电子系统设计与创新能力的培养5

电子系统设计与创新能力的培养52023/12/27电子系统设计与创新能力的培养5面临的形势经济繁荣背后隐藏着的危机感社会经济可持续发展能力有待加强2电子系统设计与创新能力的培养5我国出口一台DVD一美元利润出口售价32美元交专利费18美元成本13美元企业利润1美元3电子系统设计与创新能力的培养5关键技术的自给率低关键技术大部分来自进口，其中工程机械高技术产品80%以上；数控机床70%；石油化工装备76%；集成电路芯片制造设备80%；光钎制造装备100%；通讯、半导体、生物、医药和计算机行业60%~90%；DVD产量占全球70%以上，但没有掌握核心专利技术；彩电、手机和微机的CPU都是掌握在别人手里。4电子系统设计与创新能力的培养5高科技出口额增长主要来自跨国公司和中外合资企业2003年外商独资企业出口金额为683亿美元，占高技术产品出口总额62%；中外合资企业出口金额为236亿美元，占高技术产品出口总额21%；外商独资企业和中外合资企业出口金额共占我国高技术出口总额的83%5电子系统设计与创新能力的培养5创造性人才必备条件、创造性人才创造者个性品质创造学知识及发明原理创造思维能力基础领域知识创造技能学习精神合作精神结构特性奉献精神独立精神知识能力综合创造能力创造技法6电子系统设计与创新能力的培养5创新的特征新颖性、独特性、先进性，代表先进生产力和先进文化，能推动人类社会的进步形成社会价值7电子系统设计与创新能力的培养5有效的创新方法希望打破“常规”的人广博的技术知识实现创新!创新三要素8电子系统设计与创新能力的培养5脑科学理论凡是健康的人，就具有创造创新能力每个人都有潜在的创新能力创新能力是可以激发的创新能力可通过培训提高的9电子系统设计与创新能力的培养5人脑的创造创新能力大脑是人的智慧之府，是人的创造创新之源。人脑类似由100~140亿台微型计算机所组成的庞大的电子计算机信息网络处理系统。一个正常人的大脑可储存1000万亿信息单位，相当于一般电子计算机储量的100万倍，如果全部用来储备知识，人脑的记忆容量相当于5亿本书籍的知识总量。人脑的功能非常强大，俄罗斯学者伊.尹尔菲莫夫研究指出：人的大脑可以同时学习40种语言，默记一套大英百科全书所容纳的全部内容，还可以有余力去完成十门大学课程的教研活动。10电子系统设计与创新能力的培养5智商与创造力关系图高智商是高创造力的必要条件，但不是充分条件，高智商的人也可能是低创造力。创造学知识及发明原理创造技法日本中国11电子系统设计与创新能力的培养5国外创造创新学的发展史

序时代人物贡献1亚里斯多德将知识分为理论科学、实践科学和创造科学三大类218世纪康德创造是人们创造性想象以及直觉、灵感等思维方式的综合过程31870高尔顿发表“遗传与天才”一书，第一次用典型案例的方法研究创造41891C·伦布罗卓发表“天才人物”，提出天才的成长受到社会文化环境的影响的重要理论，但他力图找出天才和精神病因素的关系引起广泛的争论51911熊比德发表“经济与发展理论”，第一次推出“创新”概念61926袄勒斯提出创造过程四阶段：准备、酝酿、明朗、验证71931R·P克劳斯福创造技法——“特性列举法”首先在美国纳布拉斯大学开设创造性思维课程81937A·R斯蒂文森在美国通用电气公司率先开设“创造工程”课程，对职工进行创造学培训12电子系统设计与创新能力的培养5国外创造创新学的发展史（续）、序年代人物贡献91938奥斯本发明了“智力激励法”，1941年发表名著“思考和方法”提出“每日一创”、“一日一构思”101942兹威基发明了“形态分析法”111944康顿发明了“综摄法”121946阿列舒列尔提出解决发明问题的理论（TRIZ超级发明术）131950吉尔福发表了“论创造力”的演讲，引起极大震动141954李约滋提出创造家和发明家可以根据一定的方法训练出来，1954年，美国成立“创造性教育基金会（CEF），在美国推动创造性教育。151956日本大学开设创造能力培训课程，各地先后成立“创造研究会”、“创造工作研究所”、“创造学会”“星期日发明学校”每年4月18日定为发明节161982福田纠夫首相“开发日本人的创造力是日本通向21世纪的支柱”创造变成各级政府、企业决策依据。13电子系统设计与创新能力的培养5国内创造创新学的发展史16世纪前的中国是个发明大国，世界史上的100项重大发明的前27项，其中有18项是属于中国人的发明。到了先秦时期，老子、孔子、孟子及商鞅等人都从治学、治身、治政等方面论述过创造，但他们极力反对标新立异，起到了压抑创造精神的反作用。致使自1610年以后的长达400年的历史时期内，在世界科技史上的重大发明似乎已与中国人无缘。至今尚未发现自先秦后有关论述创造的著作。直至改革开放后，创造学逐步传入中国，1980年许立言教授首先把国外有关创造学著作引入中国，1983年成立“中国创造学研究会筹委会”并于1994年正式成立，标志着创造学在我国进入独立研究发展阶段。14电子系统设计与创新能力的培养5世界科技史上的前27项重大发明、序发明年代国家或地域发明者发明项目评价或影响1前4000埃及不明陶器献给人类最早的人造容器2前3500美索不达米亚不明青铜器献给人类最早的金属制品3前3000西亚西亚不明玻璃这是影响久远的新材料4前2000中国不明丝绸开创历史上丝绸产业，提高人们衣着质量5前770~前746中国不明冶铁术创造历史上起过革命作用的最重要原料之一6前600古希腊不明瓦对房屋产生深远影响7前507~前444中国不明磨对人类的机械制造具有极大的示范作用15电子系统设计与创新能力的培养5世界科技史上的前27项重大发明（续一）表序号发明年代国家或地域发明者发明项目评价或影响8前400中国不明自来水开创自来水产业9前206中国不明十进位李约瑟：“没有这个十进位，几乎不可能出现我们这个统一化的世界了。”10前105中国蔡伦纸对人类文化传播产生了广泛、久远影响。11前60古罗马凯撒报纸这是传播人类文化的最早载体1225中国不明瓷器它是中国人对世界文明的独特贡献1325中国不明水车风车它是人类利用水力、风力的早期工具14220中国不明算盘它是“世界上最早的手动计算机16电子系统设计与创新能力的培养5世界科技史上的前27项重大发明（续二）、序号发明年代国家或地域发明者发明项目评价或影响15220~280中国马钧指南车它是一切自动控制机械的祖先16215~282中国皇甫针灸术是中医学中最天才、最具独特风格的发明。17约500印度西萨象棋是世界上影响最久远的智力玩具18808中国不明火药它曾改变了整个世界事物的面貌和状态19900中国不明指南针造成航海技艺方面的巨大改革201000中国不明曲酿酒术它为人类奉献了独步世界的美酒佳酿211041~1048中国毕升活字印刷术这是人类印刷术史上的第一次革命221247中国秦九韶秦九韶法它是世界数学史上解高次方程的最早发明17电子系统设计与创新能力的培养5世界科技史上的前27项重要发明（续三）、序号发明年代国家或地域发明者发明项目评价或影响231453德国古腾堡印刷机推动了世界铅字印刷机械化的发展241508阿拉伯不明玻璃眼镜这是人类第一种增强视力，有利于学习文化的新工具251556德国阿古里科拉螺丝钉这是用于机件连接用途最广泛的新元件261567~1572中国不明人痘接种法世界医学史上人工免疫预防传染病的重大发明271536~1610中国朱载育十二平均率科学美学史上“一个革命性的变革”18电子系统设计与创新能力的培养5创造哲学心理学神经生理学脑科学认知科学行为科学自然科学社会科学

