TRIZ创新方法理论及应用

TRIZ创新方法理论及应用主要内容第1章TRIZ理论简介第2章TRIZ主要内容第3章TRIZ案例分析第1章TRIZ理论简介1.1TRIZ基本概念1.2TRIZ理论体系1.3TRIZ理论核心思想1.4TRIZ理论中发明的五个等级TRIZ是工程技术人员的“孙子兵法”TRIZ=方法学+知识库TRIZ包含以下三个方面：1、方法学(A)：对于技术的新认识2、方法学(B)：关于解决问题的思维方式3、知识库：实施方法学(A)的案例(知识)集合。日本学者中川彻1.1TRIZ基本概念TRIZ理论通俗解释在已有的、或者变换过的资源的基础上，采用类似的法则，排除影响达到理想结果的矛盾——产生了新的发明。羽毛笔自来水笔圆珠笔毛细管笔3000年50年25年在Altshuller的带领下，动用前苏联的1500多名专家，经过50多年对250万的专利文献加以搜集、研究、整理、归纳、提炼和重组,建立起一整套体系化的、实用的解决发明问题的理论方法体系——TRIZ（解决发明问题理论）TRIZ工具•39×39矛盾矩阵•40个创新原理•发明等级及其特征•技术系统进化法则•资源和理想解发明专利库迄今为止，TRIZ已分析了15,000,000专利有代表性的实用专利20%20万→250万4万→50万TRIZ的含义及来源195019601970198019902000解决发明问题TRIZ软件(CAI)19401961首次出版书籍《如何学会发明》1959正式提出ARIZ1956首次发表文章“发明创造心理学”和技术进化理论1969提出专利评价体系1993TRIZ传到美国并走向世界1977物-场分析效应知识库1980第一个TRIZ软件问世TRIZ发展历程19794个分离原理1971经典矛盾矩阵2003矛盾矩阵TRIZ的发展历程1.2TRIZ理论体系发明问题解决算法（ARIZ）专利分析自然科学系统科学思维科学功能分析物场模型矛盾分析资源分析技术矛盾物理矛盾发明问题科学原理创新原理分离原理标准解法知识库创新思维培养技术系统/技术过程矛盾资源理想化辩证法＋系统论＋认识论技术系统进化法则解题流程理论来源问题分析与求解基本概念哲学理论基础TRIZ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——技术冲突与发明原理物理冲突与分离方法物场分析与标准解Howto模型与知识库一种算法——发明问题解决理论（ARIZ）1.2TRIZ理论体系（1）最终理想解（IFR）1.2TRIZ理论体系（2）技术系统技术系统：由相互联系的元件与运作所组成的、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：把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。1.2TRIZ理论体系（3）技术系统进化法则（经典TRIZ）（1）完备性法则（2）能量传递法则（3）协调性进化法则（4）提高理想度法则（5）动态性进化法则（6）子系统不均衡进化法则（7）向微观系统进化法则（8）向超系统进化法则1.2TRIZ理论体系S曲线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。婴儿期衰退期成长期成熟期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完备性进化实例例：锄头􀂃锄头犁拖拉机例：长矛􀂃长矛弓箭弩枪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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实例形状协调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（IdealFinalResultsIFR）IFR：系统只具有有用功能，而无成本或有害功能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提高理想度法则—简化组件实例：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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􀂃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子系统不均衡进化法则技术系统由多个实现各自不同功能的子系统组成，各个子系统是不同步不均衡进化的；任何技术系统中的每一个子系统都是沿着各自的S曲线进化的；不同的子系统在不同的时间点到达自己的极限，这将导致子系统间矛盾的出现，解决矛盾将使整个系统得到突破性的进化。