”、“还能更好吗?”、“如何开辟一条往前的路”。

技术创新思维7技术创新思维方法非逻辑思维逻辑思维技术创新思维方法分离思维动态思维发散思维创造思维多维思维全息思维组合思维收敛思维形象思维灵感思维系统分析思维系统综合思维抽象思维逆向思维辩证思维超前思维直觉思维横向思维序列思维联想思维幻想思维纵向思维以上思维方法来自《科学技术方法大辞典》等创新想法的产生机制创新想法的成熟度可能的解决方案或创新想法的复杂度与其他产品/技术的类比性参与者数量参与者要求时间实施成本123456781头脑风暴自由联想，不予批评初始建议低高10-12低20-40Min.非常低2书面头脑风暴自由联想，不予批评初始建议低高6低30Min.非常低3SIL协同自由联想中-高中中-高6-8中-高2-3H低4TILMAG（德国Battelle研究所）变换矩阵，在协作形成和寻找共同点的理想解决方案元素高

高低>1(ideal5-7)高1天至数周高5Synektik（WilliamGordon）创新想法的异化和类比具有建设性的解决方案高低5-7高

–非常高1天至数周高

–非常高7形态箱组合所有可能替代的参数相对完整的概念模式高

（适用于技术复杂的问题）低1-10高

–非常高(具有专业知识)几个小时到几天高8功能分析组合所有可能的功能替代相对完整的概念模式高低1-10高

–非常高几个小时到几天高9属性列表变更以前的属性初始建议低较高>1低

–中几个小时很低10序列形态结合所有可能的替代参数相对完整的概念模式高度复杂问题低1-10高

–非常高几个小时到几天高11功能组合合并独立的功能初始建议中等复杂高1低

–中几个小时很低12KJ-Method8领域问题分析低低低>1高1至数天低13问题分析问题分析低/中中-高低>1高1至数天中14TRIZ构建矛盾，避免妥协完整的问题解决方案高高5-8高–非常高1天至数周高–非常高81.5技术创新方法——对比2.TRIZ理论简介总体概念、理想度、解决问题的流程、发明原理等TRIZ的创始人——天才少年阿奇舒勒根里奇·阿奇舒勒，1926年10月15日出生于前苏联14岁时就获得了首个专利证书，专利作品是水下呼吸器。15岁时，他制作了一条船，船上装有使用碳化物作燃料的喷气发动机。从1946年开始，经过研究成千上万的专利，发现了发明背后存在的模式并形成TRIZ理论的原始基础。为了验证这些理论，相继做出了多项发明。比如：排雷装置获得苏联发明竞赛的一等奖、发明船上的火箭引擎、无法移动潜水艇的逃生方法等多项发明被列为军事机密，阿奇舒勒也因此被安排到海军专利局工作。1950年，阿奇舒勒被指控利用发明技术进行阴谋破坏。TRIZ理论的形成1969年，阿奇舒勒出版了他的新作《发明大全》。在这本书中，提供了40个创新原则——第一套解决复杂发明问题的完整法则。1970年——在阿塞拜疆设立了世界上的第一个TRIZ学习中心。在80年代的时候超过了500所。1973年——“物场分析”引入到了解决发明问题的实践中。1975年——提出解决发明问题的标准解法。1989年——成立苏联萃智协会，由阿奇舒勒出任主席。TRIZ理论的认识论基础根里奇•阿奇舒勒研究发现，发明专利虽数目庞大，但有一个共同点，就是应用了数目不多的一般性原理；像社会系统一样，技术系统可以通过解决矛盾而得到发展，真正的创新是解决矛盾，妥协的解决方案最多只能算优化；技术系统的进化遵循一定的模式和规律，技术系统的发展是可预测的。阿奇舒勒以这3个基本认识为出发点，根据辩证法、认识论和系统论的思想，总结出了技术系统进化法则和构建在基本原理基础上的求解发明问题的技术、方法和工具体系，创立了TRIZ。TRIZ理论基本概念进化－揭示了技术系统发展的本质功能－揭示了技术系统存在的目的矛盾－揭示了技术问题的本质－“TRIZ不接受折中，而是消除矛盾，实现最终理想解”这是TRIZ的核心理念之一理想度－揭示了技术系统进化的本质资源－解决技术问题的“材料”系统－确定了观察技术系统的角度TRIZ方法与工具体系基本概念创新思维方法分析工具问题求解工具解决发明问题的通用程序功能矛盾资源理想度系统九宫格法小矮人法STC法矛盾矩阵76个标准解分离方法科学效应库解决发明问题程序（ARIZ）40个发明原理标准解系统根本原因分析功能分析资源分析价值分析进化理想解发明等级

结合工学领域知识和技术解决的发明.