政治经济军事科学研究工程技术文学艺术社会发展

创造过程创造人才创造原理创造环境创造技法创造教育研究领域研究对象创造学是一门研究人类创造活动的规律和方法，探索其过程、特点和机理，并开发人类创造力的学科应用领域创造学的研究领域、对象及应用19电子系统设计与创新能力的培养5创造思维能力、20电子系统设计与创新能力的培养5创造性思维的基本特性、创造性思维基本特性突破性新颖性突发性多向性形象性深刻性独立性敏捷性风险性综合性21电子系统设计与创新能力的培养5创造性思维方法、-创造性思维方法逻辑思维直觉思维形象思维幻想思维联想思维灵感思维相似联想关系联想接近联想对比联想22电子系统设计与创新能力的培养5创造者个性品质、23电子系统设计与创新能力的培养5良好个性品质1-卓越的奉献精神每天进步一点点无止境地追求完美拥有自信，超越对手坚忍不拔，勇往直前对变化有所准备24电子系统设计与创新能力的培养5良好个性品质2-坚持不懈的学习精神和科学理性的独立精神不迷信不盲从敢怀疑敢超越25电子系统设计与创新能力的培养5良好个性品质3-

热情洋溢的合作精神树立正确、积极、主动的沟通意识：宽容他人注意赞美保持微笑尊重他人以“诚”待人26电子系统设计与创新能力的培养5良好个性品质4-结构特性、结构特性心理结构能力结构27电子系统设计与创新能力的培养5良好的心理结构希望打破“常规”的创新意识深究事物机理的强烈好奇心多视角认识问题和解决问题的灵活性不怕批评，不怕失败，敢于坚持，敢于冒险28电子系统设计与创新能力的培养5良好的能力结构感情智力（情商EI）人的一生20%由智商决定，80%由情感智力主宰，职位越高，EI的作用越显著，高达85%。始终保持善待他人，严于律己。超越对手着眼于已知领域，更着眼于未知领域加大思维的“前进跨度”、“联想跨度”，超越对手。29电子系统设计与创新能力的培养5创造技能、创造技能综合反映创造者的智力技能、感情技巧和动作技能的综合水平。它与创造创新的关系，犹如摩天大厦与坚固地基的关系30电子系统设计与创新能力的培养5十三种主要创造技能创造技能信息能力注意力理解力发现问题能力开发选题能力抓住机遇能力操作能力工程能力智能技术运用能力破译黑箱能力系统分析和系统决策能力观察力记忆力31电子系统设计与创新能力的培养5信息能力科技人员95%~99%各种问题可通过科技信息，借助于他人的经验或成果解决系统搜集美、日、英、法、德五国的专利，就可了解整个发达国家60%~90%的科技发展情况充分利用专利文献可缩短科研周期60%，节约研究经费40%据20世纪60年代一次调查结果，美国和日本化学研究人员用于查阅文献资料时间占50.9%,研究实验时间占32.1%，计划与思考时间占7.7%书写科研报告时间占9.3%.32电子系统设计与创新能力的培养5创造技法、33电子系统设计与创新能力的培养5创造技法科学中难能可贵的创造才华，由于方法拙劣可能削弱，甚至被扼杀；而良好的方法则会增长、促进这种才华。34电子系统设计与创新能力的培养5十二种主要创造技法、创造技法TRIZ法智力激励法列举法逆向构思法类比创造法信息交合法联想技法形态分析法信息交合法演绎发明法移植法综合应用法

35电子系统设计与创新能力的培养5TRIZ理论来源TRIZ意译为发明问题的解决理论1946年由G.S.Altshuller创立分析了不同工程领域中250万个发明专利，从中研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则36电子系统设计与创新能力的培养5TRIZ理论前提和基本认识：产品及其技术的发展总是遵循着一定的客观规律同一条规律往往在不同的产品或技术领域被反复应用，很多创新实质上往往是其他领域技术在某一领域的全新应用人们只要遵循着产品及其技术发展的客观规律就能能动地进行产品设计并预测产品的未来发展趋势37电子系统设计与创新能力的培养5TRIZ理论体系、辩证法+系统论+认识论技术系统进化法则功能分析物场模型解决发明问题规则系统（ARIZ）专利分析创新思维培养自然科学矛盾分析资源分析发明问题标准解法科学原理知识库技术矛盾创新原理物理矛盾分离方法系统科学思维科学理论基础问题分析工具问题求解工具解题流程理论来源38电子系统设计与创新能力的培养5TRIZ理论基础——技术系统进化法则涵盖了各种产品核心技术的进化规律技术系统由多个子系统组成，子系统由元件和操作构成。系统的更高级系统称超系统技术系统进化指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程每个技术系统的进化一般都要经历如S-曲线所示的四个阶段：婴儿期-成长期-成熟期-衰退期（幼年期）（发展期）（老年期）39电子系统设计与创新能力的培养5

