大学生创新创业基础（大赛案例版）课件 第5章 TRIZ理论创新方法

TRIZ理论创新方法第五讲全国创新创业教育“十三五”规划教材大学生创新创业基础第一节

TRIZ理论概述第二节

TRIZ理论的体系第三节

TRIZ理论的应用第四节

本章练习目录一、

TRIZ理论的含义（1）从解决问题的角度看，TRIZ理论主要是对发明过程中遇到的实际问题进行有效的解决。大量的实践证明，运用TRIZ理论，可大大加快人们创造发明的进程而且帮助人们生产出高质量的创新产品。（2）从发明的角度看，TRIZ理论主要是指发明应该注重实际问题的解决，要突出从而实出创新性，而不能仅仅是为了发明而发明。二、

TRIZ理论的核心思想TRIZ理论的核心是技术系统进化理论，即将技术视同为生物系统，认为其一直处于进化之中。技术之所以会不断地进步，就在于矛盾不断地被解决，技术进化的过程就是不断解决矛盾的过程，解决技术矛盾和冲突是进化的推动力，比如数字化信息存储设备的更新改造过程，如图所示。三、

TRIZ理论的体系结构1. 理论基础TRIZ的理论基础是技术系统的进化模式，该模式包含了用于工程技术系统进化的基本规律。理解该模式可以帮助人们形成对问题发展轨迹的总体概念，正确判断出问题的发展趋势，从而增强人们解决问题的能力。TRIZ理论认为，任何领域的技术产品都与生物系统一样，存在着产生、生长、成熟、衰老和灭亡的规律。如果掌握这些规律，人们就能能动地进行产品的创新设计、开发并能预测产品未来的发展趋势。三、

TRIZ理论的体系结构2. 问题分析工具矛盾冲突分析物质—场分析方法ARIZ算法分析需求功能分析三、

TRIZ理论的体系结构3. 基于知识的问题解决工具（2）76个标准解（3）效应知识库（1）40个发明创新原理基于知识的问题解决工具与问题分析工具的不同之处在于，前者指出了问题解决过程的系统转换方式，而后者则主要是被用于改变问题的描述，即将某一个具体问题抽象为TRIZ理论定义范围内的问题。三、

TRIZ理论的体系结构4. TRIZ理论体系的解题流程（1）识别并定义问题。（2）经过问题分析，设定理想化最终结果（IFR），并列出技术系统的可用资源。（3）寻找系统矛盾，根据矛盾的具体类型寻找解决方案。（4）将TRIZ的解决方案转化为实际问题的解决方案，并对方案进行理想化评价和系统特性评价。第一节

TRIZ理论概述第二节

TRIZ理论的体系第三节

TRIZ理论的应用第四节

本章练习目录一、

技术系统8大进化法则1.S曲线进化法则婴儿期

历史性

差异性

质疑性01030204S曲线进化法则是指系统的主要参数或性能的变化是依赖发展时期呈S曲线形式进化。一个技术系统一般会经历4个阶段。一、

技术系统8大进化法则2.提高理想度法则一个系统的功能必然会同时存在有害功能和有用功能，理想度则指的是有用功能和有害功能的比值。任何一个系统在进行改进的过程中，都是沿着提高其理想度的方向进化的，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。增加系统的功能。利用内部或外部已存在的可利用资源。传输尽可能多的功能到工作元件上。将一些系统功能转移到超系统或外部环境中。一、

技术系统8大进化法则2.提高理想度法则阅读材料：广角眼镜通常情况下，人眼只能看到180°范围以内的物体，因此很多情况下如果斜后方存在潜在危险，人是无法及时作出反应的。如何在基本上不改变眼镜传统结构的前提下，扩大人眼视线的角度范围呢？针对该问题，耐克公司的设计师BillyMay设计出了一款新型眼镜，他在普通眼镜的两侧增加了两个菲涅尔透镜，从而将骑车人两侧的视角各扩大了25°。新设计的眼镜可以帮助人们拓展视角，及时发现斜后方潜在的危险，提高出行的安全系数。一、

技术系统8大进化法则3.子系统的不均衡进化法则比如，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，最终导致飞机整体性能的提升比较缓慢。任何技术系统所包含的各个子系统都不是同步的、均衡进化的，每个子系统都沿着自身的S曲线，根据自身的时间进度来进化，因此，若某个子系统的发展速度或性能慢于其他的系统，就会造成技术系统整体功能在属性、参数方面的差异与矛盾，从而影响功能的实现。因此，技术系统的进化程度往往取决于最不理想的子系统。一、