利用相应产业范围外的知识.

尝试次数

:100~1,0001等级:传统的解决方法(32%)2等级:范例范围内的小发明(45%)3等级:技术范畴内的实质性的发明(19%)4等级:技术范畴以外的发明(4%)5等级:发现新概念(1%)

稍微想想就能解决.(不是找到矛盾解决的)

领域内易知的解决方法没有实质性变化的小的改善

尝试次数

:1~10

缩减内部系统固有矛盾.

原有系统的改善,折中方案.

利用产业范围内相应领域专业知识.

尝试次数

:10~100

使用其他领域的科学.

新的设计.

使用以往该领域内不为人知的物理效果和现象.

尝试次数

:1000~10,000

解决方法存在于同时代科学知识范围外的

发现新的原理并解决尝试次数

:10,000~100,000以上.1616特定解答

确定方案特定问题分析原因TRIZ标准问题应用相关工具：引导表TRIZ标准解答寻找通解：创新原理评估TRIZ解决问题的基本思路TRIZ解决问题流程的概念模型方案

实现解

决

问

题

分析问题工程问题概念方案技术矛盾创新原理物场模型标准解法HOWTO模型知识库物理矛盾分离方法备选方案系统功能分析剪枝三轴分析法技术问题——概念方案定义技术系统(功能模型)识别最终理想解(IFR)对比现有系统和IFR

建立理想方程(Σuseful/Σharmful)识别系统级矛盾应用39工程参数分离原理矛盾矩阵解决方案识别子系统或超系统级的矛盾建立系统模型对比解决方案和现有系统的理想度与最终理想解对比完成是否解决问题技术矛盾参数B:C物理矛盾需要参数A

YesNoSubstance-Field(Su-Field)Algorithm解决问题的流程标准解领域解特定解以学识与经验建立可行的构想

思维、知识经验、工具TRIZ统合通解研发人员&领域专家寻找通解：发明原理、科学效应、76标准解答等TRIZ标准解答特定解答以TRIZ理论与方法建立可行的概念TRIZ标准解——领域解21经典矛盾矩阵表上的39个通用工程参数序号名称序号名称序号名称1.运动物体的质量2.静止物体的质量3.运动物体的长度4.静止物体的长度5.运动物体的面积6.静止物体的面积7.运动物体的体积8.静止物体的体积9.速度10.力11.应力或压力12.形状13.结构的稳定性

14.强度15.运动物体作用时间16.静止物体作用时间17.温度18.

明亮度19.运动物体的能量消耗

20.静止物体的能量消耗21.功率22.能量损失23.物质损失24.信息损失25.时间损失26.物质的数量27.可靠性28.测量准确度29.制造准确度30.来自外部作用于物体的有害因素（外来有害因素）31.物体产生的有害因素（有害的副作用）32.可制造性33.可操作性（使用方便性）34.可维修性（易维护性）35.适应性36.装置的复杂性37.控制的复杂性38.自动化程度39.生产率Qualities–Static&InMotion(6*2>12)Dimension,area,volume,weight,durability,energyPhysicalQualities(7)Shape,strength,speed,pressure,force,brightness,temperature,powerPerformanceQualitiesStability,reliability,controlcomplexity,systemcomplexityProductes(6)Easeofuse,easeofrepair,harmfulsidefx,harmfulfactors,measurementaccuracy,manufacturingaccuracyWastes(5)Time,effort,material,materialsused,informationProcessCharacteristics(8)Adaptability,manufacturability,productivity,,automation39个工程参数工程参数静态特性动态特性物理性质消耗运行特性产出静物重量静物长度静物面积静物体积能量作用时间运动物重量运动物长度运动物面积运动物体积能量作用时间力压力/应力温度光照度强度形状速度信息物质能量时间物件数量易用性可维修性制造精度测量精度可靠性有害因素敏感性功率可制造性生产率适应性有害因素系统复杂度操作复杂度自动化程度操作特性39个工程参数242003矩阵表上的48个通用工程参数序号名称序号名称序号名称1（1）运动物体的质量2（2）静止物体的质量3（3）运动物体的尺寸4（4）静止物体的尺寸5（5）运动物体的面积6（6）静止物体的面积7（7）运动物体的体积8（8）静止物体的体积9（12）形状10（26）物质的数量