案例：飞机进化􀂃技术系统沿着减小其元件尺寸的方向进化􀂃实例：计算机向微观级进化法则案例：实例：电子元件的进化电子管-晶体管-集成电路实例：超迷你USB数码相机录音机→随身听→便携CD机→mp3→耳环播放机向微观级进化法则技术系统的进化是沿着从单系统—双系统—多系统的方向发展技术系统进化到极限时，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向超系统进化法则2分析问题模型3陈述IFR和物理矛盾5运用效应知识库4运用物-场资源6转换或替代问题7分析解决物理矛盾的方法8运用解决方案9分析解决问题的过程1分析问题把状态模糊问题准确描述为单一问题创建空间、时间、物质和场等有效资源清单确定最终理想解方向及其阻碍的物理矛盾重新选择并定义另一对技术矛盾求得最终理想解获取资源的最大化应用借以透彻分析增长创新潜能（4）ARIZ1.2TRIZ理论体系（1）实际问题解决思路例：鸡兔同笼问题。一个笼子里有若干只兔和鸡，数头为54，数脚为152，请问有多少只兔？多少只鸡？实际问题数学模型二元一次方程求解数学模型实际问题解答1.2TRIZ理论体系（2）TRIZ解决问题工具体系1.2TRIZ理论体系（2）TRIZ解决问题工具体系试错转化TRIZ工具应用待解决的问题TRIZ问题模型TRIZ创新模式最终解决方案1.2TRIZ理论体系（2）TRIZ解决问题工具体系1.2TRIZ理论体系（3）使用TRIZ解决问题的基本思路建议首先使用物质-场模型和76个标准解解决，是一种标准化、模式化的方法使用技术矛盾和物理矛盾解决问题时，TRIZ提供的思考方向比较多，注意不能随意舍弃任何一个原理尽量将技术矛盾转化为物理矛盾并激化物理矛盾，往往有助于问题的解决非标准问题使用ARIZ解决1.2TRIZ理论体系现代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1.3TRIZ理论核心思想1.4TRIZ理论中发明的五个等级（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10000-1000001.4TRIZ理论中发明的五个等级（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1.4TRIZ理论中发明的五个等级韩国受益于与苏联的地缘关系，很早就接触到TRIZ。于1998年引进了TRIZ，早期并不成功。直到2003年第二次的引进，三星利用TRIZ，节约成本达15亿美元，并运用TRIZ成功申请了52项专利。这才引起世界高度的兴趣与关注。在韩国一些大公司大力支持下，TRIZ的应用得以蓬勃发展；例如三星公司成立三星先进技术研究院。2007年三星公司平均每月有60个美国专利授权，排名世界第二。一个在1997年亚洲金融危机濒临倒闭韩国企业，但是到了2006年三星的市值却超过1千亿。三星的总裁李正龙在2005年第一次向世界宣布：「是什么救活三星？用的就是“萃智TRIZ”！」。TRIZ导入韩国的成功实例应用TRIZ的效益可以缩短创新的过程，对产品制造过程能有所改善，可在最短时间产生更多产品构思和问题解决方案、可以创造技术先进、引领市场的新产品。目前TRIZ应用领域也从传统制造业、电子半导体产业、航天、化工、建筑、医药、生物科技等领域，延伸至商业、管理等非科技领域；TRIZ也开始被应用在其他项目，如音乐、艺术与雕塑、漫画卡通、诗歌等人文领域上。TRIZ引领各个领域成功创新TRIZ应用于各种领域的成功范例鲜少公开。即使是公开的案例也仍蒙上一层神秘的面纱，因为涉及到各公司产品与制程的创新发明，所以并未能展示该公司的技术本质。第2章TRIZ主要内容2.1TRIZ创新思维方法2.240个发明原理2.3物理矛盾和四大分离原理2.4物-场模型分析如何用4根火柴组成一个“田”字？如何一笔画出一个圆，圆心思考？思维定势为了有效地利用TRIZ的法则、规则和理论方法，需要进行思维的创新，但思维定势会妨碍完成创新思维活动。常见的思维定势有三种：术语的定势形象的定势专业知识的定势（1）九屏幕法九屏幕法是一种考虑问题的方法，是指在分析和解决问题的时候，不仅要考虑当前系统，还要考虑其超系统和子系统；不仅要考虑当前系统的过去和将来，还要考虑超系统的过去和将来。2.1TRIZ创新思维方法太空钢笔据说，早期美国航天员在太空中用钢笔写不出字来，这是因为太空中缺乏重力的缘故。于是，美国航空航天局决定划拨100万美元专款进行攻关。研究是在极其秘密的状态下进行的，经过半年多夜以继日的集中攻关，最后研制出了一款专用的、十分精密的太空钢笔。在庆祝大会上，美国宇航局的一位官员突生疑问：我们如此费力，那么苏联航天员在太空中使用什么笔写字的？当前系统普通钢笔系统的未来太空钢笔当前系统的过去蘸水笔或铅笔超系统空间站(失重)超系统的未来空间城市(失重)超系统宇宙飞船(失重)子系统无压墨水笔芯子系统的未来稳压出水笔芯子系统的过去鹅毛管或铅芯（2）理想度2.1TRIZ创新思维方法（2）理想度实例63理想的容器就是没有容器理想的容器就是没有容器测酸对不同合金的抗蚀性→成本增加测酸对不同合金的抗蚀性→成本增加月球登陆小艇的灯泡外罩月球登陆小艇的灯泡外罩理想化实例月球上的灯泡外罩测量酸对不同合金抗蚀性的理想容