技术系统进化生命周期S曲线、40电子系统设计与创新能力的培养5法则1：完备性法则一个完整的技术系统包含动力装置、传输装置、执行装置、和控制装置四个部件控制装置产品传输装置执行装置动力装置能量源控制装置完整的技术系统41电子系统设计与创新能力的培养5法则1实例帆船完成“货物运输”功能的技术系统货物桅杆船体帆风能水手42电子系统设计与创新能力的培养5法则2：能量传递法则必须保证能量能从能量源流向技术系统的所有元件能使能量流动的路径缩短的方向发展，以减少能量损失43电子系统设计与创新能力的培养5法则2实例尽管收音机内各子系统工作都正常，但收音机在汽车（金属屏蔽的环境）中电台传导的能量源受阻不能正常收听广播，在汽车外加一根天线，问题就解决了绞肉机替代菜刀，用旋转运动代替刀的垂直运动，能力传递路径缩短，能量损失减少，同时提高了效率44电子系统设计与创新能力的培养5法则3：动态性进化法则技术系统的进化应沿着增加结构柔性、可移动性、可控性的方向发展，以适应环境状况或执行方式的变化45电子系统设计与创新能力的培养5法则3实例柔软性可移动性可控性照相机进化：刚体单绞体多绞体柔性体液体/气体场四腿椅转椅滚轮椅手动调焦通过按钮调焦感应光线调焦自动调焦46电子系统设计与创新能力的培养5法则4：提高理想度法则技术系统沿着提高理想度，向最理想系统的方向进化，代表着所有技术系统进化法则的最终方向。理想化意味着：系统的质量、尺寸、能量消耗0实现的功能数量∞47电子系统设计与创新能力的培养5法则4实例第一台计算机重量：数吨功能:计算现代计算机重量：1000克功能：上千种。包括计算、绘图、通信、多媒体等48电子系统设计与创新能力的培养5法则5：子系统不均衡进化法则任何技术系统所包含的子系统都不是同步、均衡进化的，每个子系统都是沿自己的S曲线向前发展不均衡的进化经常会导致子系统之间的矛盾出现整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的子系统的进化速度49电子系统设计与创新能力的培养5法则5实例自行车的进化起先、脚蹬子直接安装在前轮上，自行车速度与前轮直径成正比，为提高速度人们着眼与增加前轮直径；随着前后轮尺寸差异加大，自行车的稳定性变得很差，于是人们开始研究自行车的传动系统，在自行车上装上了链条和链轮50电子系统设计与创新能力的培养5法则6：向超系统进化法则技术系统沿着从单系统→双系统→多系统的方向发展进化到极限时，实现某项功能的子系统会从系统中剥离，转移至超系统，作为超系统的一部分。在该子系统的功能得到增强改进的同时，也简化了原有的技术系统51电子系统设计与创新能力的培养5法则6实例飞机在长距离飞行时，需要在飞行中加油。最初：燃油箱是飞机的一个子系统；进化后：燃油箱脱离了飞机，进化至超系统，以空中加油机的形式给飞机加油。飞机系统简化，不必再随身携带庞大的燃油箱52电子系统设计与创新能力的培养5法则7：向微观进化法则沿着减小其元件尺寸的方向发展，从最初的尺寸向原子、基本粒子的尺寸进化，同时能够更好的实现相同的功能实例：电子元件的进化真空管晶体管集成电路53电子系统设计与创新能力的培养5法则8：协调性法则技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展。即系统的各个部件在保持协调的前提下，充分发挥各自的功能。表现在：结构上的协调各性能参数的协调工作节奏/频率上的协调54电子系统设计与创新能力的培养5法则8实例结构上的协调早期积木：只能摞、搭现代积木：可自由组合、随意插合成不同的形状各性能参数的协调网球拍需要考虑两个性能参数的协调：将球拍整体重量降低，以提高其灵活性，同时增加球拍头部重量，以保证产生更大的挥拍力量工作节奏/频率上的协调为提高混凝土强度，建筑工人在浇注施工中，一面灌混凝土，一面用震荡器进行振荡，以确保混凝土的密实55电子系统设计与创新能力的培养5TRIZ理论的问题分析工具、问题分析工具功能分析资源分析矛盾分析物场模型56电子系统设计与创新能力的培养5功能分析与物场模型产品是功能的一种实现。所有产品的功能均可以分解为两种物质S1、S2和一种场F，三元素组成物-场模型必须建立完整的物-场模型。如果在一个具体问题中出现了一个没有价值的物-场，就有必要在S1、S2之间引进S3，如果情况不许可的话，引进的S3可以是S1、S2的变体57电子系统设计与创新能力的培养5\、钢丸S1非磁性管S2磁体S3钢丸发送器建立完整的物-场模型实例1给钢丸发送机弯管强烈磨损区添加保护层58电子系统设计与创新能力的培养5建立完整的物-场模型实例2铸件抛砂铸件S2砂颗粒S1干冰S3F59电子系统设计与创新能力的培养5矛盾分析及其消除原理矛盾是TRIZ的一个核心概念。要改进系统的某一部分属性，其他的某些属性就会恶化，这种问题就称系统矛盾系统的进化就是不断消除系统矛盾的过程，不仅要改善矛盾的一个方面，同时又希望不要恶化矛盾的另一方面，以达到解决矛盾的理想化。60电子系统设计与创新能力的培养5典型的系统矛盾分析实例重量和强度；形状和速度；可靠性和复杂性是经常出现的、典型的物理矛盾矛盾的解决是既增加零件的强度，又不要增加另部件的质量和尺寸61电子系统设计与创新能力的培养5资源分析TRIZ理论认为：解决发明问题必须指明“给定的条件”和要求“应得的结果”发明创造的过程就是从分析发明情景开始，包括技术、生产、研究、生活、军事等各种资源情景，对系统资源分析得越详细，越深刻，就越能接近问题的理想解62电子系统设计与创新能力的培养5TRIZ理论的求解问题工具、TRIZ理论求解问题工具发明问题标准解法科学原理知识库技术矛盾创新原理物理矛盾分离方法63电子系统设计与创新能力的培养5发明问题标准解法首先将特殊的问题归结为TRIZ的一般问题，应用TRIZ理论寻求标准解法，然后演绎成初始问题的具体解法TRIZ标准解决方案TRIZ一般性问题特殊的问题与需求具体的解决方案TRIZTRIZ理论解决问题的思路64电子系统设计与创新能力的培养5物理矛盾分离方法及