11.信息的数量12（15）运动物体的耐久性（耐久时间）13（16）静止物体的耐久性（耐久时间）14（9）速度15（10）力16（19）运动物体消耗的能量.（能量消耗）17（20）静止物体的消耗能量（能量消耗）18（21）功率19（11）张力/压力（应力或压强）20（14）强度21（13）结构的稳定性22（17）温度23（18）明亮度（照度）24.运行效率.25（23）物质的浪费（损失）26（25）时间的浪费27（22）能量的浪费28（24）信息的遗漏29.噪音30.有害的散发31（31）有害的副作用（物体产生的有害因素）32（35）适应性33.兼容性/可连通性34（33）使用方便性（操作性）35（27）可靠性36（34）易维护性（维修性）37.安全性38.易受伤性39.美观40（30）外来有害因素（作用于物体有害因素）41（32）可制造性（制造性）42（29）制造的准确度（精度）43（38）自动化程度44（39）生产率45（36）装置的复杂性46.（37）控制的复杂性47.测量难度48（28）测量的准确度（精度）2003与1970矩阵表比较：■编码相同的；■编码有变动的；

■增加的发明原理编码252003版矛盾矩阵新增的9个工程参数11.信息的数量：一种（附属）系统的信息资源（资料）的数量。24.运行效率：涉及一个物体或系统的主要有用功能或相关功能29.噪音：涉及到物理噪音或噪音数据有关。例如标准、频率和音色等的参数30.有害的散发：一个系统或物体产生任何形式的污染物或向环境扩散。33.兼容性/可连通性：该个系统和其它系统能够联合的程度。37.安全性：系统或物体保护自己的能力，免受未获准的进入、使用、窃取或其它不利影响。38.易受伤性：一个物体或系统保护自己或它的用户不受危害的能力。一个物体或系统抵抗外部损坏的能力。39.美观：一个物体或系统的外观是否漂亮47.测量难度：测量工作复杂、昂贵、耗时，测量困难、精度高。40个发明原理1.Segmentation(分割)2.Takingout(抽取)3.LocalQuality(局部品质)4.Asymmetry(非对称性)5.Merging(组合)6.Universality(普遍性)7.Nesteddoll(嵌套)8.Anti-weight(配重)9.Preliminaryanti-action(事先的平衡动作)10.Preliminaryaction(事先动作)11.Beforehandcushioning(预先应急措施)12.Equipotentiality(等势原则)13.Theotherwayaround(逆向思维)14.Spheroidality(曲面化)15.Dynamics(动态性)16.Partialorexcessiveactions(不足或超额行动)17.Anotherdimension(维度变化)18.Mechanicalvibration(机械振动)19.Periodicaction(周期性动作)20.Continuityofusefulaction(有效动作连续性)21.Skipping(紧急行动)22.Blessingindisguise(変害为益)23.Feedback(回馈)24.Intermediary(调节器)25.Self-service(自我服务)26.Copying(复制)27.Cheapshort-living(一次性用品)28.Mechanicssubstitution(置换机械系统)29.Pneumaticsandhydraulics(气压或液压构造)30.Flexibleshellsandthinfilms(可挠性薄板或薄膜)31.Porousmaterials(使用多孔性材料)32.Colorchanges(改变颜色)33.Homogeneity(均质性)34.Discardingandrecovering(抛弃与再生)35.Parameterchanges(物理、化学状态变化)36.Phasetransitions(相变化)37.Thermalexpansion(热膨胀)38.Strongoxidants(使用强氧化剂)39.Inertatmosphere(惰性环境)40.Compositematerial(复合材料)40个发明原理Organize(6)Segmentation,merge,Abstraction(extractout),Nesting,Counterweight,AsymmetryCompose(7)LocalQuality,Universality,Homogenity,composites,Spheroids,thinfilms,CheapdisposablesPhysical(4)Porosity,AdditionalDimension,,ThermalExpansion,ColourChangesChemical(4)Oxidate–reduce,inertness,Transformstates,PhasetransitionInteractions(5)ReduceMechanicalMovement,BringFluidityEquipotence,dynamicity,vibrationProcess(9)Doitinreverse,++/--,continuedaction,repeatedaction,skipthrough,negativetopositivePriorCushioning,PriorActions,PriorCounterActionsService(5)Selfservice,intermediary,feedback,useandretrieve,cheapcopies2.740个发明原理40个发明原理组织组合类物理化学交互过程嵌套分割配重抽取非对称合并同质性柔性外壳/薄膜曲面化局部质量普遍性复合材料维度增加多孔性改变颜色热膨胀中介物状态改变惰性环境加速氧化相变逆向有效作用的连续化预先应急措施不足或超额作用自服务周期性动作反馈机械振动动态化等势变害为利废弃回收复制气体或液压服务预先反作用预先作用紧急行动廉价品替代机械系统的替代29新增的37个发明原理41减少单个零件重量、尺寸60导入第二个场42零部件分成重（大）与轻（小）61使工具适应于人43运用支撑62为增加强度变换形状44运输可变形状的物体63转换物体的微观结构45改变运输与存储工况64隔绝/绝缘46利用对抗平衡65对抗一种不希望的作用47导入一种储藏能量因素66改变一个不希望的作用48局部/部分预先作用67去除或修改有害源49集中能量68修改或替代系统50场的取代69增强或替代系统51建立比较的标准70并行恢复52保留某些信息供以后利用71部分/局部弱化有害影响53集成进化为多系统72掩盖缺陷54专门化73实施探测55减少分散74降低污染56补偿或利用损失75创造一种适合于预期磨损的形状57减少能量转移的阶段76减少人为误差58推迟作用77避开危险的作用59场的变换嵌套原理中国四代战机的矢量发动机涡扇发动机尾喷管的收敛-扩张，喷口各有16个调节片和封严片，随着喷口落压比的变化，靠气动力改变喷口的出口面积。机场行李传送带3.创新方法研究风电技术知识加工研究奥运火炬技术方案研究领域知识挖掘及辅助技术创新项目思路项目研究目标：针对企业技术创新中具体的技术问题，以相关专利信息为创新知识素材进行加工，抽取相应的知识（技术问题-解决方案对）、规则（方案-效果对）、规律（技术演进），并将这些知识结构化为本体库，结合自动问答技术为企业研发人员提供技术问题的自动解答服务。传统的检索：没有考虑事物间的联系（参照本体论，本研究的哲学思想基础是将技术知识领域视为概念及其联系）TRIZ的问题：1.通用解的原因？2.如何由通用解得到领域解研究目标的基础及具体研究方案领域选择与创新知识资料准备创新知识挖掘与加工标准、术语库技术创新知识体系加工、管理、共享服务平台基于专利信息的创新知识加工专利创新知识本体库技术创新规则及进化趋势提取技术问题解决方案本体库技术创新服务平台工作基础：已有成熟案例具体研究方案：收集专利信息及领域技术资料工作基础：WTM专利数据加工具体研究方案：针对该领域的中外专利及技术资料的特点制定加工标准和术语库工作基础：WTM专利数据标引系统具体研究方案：信息系统开发人员建立专利知识加工平台工作基础：WTM专利数据加工，及面向创新知识的加工具体研究方案：与企业研发人员结成知识加工小组，基于领域知识结构对专利进行标引和知识抽取12345678工作基础：项目成员研究具体研究方案：专业人员针对第4步的知识素材加工成本体工作基础：第5步的创新知识本体库具体研究方案：专业人员针对第4步的创新知识本体提炼技术问题解决方案，并建立系统化的解决方案本体库工作基础：第5、6步研究成果具体研究方案：专业人员针对第4、5步的本体库，结合专利引证分析，提炼总结技术创新规则及进化趋势工作基础：第5、6、7步研究成果具体研究方案：信息系统开发人员针对第5、6、7步的成果，结合自动问答技术和本体推理技术，为企业提供创新知识服务本体Ontology是共享概念模型的明确的形式化规范说明。“概念模型”：指Ontology是通过抽象出客观世界中一些现象的相关概念而得到的模型。“明确”：指Ontology所使用的概念及概念的约束都有明确的定义。

“形式化”：指Ontology是计算机可读的（即能被计算机处理）。

“共享”：指Ontology中体现的是共同认可的知识，反映的是相关领域中公认的概念集（即Ontology针对的是团体而非个体的共识）。

本体

Ontology的结构是一个五元组

O：={C,R,Hc,rel,AO}C：概念；R：关系；Hc：概念层次，例如HC（C1，C2）；rel：概念间的关系，

例如，rel（R）