创新方法普及课件

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企管信息部

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第一部分TRIZ

中的基本术语与工具2TRIZ中的基本术语子系统技术系统的组成部分超系统包含技术系统和与它有关的其它系统的更大的系统子系统系统超系统系统子系统超系统3“V+O”描述方式：功能=动作+对象（F=V+O）A对B的动作(动词)组件A组件B功能载体功能＝动作＋对象功能受体功能的定义4TRIZ中的基本术语最终理想解(IFR)理想度Ideality=有用功能有害功能+成本∞最少的资源实现最多的功能5技术矛盾技术矛盾，是指在技术系统中，当一个参数被改善时，另一个参数就变差的矛盾关系，如发动机功率增大，但耗油量升高，

——技术矛盾必涉及两个参数A与B，当A得到改善时，B变得更恶化620世纪40年代，华盛顿政府准备在塔科玛市建造一座跨海峡大桥…塔科玛大桥索塔缆索7改善减少材料减轻重量减小缆索拉力减小索塔对地基的压力恶化稳定性降低强度降低技术矛盾实例塔科玛大桥技术矛盾示例：为了减少材料的消耗，导致了强度的降低839个通用技术参数运动物体的重量强度可靠性静止物体的重量运动物体的作用时间测量精度运动物体的长度静止物体的作用时间制造精度静止物体的长度温度作用于物体的有害因素运动物体的面积照度物体产生的有害因素

静止物体的面积运动物体的能量消耗可制造性运动物体的体积静止物体的能量消耗操作流程的方便性静止物体的体积功率可维修性速度能量损失适应性及通用性力物质损失系统的复杂性应力或压强信息损失控制和测量的复杂性形状时间损失自动化程度稳定性物质的量生产率940个创新原理1分割11事先防范21减少有害作用的时间31多孔材料2抽取12等势22变害为利32改变颜色3局部质量13反向作用23反馈33同质性4增加不对称性14曲率增加24借助中介物34抛弃或再生5组合,合并15动态特性25自服务35物理化学参数变化6多用性16未达到或过度的作用26复制36相变7嵌套17一维变多维27廉价替代品37热膨胀8重量补偿18机械振动28机械系统替代38加速氧化9预先反作用19周期性动作29气压或液压结构39惰性环境10预先作用20有效作用的连续性30柔性壳体或薄膜40复合材料10A.把一个物体放入另一个物体，然后将这两个物体再放入第三个物体，依此类推；B.让某个物体穿过另一个物体的空腔。嵌套原理（No。7）11嵌套原理生活中的嵌套在书柜里的椅子爱国者推新款便携式音箱多层环保垃圾桶12嵌套原理线、面、体、螺旋嵌套13嵌套原理盾构嵌套式施工工艺14单元格中是解决相应技术矛盾所常用的创新原理的编号矛盾矩阵15物理矛盾物理矛盾，当系统向一个参数提出相反的两个方向的要求和变化时，就构成了物理矛盾，如系统要求温度既要高，又要低，手机的体积要小，屏幕又要大，物理矛盾只涉及一个参数。16物理矛盾技术矛盾同一参数，两个不同要求两个参数之间的矛盾技术矛盾与物理矛盾的比较17四大分离原理与40个发明原理的对应表空间分离时间分离条件分离个体与整体分离发明原理01分离02抽取03局部质量04非对称07嵌套13逆向思维17多维化24中介物26复制30柔性外壳或薄膜09预制反作用10预先作用11预先应急措施15动态性16不足或超额行动18振动19周期性动作20有效作用的持续性21减少有害作用29气动或液压结构34抛弃与再生37热膨胀01分割05组合06多功能性07嵌套08重量补偿13逆向思维14曲面化22变害为益23反馈25自服务27一次性用品33同质性35几何/物理/化学状态变化12等势28机械系统替代31多孔物质32改变颜色35几何/物理/化学状态变化36相变38强氧化39惰性和真空环境40复合材料18物-场模型用于分析並改进技术系统的功能技術系統的目的是实现功能。它的基本組成包括兩個物質(

S1、S2)和它們之間的作用力，称为场

(

F

)，场是产生作用力的能量。技术系统的功能模型可以用一个完整的物場三角形來表示。FS1S21976个标准解（部分）电场模型流变学系统转化，创建双、多系统向微观级转化应用拷贝从环境中获得添加物应用样本谐振应用进入物体的谐振分裂物质大量引入物质从环境中引入场放大输出场通过分解获得物质粒子通过结合获得物质粒子20