科学原理知识库TRIZ认为：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。分离原理包括以下4种方法：空间分离时间分离条件分离整体与局部分离分离原理65电子系统设计与创新能力的培养5分离原理应用实例空间分离：测量海底时，将声纳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：将水射流条件分离，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66电子系统设计与创新能力的培养5科学原理知识库（创新方案库）科学原理知识库涵盖了多学科领域的原理，包括物理、化学、几何等，对自然科学及工程领域中事物间纷繁复杂的关系实现全面的描述，借助于这些通用的原理，把问题简化到最基本的要素，引导和帮助创造者利用它来解决某一特定技术领域的知识问题（见“创造创新方略”表4-2）67电子系统设计与创新能力的培养5创新方案构建过程9,000,000近25年的欧美专利创新问题库行业应用分析工具Pro/Innovator本体论创新方案库Pro/Innovator创新方案库本体论构建工具专利分析工具语义处理工具68电子系统设计与创新能力的培养5技术矛盾创新原理TRIZ理论归纳出40条创新原理及示例（表4-3）和39个通用工程矛盾参数来描述矛盾，并根据它们之间建立的对应关系设计了矛盾表（附录F）在实际工程设计中，如果改进了系统的一个参数，总会引起另一参数的变化，利用矛盾矩阵表，就能找出组成双方内部性能的某两个矛盾，并能得到趋于理想化的标准解69电子系统设计与创新能力的培养5矛盾表应用实例简介

传统扳手

美国专利扳手常规的扳手，为拧开生锈的螺母非常困难，还经常损坏螺母，要揭开这个难题，可以有三个答案：70电子系统设计与创新能力的培养5、1）提高制造精度，使扳手内侧和螺母侧面较好吻合；2）允许扳手的侧面做自我调整，使其与螺母的侧面相符；3）使用软一些材料做扳手，以使不损坏螺母。上述三个答案中的第一个是最切实际的。如果制造精度越高，工艺性则越差。从而确定了它们之间相应的技术冲突：

试图改进的因素参数——No.31“物体产生的有害因素”变坏的因素——No.29“制造精度”把它们映射到通用工程表上，即可得到四组数据，再将这些数据对照40条创造发明原理表，即可得到4条推荐的发明原理：No.04不对称、No.17变维、No.34抛弃和再生、No.26复制。对No.04及No.17

两条发明原理进行深入分析表明，如果扳手工作面与螺母侧面能多点接触，而不只是棱角单点接触，问题就可以得到解决。该设计于1995年在美国获得了专利。71电子系统设计与创新能力的培养5、通用工程矩阵表应用事例介绍基本特性改进特性12313839物体产生有害因素1229制造精度04、1734、2639、72电子系统设计与创新能力的培养5TRIZ解题流程——

解决发明问题规则系统（ARIZ）ARIZ是TRIZ理论的解题流程。是显示一种系列行为的程序ARIZ认为：发明问题求解的过程是对问题不断描述和程式化的过程，描述得越清楚，问题就越容易解决。ARIZ就是由一整套逻辑过程组成的规则系统，将初始问题程式化，并使技术系统逐渐向理想化的方向进化。73电子系统设计与创新能力的培养5解决发明问题规则系统（ARIZ）ARIZ主要包括有七个逻辑过程，即7个步骤每一步骤下列有分步骤，总计约为40个分步骤；每一分步骤列有几个不同的操作；每一操作列有避免出错的法则、主要步骤和方法的清单，以及如何运用物理效应的图表。已全部有软件支持74电子系统设计与创新能力的培养5解决发明问题的规则系统图

选择问题系统矛盾定义描述物理矛盾描述理想方案消除物理矛盾的方法重新表述问题分析矛盾区及资源域知识库初始的问题获得解决方案无解决方案、、75电子系统设计与创新能力的培养5TRIZ理论的发展历程-S曲线、1946195619851989199920042008+中国大规模教育与行业应用欧美日韩大规模工业应用和教育普及中国教育与行业应用探索苏联国内教育普及理论体系建立与完善苏联国内专家级应用欧美日韩行业应用探索欧美专家级应用76电子系统设计与创新能力的培养5ARIZ生命周期的第一个S曲线1946~1956诞生期。开始研究隐藏在发明背后的规律至第一篇TRIZ论文发表（TRIZ-56）1956~1985发展期。解决发明问题规则系统新版本的发布（TRIZ-85）标志TRIZ理论体系建立与完善。从苏联国内专家级研究应用走向教育普及1985~1989成熟期。成立俄罗斯TRIZ协会，开发出第一个TRIZ软件，开始研究TRIZ理论与其他理论方法的结合1989年，随着前苏联解体，TRIZ理论走向世界77电子系统设计与创新能力的培养5TRIZ理论发展的第二个S曲线1993年TRIZ正式进入美国，1999年美国阿列舒列尔TRIZ研究院和欧洲TRIZ协会相继成立，伴随着TRIZ在欧美亚的大规模研究和应用的兴起，TRIZ的发展进入新的进化阶段——第二个S曲线1999~2004欧美、日、韩从专家级研究应用发展到大规模行业应用探索应用并走向教育普及，广泛吸收产品研发与创新的最新成果，试图建立基于TRIZ的技术创新理论体系；2004年TRIZ国际认证进入中国，中国教育与行业应用探索预计2008年后，中国将大规模教育与行业应用78电子系统设计与创新能力的培养5TRIZ理论的应用1创新需要建立起自然科学和工程技术领域的基本原理以及人类已有科研成果之间的全新联系，依据对科学的贡献程度、技术的应用范围及为社会带来的经济效益划分一定的发明创造等级，等级越高，获得该发明专利时所需的知识就越多，这些知识所处的领域就越宽，搜索有用知识的时间就越长。TRIZ可以高效地完成这个过程，构建类比和联想的机制，构建出科学的创新设计方案，大大优化研发进程，减少后期的重复开发和资源浪费，再也不用过多地依赖于劳民伤财的反复试验和等待触发灵感的降临。