技术系统8大进化法则4.动态性和可控性进化法则增加系统的动态性和可控性的方式有以下4种。CONTENTS1CONTENTS3CONTENTS2CONTENTS4（1）向移动性增强的方向进化（2）增加自由度（3）增加可控性（4）改变稳定度一、

技术系统8大进化法则5.增加集成度再进行简化法则增加集成度再进行简化法则是指技术系统趋向于首先向集成度增加的方向靠近，然后再进行简化。比如，先集成系统功能的数量和质量，然后再用更简单的系统提供相同或更好的性能。一、

技术系统8大进化法则6.子系统协调性进化法则（1）参数协调，也就是技术参数要协调平衡。比如，一艘船在大海中行驶时，若前后两侧或左右两侧的重量分布不均，重力参数不一致，船就很可能倾覆。（2）形状结构协调，即各个子系统之间应该保持相同、类似或兼容的形状。比如，鞋子要能与穿着者的脚兼容，或者衣服要与穿着者身材相协调等。（3）材料协调，指组成一个产品的各个子系统之间的材料要相互协调。这些材料可以具有相同属性，也可以具有不同属性，但一定要相互协调，才能使其功能得以实现。比如，飞机机身各部分的材质属性相同且相互协调。一、

技术系统8大进化法则7.向微观级和场的应用进化法则技术系统趋向于从宏观系统向微观系统进化，在转化中，使用不同的能量场来获得更佳的性能或控制性。其进化主要有以下4种路径。（1）向微观级进化的

路径。（2）进化到高效场的路径。（3）增加场效率的路径。（4）分割的路径。

一、

技术系统8大进化法则8.减少人工介入的进化法则系统的发展实现智能化，即使用机器来完成机械、重复的操作，以解放人们去完成更具有创造性的工作。减少人工介入的技术进化阶段为：包含人工动作的系统→替代人工但仍保留人工动作的方法→用机器动作完全代替人工。技术系统的8大进化法则是TRIZ理论中解决发明问题的重要指导原则，掌握好该进化法则，可以有效提高解决问题的效率。二、

物理矛盾物理矛盾是指为了实现某种功能，一个元件或子系统应具有某种特性，但是该特性出现的同时又会产生与此相反的不利或有害的后果。类别物理矛盾几何类长与短对称与非对称平行与交叉宽与窄水平与垂直厚与薄功能类运动与静止推与拉软与硬冷与热快与慢能量类粘度的高与低时间的长与短摩擦系数的大与小功率的高与低材料类密度的大与小多与少导热率的高与低温度的高与低三、

4大分离原理1.空间分离（1）测量海底时，将声纳探测器与船体进行空间分离，让轮船使用电缆拉着声纳探测器，使其与船相隔千米，这样声纳探测器在工作时就可以和船互不干扰，提高测试精度。（2）利用空间分离的原理，在快车道的上方建立人行天桥，这样车流和人流就各行其道，互不干扰。（3）施工人员用混凝土桩打桩时，会希望桩头锋利，才能使桩根容易打入地下，但是当桩到达一定位置后，锋利的桩头又很难承受较重的负荷。所谓空间分离是指将矛盾双方在不同的空间上进行分离。以下3种情况都属于空间分离的应用。三、

4大分离原理2.时间分离所谓时间分离是指将矛盾双方在不同的时间段上分离，以降低解决问题的难度。比如，下雨时人们会希望雨伞越大越好，这样才能更好地为自己挡雨，但雨伞太大又会占用过多的空间，因此可以利用时间分离原理设计可折叠的雨伞，这样雨伞在下雨时可以撑开，存放时又能减少占用空间。三、

4大分离原理3.条件分离所谓条件分离是指将矛盾双方在不同的条件下分离，以降低解决问题的难度。比如，水管要使用刚性的材料，避免其因水的重量而变形，但水管又应该软一些，否则在冬天易被冻裂，要想两个分离条件都满足且不冲突，设计人员应当选择弹塑性好的复合材料，使水管既可以承受水重量带来的变形，又很难被冻裂。三、