第二部分

TRIZ理论的主要内容21问题的关键——如何运用40个创新原理？对技术矛盾分析和抽象，需引入——矛盾矩阵一.技术矛盾分析与40

个创新原理22通用工程参数矩阵表全表23如何运用40个创新原理解决技术矛盾？

——类似于数学的方法

首先将特殊的问题归结为TRIZ的一般问题，应用TRIZ理论寻求合适的创新原理或标准解法，然后再演绎成初始的具体问题

40创新原则标准解法TRIZ问题特殊的问题与需求具体的解决方案矛盾矩阵表试错24案例1飞机发动机进气口的创新设计No。3运动物体的长度

VSNo。5运动物体的面积25、通用工程参数矩阵表应用案例飞机案查表避免恶化特性欲改进特性123453839运动物体的面积123运动物体的长度

15、17439、通用工程参数通用工程参数40个创新原理26查表得：

15

动态原则（动态法）×17多维法×4不对称法经分析前二法无合适方案，去掉。

“不对称法”启示人们，改变进气口圆形的对称形状，改为下部略扁的鱼口形

——产生创新设计27据不对称原理获创新方案28常用固定扳手案例229如果制造精度越高，工艺性则越差。从而确定了它们之间的技术冲突：试图改进的因素参数——No.31“物体产生的有害因素恶化的因素——No.29“制造精度”

31物体产生的有害因素vs29制造精度案例230、恶化特性改进特性12313839制造精度1229物体产生有害因素

04、1734、2639案例231得到4条推荐的发明原理：

04不对称

17一维变多维

34抛弃和再生

26复制对No.17一维变多维发明原理进行分析，如果扳手工作面进行多维改造，使与螺母侧面有大面积接触，而不只是棱角单点接触，问题就可解决。

该设计于1995年在美国获得了专利案例232

美国专利5406868扳手案例233案例3：防弹衣设计及改进增加防弹衣的厚度，但会降低防弹衣的舒适度和可操作性—

技术矛盾：运动物体的长度（尺寸）

VS

可操作性矛盾矩阵建议采用15动态性、29气压或液压结构、35物理或化学状态变化、04非对称性四个发明原理。应用非对称原理，将纤维由相互垂直方向的定向结构改变为非对称定向排列，每层以相对于第一层呈20-70度范围的不同角度旋转。防弹衣性能增强，重量减轻。34二.物理矛盾分析与分离原理TRIZ：为了降低解决问题的难度，往往首先应用分离原理来解决物理矛盾。空间分离时间分离条件分离整体与局部分离分离原理35四大分离原理、11个分离方法——1.矛盾特性的空间分离2.矛盾特性的时间分离3.将同类或异类系统与超系统结合4.将系统转换成为反系统,或将系统与反系统结合5.系统具有一种特性,其子系统有其相反的特性6.将系统转换到微观级系统7.系统中的状态交替变化8.系统由一种状态转换为另一种状态9.利用系统状态变化所伴随的现象10.以具有两种状态的物质代替具有一种状态的物质11.通过物理和化学的转换使物质状态转换物理矛盾的解决方法3612/18/202337交通问题1，在十字路口，汽车必须很快通过，又必须等待不通过，构成物理矛盾。

时间分离原理：设置红绿灯。

空间分离原理：建立交桥。交通问题2：在快车道上要建公交汽车停车站，但停车站影响交通，不要建停车站。

整体和部分分离原理：在快车道上以部分占用慢车道的方式建弧形公交停车港湾。交通问题3，道路上应有较多的汽车，但汽车太多交通阻塞。

基于条件的分离原理：规定单号车单日上街，双号车双日上街。分离原理应用实例37分离原理应用实例空间分离：测量海底时，将探测器与船体空间分离，用以防止干扰，提高测试精度时间分离：将飞机机翼设计成可调的活动机翼，以适应在飞行中各个时间段的不同要求条件分离：将水流条件分离，给予不同的射流速度和压力，即可获得“软”的或“硬”的不同用途的射流，用于洗澡按摩或用作加工手段或武器整体与局部分离：采用柔性生产线，以满足大众化和个性化市场需求的不同要求38案例问题:2008年初的雪灾,电线上堆积的冰棱和大雪压断了电线,甚至压倒了电杆和电线铁塔。能否设计技术方案,解决这个问题,避免类似悲剧的重现。39三．