79电子系统设计与创新能力的培养5

TRIZ理论的应用2-在苏联有300多所学校教授这种独特的解决问题的技术，从职业工程师开始，逐渐发展到大学生、高中生、甚至发展到对五、六年级以上的学生进行讲授。通过学习、掌握、运用TRIZ，每个人都会成为善于创新的发明家，

80电子系统设计与创新能力的培养5TRIZ理论的应用3-在美国专门成立了TRIZ研究小组，美国供应商协会（ASI）把TRIZ与QFD（质量功能推广）方法、Taguchi倡导的方法一起推荐给世界500强，开发了基于TRIZ知识库的计算机辅助软件，指导研究人员和咨询人员在工业发展中更好的应用TRIZ，创造出成千上万项的重大发明，取得了可观的经济效益。

81电子系统设计与创新能力的培养5计算机辅助创新技术（CAI）美国亿维讯公司将TRIZ理论、现代设计方法学、本体论、语义处理技术及计算机软件技术集为一体，开发了针对不同行业技术特点的创新工具——计算机辅助创新技术（CAI），把TRIZ理论推向了一个崭新的阶段。目前已登陆中国市场，北京、成都、香港等地均设有分公司，将计算机辅助创新技术、应用平台及相关服务引入了我国，包括全方位创新技术培训以及企业创新系统的建立和实施服务。82电子系统设计与创新能力的培养5（CAI）特点独特的问题描述方法，快速准确地发现现有方案中存在的问题，明确研发的方向把握技术发展的趋势涵盖了不同学科领域的创新方案库，成为企业创造创新的指南。企业在产品研发中可迅速获得独特的集成创新方案，为企业获得具有自主知识产权的名牌产品开路基于900万件发明专利的分析技术，保证了提供方案的有效性和可操作性，并大大提高研发效率和成功率在概念设计阶段即可对方案进行技术和经济的评估，从而大大降低产品的研发和生产成本作为企业智力资产的管理平台，实现行业知识积累、共享和管理一体化83电子系统设计与创新能力的培养5当前技术创新的特点1技术创新能力已经取代价格等传统因素成为竞争成败的决定因素。技术创新不但能适应市场和消费的需求，而且更重要的是可以开拓市场、引导消费、创造新的消费需求。迅速提高国家、民族的技术创新能力是涉及民族利益、地位乃至民族生存的迫切任务。84电子系统设计与创新能力的培养5当前技术创新的特点2新学科的发明和发现及其关键技术的突破往往导致制造技术和制造产业的重大进步，成为实现跨越发展开创技术新纪元的革命性变革18世纪以蒸汽机为标志的英国工业革命揭开了工业经济时代的序幕内燃机的发明引发了制造产业的革命激光等光刻技术的发明，使大规模集成电路等微电子与精密制造成为可能，促进了计算机和信息技术的发展……关键技术的创新和突破所产生的影响是深远的85电子系统设计与创新能力的培养5特点3

科技成果的转化周期大大缩短发明项目发明年代应用年代间隔年限人造丝16651885220蒸汽机16801780100电话1829188657无线电1867190235飞机1897191114电视机1922193412太阳能电池195319552激光19541955186电子系统设计与创新能力的培养5当前技术创新的特点4各学科相互综合、渗透与交叉促进了集成创新的发展在市场需求的驱动下，创造性地集成创新成为实现技术跨越的突破口研究与开发的国际化趋势跨国公司已成为国家争夺市场、资源、开展全球竞争的新形式，控制了世界生产总值的40~50%。突出的市场性和战略性一切创新活动都是围绕市场需求展开的。为使技术创新获得理想的、长期的经济效益，就要有更长远的眼光，制定战略用以指导技术创新的可持续发展87电子系统设计与创新能力的培养5创新战略类型\突破创新连续创新集成创新模仿创新战略选择创新流88电子系统设计与创新能力的培养5、连续创新、突破创新与创新流89电子系统设计与创新能力的培养5连续创新特征企业在已有的专业知识基础、相应的技术标准和规范的支持下，沿着已有的技术轨道，为使产品获得更高的性能、更低的成本、更安全和更长的生命周期而进行的创新面对成熟的市场，市场占有率高受已有的标准和技术规范指导，在组织上拥有稳定可靠的传统创新体系“每天进步一点点”是企业开创名牌产品的极好手段。90电子系统设计与创新能力的培养5、企业渐进式连续创新切入口精度、纯度、改进重量安全使用寿命环保、节省能源时代发展新时尚智能化、网络化、柔性化数字化、自动化、“傻瓜”化提升传统产品性能系列化、模块化、集成化多功能化，组合化、功能单一化小型化，便携化、精密化高灵敏化、大型化、轻量化未来化、个性化、高级化高功能化、高速化耐用性、耐久性、免修化无故障化平台化绿色化、资源再生化、廉价化省能源资源化，工艺简单化，企业渐进式连续创新切入口91电子系统设计与创新能力的培养5企业员工都可以成为连续创新的能手日立制作所职工围绕技术创新一年曾提出421万项建议松下电器员工一年曾提出约261万项建议富士电机员工一年曾提出约168万项建议92电子系统设计与创新能力的培养5技术周期的螺旋式增长技术突破连续创新酝酿主导设计技术突破连续创新酝酿主导设计技术突破连续创新酝酿主导设计选择选择选择保持变化变化变化保持保持技术替代技术替代技术替代、93电子系统设计与创新能力的培养5突破创新产生替代技术酝酿期共同学习型连续创新工艺、结构、流程创新主导设计出现潜在用户