4大分离原理4.整体与部分分离整体与部分分离是指将矛盾双方在不同的系统级别上进行分离。比如，子母机电话。它是将电线与主机连在一起，然后子机采用无线方式来代替有限连接，即用电磁场来代替原来的机械场，从而实现了子机与母机的分享状态，也就是运用了整体与部分分离的原理。三、

4大分离原理5.解决方案（1）确定参数（2）列出要求（3）选择分离原理（4）判断参数（5）确认解决方案四、

技术矛盾及解决原理技术矛盾是指系统中两个及以上的参数之间的冲突造成的矛盾，该系统在一个参数得到改善的同时会使其他参数受到不利影响。比如，书包体积越大容量就越大，当其装满书之后就会因为太重而给学生身体产生不利影响，但若书包体积太小，容量不足又无法满足学生的需求，因此，重量和容量两个参数之间的矛盾就是一组技术矛盾。技术矛盾的产生实际上就是技术参数之间的冲突，为了解决这一冲突，根里奇阿奇舒勒总共研究总结出了39个通用技术参数。借助这些参数，创新者可以将组成矛盾双方的性能用39个通用技术参数来表示，从而将遇到的问题转换为标准的TRIZ问题，然后通过TRIZ理论中的发明原理得出最终的解决方案。四、

技术矛盾及解决原理序号名称序号名称1运动物体的重量11应力或压力2静止物体的重量12形状3运动物体的长度13结构的稳定性4静止物体的长度14强度5运动物体的面积15运动物体作用时间6静止物体的面积16静止物体作用时间7运动物体的体积17温度8静止物体的体积18光照度9速度19运动物体的能量10力20静止物体的能量39个通用技术参数表四、

技术矛盾及解决原理序号名称序号名称21功率31物体产生的有害因素22能量损失32可制造性23物质损失33可操作性24信息损失34可维修性25时间损失35适应性及多用性26物质或事物的数量36装置的复杂性27可靠性37监控与测试的困难程度28测试精度38自动化程度29制造精度39生产率30外界作用在物体上的有害因素39个通用技术参数表四、

技术矛盾及解决原理序号原理名称序号原理名称1分割11预先应急措施2抽取12等势性3局部质量13逆向思维4非对称14曲面化5合并15动态化6多用性16不足或超额行动7套装17维数变化8重量补偿18振动9增加反作用19周期性动作10预操作20有效运动的连续性40个发明原理四、

技术矛盾及解决原理序号原理名称序号原理名称21紧急行动31多孔材料22变害为利32改变颜色23反馈33同质性24中介物34抛弃与修复25自服务35参数变化26复制36相变27廉价替代品37热膨胀28机械系统的替代38加速强氧化29气动与液压结构39惰性环境30柔性壳体或薄膜40复合材料40个发明原理四、

技术矛盾及解决原理（1）分割原理（2）抽取原理（3）局部质量原理（4）不对称原理（10）预先作用原理（8）重量补偿原理（7）嵌套原理（6）多用性原理（5）组合原理（9）预先反作用原理四、

技术矛盾及解决原理1.矛盾矩阵四、

技术矛盾及解决原理2.解决技术矛盾使用TRIZ理论解决技术矛盾时，其过程可以分为以下5个步骤。管理的职能分析问题查找矛盾矩阵查找40个发明原理表确认技术矛盾得出解决方法15432四、

技术矛盾及解决原理2.解决技术矛盾下面将使用TRIZ理论来改进开口扳手。改进扳手的解决方案是将传统扳手上、下钳夹的两个直线平面的形状，变为曲面，增大扳手与螺栓头的接触面积，从而解决了开口扳手存在的问题。五、

物质—场模型分析（l）所有功能都可分解为3个基本元件，即物质S1、物质S2和一个场F。（2）将相互作用的3个基本元件进行有机组合，可以形成一个功能。（3）一个完整的功能必须由这3个基本元件组成。五、

物质—场模型分析1.物质—场模型的模式（1）有效的完整的系统模式有效的完整的系统模式是一种理想状态，即组成系统模型的三个元件都存在，并且都有效，该模式能实现设计者所追求的效应。五、

物质—场模型分析1.物质—场模型的模式（2）不完整系统模式不完整系统模式表示组成物质—场模型的3个元件有所缺失，可能是缺少物质，也可能是缺少场，此时就需要增加系统的元件来实现有效的完整的系统功能。五、