物－场分析和76个标准解物质的种类——材料、工具、零件、人、环境场的种类——、机械、热、化学、电、磁40物-场

模型的四种类型1.不完整系统，三零件缺少部分2.有效完整系统。3.非有效完整系统，元件齐但效应未完全实现，或力度不足。4.有害完整系统。

——其中三种是问题模型需要的效果沒有发生：例如，炉壁沒有冷卻功能因而过热需要的效果不足：例如，炉壁过热，冷却功能不足产生有害的效果：例如，炉壁因生火而过热41案例问题:2008年初的雪灾,电线上堆积的冰棱和大雪压断了电线,甚至压倒了电杆和电线铁塔。能否设计技术方案,解决这个问题,避免类似悲剧的重现。42建立物场模型提取物场模型三要素：S2：雪和冰棱。F：在导线中有电流，交变电流会在导线周围产生电磁场。S1：缺少该元件。

结论：无法建立物场模型。43四．

功能和效应阿氏经过对250万件高水平专利的研究，将高难度的问题和所要实现的功能进行了归纳总结，提炼了30个常见的功能，并赋予一个功能代码。如——F1测量温度F2降低温度F3提高温度F4稳定温度F5探测物体的位移和运动

…………F30产生及加强化学变化44功能和效应清单及对应表功能代码实现的功能TRIZ推荐的科学效应和现象效应和现象序号F1测量温度热膨胀热双金属片珀耳帖效应汤姆逊效应……霍普金森效应Ｅ75Ｅ76Ｅ67Ｅ80……Ｅ55

F2降低温度一级相变二级相变焦耳-汤姆逊效应……Ｅ94Ｅ36Ｅ58……………………F10分解混合物在电的或磁场中分离电场磁场磁性液体惯性力

……Ｅ22Ｅ13Ｅ17Ｅ49……45功能和效应清单及对应表功能代码实现的功能TRIZ推荐的科学效应和现象效应和现象序号F13控制摩擦力约翰逊—拉别克效应振动低阻摩金属覆盖润滑油Ｅ96Ｅ98Ｅ21Ｅ59F15积蓄机械能与热能……………………F17移动物体与静止物体间的交互作用………………F30产生及加强化学变化弹性波共振驻波光谱放电……Ｅ19Ｅ47Ｅ99Ｅ50Ｅ42……46案例问题:2008年初的雪灾,电线上堆积的冰棱和大雪压断了电线,甚至压倒了电杆和电线铁塔。能否设计技术方案,解决这个问题,避免类似悲剧的重现。47利用效应库解决流程补充物S1，构成基本的物场模型查效应库,效应库6.6中有电磁效应（2）涡流效应：“冰箱中冰霜的解冻”继续查效应库,效应库8.4中有超越居里点一条:材料温度在居里温度以下有磁性，高于居里温度为顺磁结论需要寻找低与居里点的磁性材料。48

五．技术系统8大进化法则1.技术系统的S曲线进化（生命周期）法则2.提高理想度法则(最终理想解IFR概念)3.子系统的不均衡进化法则4.动态性和可控性进化法则5.增加集成度再进行简化法则（向超系统进化）6.子系统协调性进化法则7.向微观级和场的应用进化法则8.减少人工介入的进化法则（向自动化、智能化和自治化方向进化）

意义——技术与产品的发展，像生物体进化一样遵循着客观规律。49

时间性能

参数婴儿期成长期成熟期衰退期S-曲线50■

TRIZ给出的实现理想化目标的方法——

去除双重元件采用更综合的子系统去除辅助功能自我服务去除元件合并离散的子系统通过整体置换简化系统法则二：提高理想度法则(IFR概念)51在S曲线各阶段如何提高理想度时间理想度阶段阶段阶段阶段52能量传递法则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M-A-T-Ch-E-EM