政府供应商新行业标准政府采购特定用户突破创新结构创新全新系列产品投入市场新的基础实施新的供应链新的市场空间新的服务突破创新成果的转化94电子系统设计与创新能力的培养5

、创新流与产品生命周期图3、主导设计2、酝酿期4、连续创新和结构性创新期95电子系统设计与创新能力的培养5创新流与产品生命周期说明创新动态过程发展阶段依次是技术突变、酝酿期、主导设计、连续创新和结构创新。产品创新数量随着主导设计的逐步确立而不断递减，工艺创新数量随着竞争的加剧而不断加大，又最终因工艺的完善而逐步递减。当主导设计确定后，企业内的创新转回到新产品的工艺创新和结构创新，并要进行不断的连续创新通过突破式组织变革，对战略进行重新取向，形成创新流战略，96电子系统设计与创新能力的培养5创新流与产品生命周期说明（续）理想的开发突破性新产品的酝酿期为图中的阴影部分其间消费需求迅速激发，市场容量扩大，产品技术开始稳定，产品创新和工艺创新的空间很小，这为企业实施第二次技术突破创新创造了条件。97电子系统设计与创新能力的培养5为了适应迅速变化的市场技术发展，企业的主导产业将是动态的，组织结构必须具有灵敏的应变能力，不断淘汰过时的产品，发展新的产业。应根据企业自身情况适时调整战略战术韦尔奇领导的美国通用电气公司，通过600次重组、调整兼并、扩大服务领域、三分之二的收入来源于咨询、信息、金融和产品服务，使一个世界最大的制造企业变为以服务为主的企业，这一做法值得我们深思。98电子系统设计与创新能力的培养5集成创新、99电子系统设计与创新能力的培养5集成和集成创新的一般概念“集成”

将独立的若干部分组合在一起成为一个整体。“集成创新”将各种创新要素进行创造性匹配、融合，绝不是简单的叠加、混合、汇总，是建立在社会联系基础上的互动，强调主动优选行为。集成创新的重要意义:100电子系统设计与创新能力的培养5现导科学研究的特性需要集成面对迅速膨胀的知识体系，科学的发展越来越依靠多学科的综合渗透和交叉，当前学科的交叉总量占全部学科总是的46.8%。光机电一体化技术的产生和快速发展就是最好的说明。从20世纪初到20世纪末，学科的分支发展：600多门6000多门101电子系统设计与创新能力的培养5