物质—场模型分析1.物质—场模型的模式（3）非有效的完整的系统模式非有效的完整的系统模式是指该模式中的3个元件都齐全，但是设计者追求的效应未能实现或者只实现了一部分。也就是说，在两种物质S1和S2都存在的前提下，场F的作用力不足，没有达到预定的目标，此时就需要对原有的系统进行改进。五、

物质—场模型分析1.物质—场模型的模式（4）有害的完整的系统模式有害的完整的系统模式是指该模式中的3个元件都齐全，但是会产生与设计者所追求的相冲突的有害效应。比如，当地球内部运动积蓄的能量对地壳的压力超过岩层所能承受的限度时，岩层便会突然发生断裂或错位，使其能量以地震波的形式向四周传播，也就形成了地震。五、

物质—场模型分析1.物质—场模型的模式（4）有害的完整的系统模式物质—场模型作用的表现符号含义符号表示期望的作用或效应带箭头的直线（

）表示不足的作用或效应带箭头的虚线（

）表示有害的作用或效应带箭头的螺旋线（

）表示改变了的模型带箭头的粗直线（

）五、

物质—场模型分析2.物质——场模型的组建规则（1）非物质—场系统（只包含一个元件）或者是非完整物质—场系统（包含两个元件）应该建立完整的物质—场。增加新物质的物质——场模型五、

物质—场模型分析2.物质——场模型的组建规则（2）把易受控的，具有所需特性的补充物引入到系统，从而形成复合的物质—场。比如，汽车行驶在冰雪路面上时，由于雪的覆盖导致摩擦系数降低，汽车轮胎就容易打滑。增加场强化有用效应的物质—场模型五、

物质—场模型分析2.物质——场模型的组建规则（3）如果当前系统不允许引入其他物质，那么可以通过引入外部环境中现有的物质，并在外部环境中形成物质—场来解决问题。引用现有物质的物质—场模型五、

物质—场模型分析2.物质——场模型的组建规则（4）如果系统只需要最小的作用状态，但是现有条件又无法满足，则可以先采用大的作用状态，然后再把多余的部分带走。比如，手工件在制作陶瓷时会做出一个略大于目标产物的毛坯，然后再通过精细加工来得到目标产物。引入另一个场来替代原来的场五、

物质—场模型分析2.物质——场模型的组建规则（5）如果系统需要达到对某种物质的最大作用状态，而条件又不允许，那么可以把此作用状态作用于与之有关联的另一个物质上。引入另一个新物质来替代原有物质五、

物质—场模型分析3.物质—场模型的标准解识别元件选择标准解法构建模型确认最终解法五、

物质—场模型分析3.物质—场模型的标准解某工厂欲对自己生产的自行车进行改进，使之更轻便。下面将利用物质—场模型对自行车的执行系统的改进方法进行分析，主要分为以下4个步骤。（3）选择标准解法（2）组建物质

—场分析模型（4）确定最终解法（1）识别造成问题的元件六、

ARIZ算法ARIZ（AlgorithmforInventive-ProblemSolving）在中文里可译为发明问题解决算法，是TRIZ理论中一个十分有效的分析和解决问题的工具。它主要是被用于解决物理矛盾，以及复杂的、困难的和模糊的发明问题。①分析问题②提取技术矛盾③提取物理矛盾④建立物质

——场模型⑤ARIZ需求功能分析⑥扩大思维领域⑦原理解的具体化⑧判断是否为最优解⑨分析解是否具有意义七、

最终理想解1.最终理想解的确定最终理想解的确定（1）设计的最终目标是什么？（2）理想解是什么？（3）达到理想解的障碍是什么?（4）出现这种障碍的结果是什么？（5）不出现这种障碍的条件是什么？创造这些条件存在的可用资源是什么?七、

最终理想解2.最终理想解的特点（1）保持了原系统的优点。（2）消除了原系统的不足。（3）没有使系统变得更复杂。（4）没有引入新的缺陷。第一节

TRIZ理论概述第二节

TRIZ理论的体系第三节

TRIZ理论的应用第四节

本章练习目录第三节TRIZ理论的应用创新者要想有效运用TRIZ理论，必须首先分析研究对象将其转换为TRIZ理论中的标准问题，然后再套用该理论的分析工具（如技术系统八大进化法则、技术矛盾和物理矛盾、物质—场模型等）进行解决。（1）分析问题（2）系统矛盾（3）问题模型（4）对立领域和资料分析（7）物理矛盾的消除与解决对策