机械场—声场—热场—化学场—电场—磁场/电磁场53法则四：动态性和可控性进化法则具体是指：

1.增加系统的动态性，以更大的柔性和可移动性来获得功能的实现；

2.增加系统的动态性要求增加可控性。增加动态性的一个基本路径是：刚性体—单铰链—多铰链

—柔性体—气体/液体—场54动态性进化——计算机键盘55TRIZ在韩国三星的应用案例

——液晶显示器（技术系统进化）提高结构柔性和可移动性路线56TRIZ在韩国三星的应用案例

——液晶显示器（技术系统进化）在2006年，预言就变成了现实。三星推出了M70分离式显示器，这是三星利用TRIZ的技术系统进化法则指导产品设计的又一个实例。M70分离式显示器的优点：无线连接，移动方便显示器大小可以随意置换57显示器的进化58原则七：向微观级和场的应用进化法则59基础进化树基础的进化树是技术物体综合的、抽象的标志发展路线经过组织以后的总和60形状协调平滑表面带有凸起和凹陷的表面精细的轮廓表面引入场和力形状协调进化路线①——表面属性的进化61内部结构的进化路线目的：更加合理地利用内部的空间资源，优化内部的结构质量和强度，使系统更加紧凑实心组件引入空腔形成几个空间形成多个空间引入场和力62几何形状进化路线目的：系统的两部分之间，以及系统和超系统之间分配相互作用的区域，使系统和环境之间的作用及其属性达到最佳匹配状态点线面体63线性组件的几何进化路线目的：使组件位置更加匹配，系统更加紧凑直线向一个方向弯曲的线复杂线向两个方向弯曲的线64轴承接触方式的进化直线曲线复杂线直线向一个方向弯曲的线复杂线向两个方向弯曲的线65表面的几何进化路线目的：提高表面互相接触的系统组件的协调性，使系统更加紧凑，或者提供新的功能平坦表面向一个方向完全的表面表面大面积变形复杂的复合表面66风扇叶片的进化平坦表面向一个方向完全的表面表面大面积变形复杂的复合表面67扩展-简化路线目的：在系统进化的初始阶段，增加新的组件以提供新的功能在得到满意的效果后，开始系统简化，以减少成本最少组件的系统引入一个附加组件引入多个附加组件扩展系统移除一个组件移除多个组件最大限度简化的系统68手表+指南针无连接一体式手表指南针部分简化具有指南针功能的手表完全简化腕表的进化最少组件的系统引入一个附加组件引入多个附加组件扩展系统移除一个组件移除多个组件最大限度简化的系统69分割路线目的：组件的分割和向微观级跃迁，使得系统的组件的相互作用更加容易协调，并可能建立动态可操控的系统原子和等离子体泡沫与雾状实心组件两个部分液态气态场作用真空态粒状和粉末状多个部分膏状和凝胶状70在系统中引入新的组件，以提高系统的生产率、可靠性、质量，增加有用功能，改善组件之间的相互作用类似组件的单-双-多进化路线单组件系统引入单一的附加组件引入多个附加组件更高水平的单系统71前帆+后帆前帆+后帆+横帆帆+蒸汽机相同系统合并参数差异系统合并竞争系统合并帆船的进化单组件系统引入单一的附加组件引入多个附加组件更高水平的单系统72小结：TRIZ理论的九把利剑1、八大进化法则：预测技术系统进化模式和产品成熟度；2、最终理想解IFR：系统的进化总是向着更理想化的方向发展，如果将创造性解决问题的方法比作通向胜利的桥梁，那么最终理想解就是这座桥梁的桥墩；3、40个发明原理：浓缩250万份专利背后所隐藏的共性发明原理；4、39个工程参数和矛盾矩阵：为解决问题直接提供化解矛盾的发明工具；5、物理矛盾的分离原理：分离原理是针对物理矛盾的解决而提出的；6、物—场模型分析：用于建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型；7、发明问题的标准解法：5级共76个标准解法，可以将标准问题在一两步中快速进行解决；8、发明问题标准算法（ARIZ)：针对非标准问题而提出的一套解决算法；9、物理效应和现象知识库：将物理现象和效应应用在问题解决过程中。73CAI——计算机辅助创新系统CAI

辅助创新平台，功能强大极大提高工程师应用TRIZ理论与方法的效率河北省制造业创新方法工程技术研究中心：针对中国企业创新方法的需求，基于TRIZ理论的研究成果，开发出了具有自身特色的新一代计算机辅助创新软件（CAI）产品InventionTool3.0。内含创新理论架构和流程、内部知识库和效应库管理和维护、在线协同设计平台、工程实例库等，通过开发完善InventionTool