技术的复杂性和市场的多变性需要集成一项技术所包含的知识和技能，往往已不能由一个专家，甚至某一个企业完全掌握，而需要融合不同学科专家，不同企业知识和技能，西班牙门泽乃斯发电厂堪称是多学科技术集成的绝妙产物，它包含有太阳能利用、温室效应、电机、风力等多种学科原理，需要多种技术人才的通力合作102电子系统设计与创新能力的培养5集成是企业发展的原动力面对当今加入世贸组织经济全球化的挑战，如果依旧维持在过去的引进、单纯模仿，做外国人已经做过的工作，这仅仅是量变的过程，即使再接近国际水平，也很难形成新的产业，必须强调创新，实现跨越，以求企业为了能持续性发展，力争在新一轮竞争中强占制高点。103电子系统设计与创新能力的培养5愈加剧烈的全球产业竞争需要全球经济一体化，要求企业重新配置创新资源，缩短研发周期，减少投入和分散风险，需要迅速提高竞争力，突出优势互补，并加强企业间特别是同跨国企业间的合作开发。20世纪70年代，日本大规模基础电路产业整体上落后美国10年以上，日立、富士通、三菱、日本电气和东芝联合起来，历时4年对VLSI的6项技术实施集成创新，至1983年，日本存储器产品的世界市场占有率已与美国持平，1988年一跃为85%，把美国远远地抛在后头。104电子系统设计与创新能力的培养5对1900年以来480项重大科技成果统计表明：在20世纪50年代，人类的创造发明大都属于独创性的，此后，技术集成性的创造发明成果所占比重急剧上升，当前已占70%以上。原创性与集成性创造发明成果统计逐年对照曲线图集成性105电子系统设计与创新能力的培养5技术集成的形式、技术集成多项常规技术集成原创性与常规技术的集成多学科交叉集成106电子系统设计与创新能力的培养5多项常规技术集成、单元技术与单元技术的集成单元技术与系统技术的集成传统技术与信息技术的集成大型系统技术集成双边或多边技术联盟合作集成多项常规技术集成107电子系统设计与创新能力的培养5单元技术与单元技术集成实例波音747飞机是波音公司的工程师们把公司喷气发动机、航空材料、导航等方面的新技术成果集成起来，开发出与之配套的制造技术和工艺，于1970年投入商业运行。由于主要用的是几种成熟的单元技术，致使说不上波音747飞机的发明者究竟是谁。108电子系统设计与创新能力的培养5单元技术与系统技术集成实例火力发电机就是由锅炉、汽轮机、发电机、励磁机等产品上大量先进单元技术和测量、控制、整体优化等系统综合集成的产物我国由于缺乏掌握行业的多种单元技术又精通系统技术的复合人才，以致出现大量重复引进国外成套设备的不良现象，甚至经常有国外购买我国的单元设备，经系统集成后，再高价返销我国的不正常现象发生。109电子系统设计与创新能力的培养5传统技术与信息技术集成实例北京机电研究院生产的立式加工中心将三维加工工艺应用软件技术与北京航空航天大学的计算机数控软件技术集成，创造出网络化、柔性化的顶级数控系统产品，实现了数控系统制造方面的跨越式赶超。该系统在Windows操作系统下，控制1~10个通道，每个通道可实现1~8轴联动，成为一种新颖的网络化数控系统。是传统技术与信息技术集成的典型。110电子系统设计与创新能力的培养5实现了用光缆局域网进行信息传送。该系统能在WINDOWS操作系统下控制1-10通道，每个通道可实现1-8轴联动。五轴联动加工中心111电子系统设计与创新能力的培养5在功能上和开放性上比8轴联动的中华I型(上图）有了较大发展，多通道结构可实现联网控制（DNC），成为新颖的-------网络化数控系统112电子系统设计与创新能力的培养5PCI或ISA总线CPUI/O显示硬盘网卡机床SERCOS卡伺服单元电机伺服单元电机伺服单元电机伺服单元电机通用总线，备件容易，维修方便光缆传输，可靠性高，抗干扰强，联线简单，易于维护随当代PC机的发展同步发展采用先进的现场串行实时通讯标准113电子系统设计与创新能力的培养5该技术不仅打破了发达国家对我国的技术封锁，而且有力的压制了国外同类产品在国内的销售价格。巴统组织的官员，来院了解了机电院自主知识产权的五轴联动技术后，为机电院的高技术产业化水平感到惊讶。认为在短时间里开发出这样水平的数控机床由衷的敬佩，是对发达国家技术封锁的有力回击。114电子系统设计与创新能力的培养5大型系统技术集成实例宏伟的“阿波罗”登月计划是人类系统集成创新的典范。是当代诸多行业、多种学科、多种方法、大型系统的集成产物，也是典型的政府主导的大型系统集成创新项目整个飞船由700余万零件组成历时10年，耗资250亿美元参加该计划研究的有120多所大学、2万家企业和研发机构，投入45万多名科技工作者科研立题5万余项，115电子系统设计与创新能力的培养5原创性与常规技术的集成实例集一项原发性创新技术结合多项常规的技术改进，给众多产品及产业带来翻天覆地的变化例如，随着当前环保意识的增强及世界燃料日趋短缺问题的提出，我国及世界很多发达国家都在从事燃料电池的研发工作，一旦试制成功，必将给电动汽车及相关的各种交通工业带来新的突破。又如，激光原理与不同领域内技术的集成就会产生众多的创新116电子系统设计与创新能力的培养5、激光原理模具加工技术钻孔技术爆破技术光刻技术导航技术焊接技术切割技术测量技术热处理技术全息技术印刷技术防伪技术美容技术医疗技术显像技术核聚变控制技术117电子系统设计与创新能力的培养5模仿创新、118电子系统设计与创新能力的培养5原始创新的定义原始创新是首创者依靠自身的能力完成对核心技术的突破，并率先实现技术商品化和市场开拓。原始创新往往与技术上的重大突破和新技术革命相联系的。如英国发明了蒸汽机迎来了欧洲工业革命；中国发明了印刷开创了世界文明新时代；从美国推出了第一块微处理器起，世界进入了信息网络时代等等。119电子系统设计与创新能力的培养5模仿创新的定义是后发者的创新后发者以率先者的创新思路和行为为榜样，以原始创新产品为示范，充分吸取首创者成功经验和失败教训，通过引进购买或反求、破译等手段，吸收和掌握原始创新的核心技术和技术机密在此基础上进行改进和完善，实施连续创新，开发和生产出更富于竞争性产品。120电子系统设计与创新能力的培养5模仿创新的优势模仿创新优势技术生产制造市场技术不确定性降低开发活动不确定性降低利用率先创新技术溢出低廉劳动力工艺改进新材料新装置公益宣传费用降低市场风险不确定性降低消费行为部分偏好121电子系统设计与创新能力的培养5原始创新与模仿创新的比较1首创者和模仿者不同类型创新的失败率模仿创新产品的成功率比首创创新者要高得多类型首创者失败率（%）早期模仿者失败率（%）二战前5012二战后446耐用品6711非耐用品286总计478122电子系统设计与创新能力的培养5

模仿创新与原始创新比较2模仿创新00累积产量性能质量原始创新模仿创新产品的性能、质量随积累产量提高的步伐较原始创新要快得多（性能质量与累积产品比较）123电子系统设计与创新能力的培养5

模仿创新与原始创新比较3创新链模仿创新原始创新投入模仿创新能集中力量在创新链的中游环节投入较多的人力和物力，（创新沿创新链阶段投入）124电子系统设计与创新能力的培养5模仿创新与原始创新比较400累积产量原始创新模仿创新单位成本随着操作工人生产熟练程度的提高，单位成本将不断下降，因此，新产品单位成本一般随积累产量呈下降趋势（创新产品成本-产量关系）125电子系统设计与创新能力的培养5模仿创新类型按模仿对象在技术周期中所处的阶段划分：对原创性技术的模仿创新对成长性技术的模仿创新；对成熟技术的模仿创新；对衰退技术的模仿创新。126电子系统设计与创新能力的培养5

原创性技术模仿创新的过程图对原始产品创新监视核心技术破译潜在用户破译黑箱通过试验分析利用反求工程及查阅专利文件等优先创新对象通过对信息的吸收、加工和处理，进行经济分析实验原型市场形成创新决策掌握核心技术和诀窍，提出二次创新方案运用企业核心技术实施二次创新127电子系统设计与创新能力的培养5、工程原型设计新的行业标准连续创新政府采购特定用户使用新基础设施新的供应链新的市场空间新的服务

小批投产（工艺创新、结构创新、流程创新具有知识产权的二次创新产品大批投入市场资金创新产品128电子系统设计与创新能力的培养5

成长性技术模仿创新的过程图技术引进工艺创新产品创新适应性学习掌握技术发现引进工艺的优点和不足，研究开发更先进的工艺提出创新产品设计方案，对产品的功能、结构、工作原理及设计方法改进企业的结构、装备、规程，提出创新方案引进先进的制造技术，实现工艺创新，提高制造能力形成全新产品系列，实现规模生产129电子系统设计与创新能力的培养5北京机电院引进美国辛辛纳提“马刀”技术过程图引进技术10万英磅引进美国辛辛那提马刀系列立式加工中心全套技术全面推动工艺管理推行ISO-9001认证提出工艺改进措施适应性学习派相关人员赴英国培训，通过装配、调试、在“干中学”掌握马刀技术模仿对机电院内的制造业中的结构、装备、规章提出创新方案引进先进的制造技术，投资5000万人民币技术改造，推行CAD、CAM、CAPP，实现工艺创新，提高制造能力高效率的网络化，柔性化、集成化的五轴联动制造系统和系列立式加工中心产品工艺创新产品创新综合技术经济分析，提高产品的精度、效率1、数控系统：三轴联动→五轴联动2、主轴：6000~8000转/分→15000转/分3、进刀速度：10米~60米4、换刀速度：8秒→2秒5、全面采用计算机辅助设计6、实现产品系列化：750、1000、1250、1500130电子系统设计与创新能力的培养5成熟技术和衰退技术的模仿对成熟技术的模仿成本低，能为企业进一步实施对成长技术的模仿和对先导技术的模仿打下基础，是技术基础较差的企业超赶先进的极好途径浙江永康从引进国外专用电动工具入手，引进后，将重点放在工艺创新和市场创新上，产品质量稳定，成本大幅下降，如今，永康已成为全国颇为知名的“五金工具城”引进衰退技术投资少，见效快，北京机电研究院引进日本切肉机，投产一年就回收投资131电子系统设计与创新能力的培养5

名次公司名称国别专利件数名次公司名称国别专利件数1商用机器IBM美国32886松下Matsushita日本15442佳能日本18937索尼Sony日本14343米克伦Micron美国18338通用电器GEC美国14164日本电器NEC日本18219惠普Hewlett—Packard美国13855日立Hitachi日本160210三菱电气Mitsubishi日本1373、2002年获取美国专利最多的10家私营公司排行榜132电子系统设计与创新能力的培养5有利方面不利方面合法模仿创新信息全面友好合作获得经验指导避免法律纠纷可与原始创新产品正面争夺市场，市场限制较少改进后形成的知识产权可得到法律保护有利企业长期发展支付技术使用费受首创者的意愿限制非法模仿创新无须支付转让费不受首创者意愿限制信息可能存在丢失不能得到首创者的经验传授易引发法律纠纷，损失惨重销售困难，不能与首创者公开竞争自身的知识产权得不到保护对企业长期发展不利

合法与非法模仿创新的比较133电子系统设计与创新能力的培养5模仿创新与后发优势模仿创新与企业经济发展关系模仿创新推动企业有形资源积累；模仿创新推动企业无形资源积累模仿创新加快技术扩散的步伐；模仿创新促使企业资源结构优化。企业能否在激烈的竞争中不断得到发展-提升-超越，最根本的取决于该企业的资源积累能否以超常的速度增长、扩大。资源的积累决定着企业经济水平，而经济水平的提升及资源的扩大，进一步导致资源结构的优化、企业发展、后来居上。134电子系统设计与创新能力的培养5历史的启示：

模仿创新是不可跨越的阶段无论是当前世界最发达的美国，技术先进的日本以及后起之秀的韩国，它们也都曾经有过一段模仿创新的经历。美国同样是靠模仿创新起家的模仿创新使贫穷落后的韩国经济奇迹般地腾飞致力于模仿创新对造就日本产业崛起具有根本性作用135电子系统设计与创新能力的培养5

模仿创新是我国经济发展的现实道路模仿创新投资少，起点低，风险低，效率高，利用强化工艺生产制造资源配置的特点，凭借自己的实力在新产品市场上占有相应的分额，保证企业以较低的资金投入产出较高的竞争力达到理想的效果。根据国家经济发展阶段创新资源的现状，模仿创新能使我国相当一批企业在力量较为薄弱的情况下，走上技术创新的道路，从低水平上起步，在工艺、产品结构和生产制造，在不断创新过程中，逐步提高自己的技术实力，最终转入高水平的率先创新。136电子系统设计与创新能力的培养5社会环境对创造创新的作用社会环境是培养创新人才的根本条件环境可以把人塑造成创造者，也可以把人塑造成平庸者社会环境制约创新的取向和范围社会历史条件限制着人们在什么基础上创新、从事什么样的创新及创新能达到什么程度和水平社会环境为创新活动提供手段和工具创新需要知识和信息，需要物质手段和工具需要开明的制度，文明的社会风气，和谐的人际关系等，这些东西都属于社会环境的范畴137电子系统设计与创新能力的培养5影响创新发展的内外环境因素、138电子系统设计与创新能力的培养5教育创新的意义每个人都有潜在的创新能力创新能力是可激发出来的创新能力是可通过训练提高的经济实力的竞争依靠科技，科技的发展靠人才，人才辈出靠教育139电子系统设计与创新能力的培养5开展创新教育的途径推广实施创造教育，是最根本、最有效的开发创造力的方法。据浙江地区介绍每投入在创造力培训方面1元，其产出经济效益可高达5640元开展教育制度改革，加强大学生创造思维培训重视在职教育发展企业培训教育创造创新教育必须从娃娃抓起140电子系统设计与创新能力的培养5创造教育与传统教育的区别传统教育创造教育学生被动地接受教育使学生主动地获取知识强调学生储存、积累信息强调学生提取、加工信息给学生现成、唯一标准答案提倡学生探索众多的设想方案，由学生进行选择和决策注重学生集中思维的培训注重学生发散思维的培训注重思维结果，即“结论性教育”注重学生思维和实践过程，即“过程性教育”注重培养解决精确领域问题的人才，即培养“知识吸收者”注重培养解决模糊领域问题的人才，即培养“生产知识者”强调教学的统一性，是对学生进行低标准的全面平推强调教学的差异性，是对学生进行高标准的选择性突破讲究现存的传统规范讲究未来的发展趋势强调学生对当今社会的适应能力注重学生对未来社会的应变能力强调模仿与继承，培养“应试型”、“知识型”人才强调应变和发展，培养“创新型”、“素