技术创新方法与TRIZ理论第一部分

1技术创新方法与TRIZ理论张武城2、第一部分形势与任务第二部分创新的理论和工具3第一部分、形势与任务4“掌握基本的科学方法，树立正确的科学思想，崇尚崇高的科学精神，提高创新能力。”胡锦涛在纪念中国科协50周年大会上指出：、5创新能力建设已成我国发展的当务之急2007年三月，三位老科学家向温总理写信，温总理批示“自主创新,方法先行。”6《孙子兵法》总结集成了打仗的谋略、技巧和套路，是集军事方法之大成的杰出成果。科学重大发现与科技进步也蕴涵着丰富的谋略、技巧与套路，即“创新方法”—科学思维、科学方法、科学工具。科技部刘燕华部长指出7我国创新方法存在的问题•刘燕华部长指出：•科学思维培育不够•科学方法研究与应用不够•具有自主知识产权的科学仪器设备匮乏•创新政策环境还不完善82005年8月8日美国商业周刊：知识经济时代创新经济时代创造性思维创新方法创新工具（CAI)创意的想象力创新力（创造力）主宰世界经济潮流时代特征应对办法9制造前端研发、咨询生产制造制造后端售后服务效益微笑曲线21世纪创新经济20世纪90年代知识经济20世纪60～70年代工业经济资源消耗环境污染资源消耗环境污染10芭比娃娃的全球价值分布＄0.65＄0.35＄8.05＄9.99美国玩具厂商和零售商所得价值是我们的23倍，按利润计算差距更大。11制造前端研发、咨询生产制造制造后端售后服务效益微笑曲线21世纪创新经济资源消耗环境污染资源消耗环境污染向价值链的高端和低污染、少投入的方向发展12第二部分创新技法和TRIZ理论、一、创造力模型和创新方法二、何为TRIZ？三、TRIZ的核心理念四、TRIZ理论对矛盾的分类五、技术系统进化的八大法则六、最基本的物场模型七、76个标准解八、效应知识库的作用九、物理矛盾及其解决方法十、解决发明问题程序（ARIZ）十一、案例解14一、创造力模型和创新方法、创新技法和方法创新技能基础知识、专业知识、交叉学科知识创新思维表达能力个性品质体能外语能力哲学理论基础创造力、15人类历史上最有价值的知识是方法的知识。——笛卡尔科学发明需要创造方法——庞加来、16传统创新技法的分类逻辑思维非逻辑思维科学推理型◇演绎法◇归纳法◇类比法◇自然现象和科学原理探索法◇等价变换法◇KJ法◇类推法◇组合法◇分解法◇形态分析法◇信息交合法◇横向思考法◇奥斯本检核表法◇5W1H法◇六找法◇智力激励法（头脑风暴法）◇联想法◇逆向构思法◇形象思维法◇灵感启示法◇大胆设想法◇特性列举法◇缺点列举法◇希望点列举法技法原理具体技法名称主要思维形式组合型形象思维型列举型有序思维型联想型6017智力激励法与传统会议截然不同的方式解决问题准备阶段自由畅谈加工整理明确问题热身阶段运用程序四项原则：自由畅想推迟评判以量求质综合集成18“当前智力激励法面临着挑战”（美国伊莱恩·丹敦）主要原因是：•缺乏程序化；•缺少熟练的引导者；•缺少熟练的参与者；•罗列的规则成为形式；•有关问题不能达成一致；•缺乏创意激发源；•不是与会者都有创意的压力；•急于求成；•缺少跟进措施，“头脑风暴”小组实际上在不停地重复“发明”已经有过的东西，却在这一过程中错过了潜在的诸多伟大的创意。因此，当遇到复杂的发明问题时，最好找发明公司（指TRIZ咨询公司）咨询。19传统创新与TRIZ创新结果的比较、解决办法思维定势发明问题12345678传统创新应用发散思维“试错法”搜索发明问题解决办法，造成人力、物力的巨大浪费查尔斯.固特异用毕生的精力只解决了一个难题。20爱迪生实验发明灯泡用了1600多种金属材料和6000多种非金属材料。碱性电池的发明经历了50000多次失败。这一方面反映了爱迪生的勤奋和努力、另一方面也说明传统思维方式——试错法的效率低下。TRIZ理论方法就是一种将发明从“困难的”任务转变为“简单的”任务的方法，例如：通过大幅度减少探索范围来达到又好、又快、又省的发明目的。21传统创新方法的利与弊利：易于掌握、易于传播、易于普及，能产生一些创新设想。弊：命中率低，速度慢，难以解决复杂的技术问题。二、何谓TRIZ？身为前苏联的海军专利审查员，从专利审查中，研读了大量的发明专利，总结许多前人智慧的结晶，进而发展出对人类有巨大贡献的TRIZ理论，此举似乎与曾在瑞士专利局工作的爱因斯坦（AlbertEinstein（1879-1955）)不谋而合。俄文拉丁文TeoriyaResheniyaIzobreatatelskikhZadatch英文TheoryofInventiveProblemSolving中文意译：解决发明问题的理论2323几百个不同背景的学员，在经过为期两天TRIZ课程训练后，其不同态度的反应比例如下：(1)有10%的人，对TRIZ不感兴趣。(2)有50%的人，对TRIZ认可，但不想运用。(3)有35%的人，对于TRIZ很感兴趣，若有合适的环境，并有成功的经验，则会持续学习下去，最终获得成功。(4)有5%的人，对TRIZ无限迷恋，几乎达到了如痴如醉的程度，他们将很可能成为创新的种子和顶尖人才。据DarrellMann分析结果：对TRIZ狂热着魔的人群（5％）将TRIZ完全融入到工作中，直至解决问题，有不断扩展TRIZ知识的需求（35％）认可TRIZ，但满足现状，没有进一步扩展TRIZ知识的需求（50％）认为TRIZ对自己没有意义（10％）认同TRIZ工具能力的人群数量（％）时间1.4TRIZ使用者情况（经培训2天后的人员对TRIZ持不同态度的分类）2525195019601970198019902000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26TRIZ理论来源:浓缩数百万发明专利正是基于这一思想，在Altshuller的带领下，动用前苏联的1500多名专家，经过50多年对数以百万计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→50万三、TRIZ核心理念•1、TRIZ不接受妥协，要完全消除矛盾，达到最终理想解。•发明问题是无限多的，而表述矛盾特性的类型比较而言是不多的——（39个通用工程参数）；•发明就是克服矛盾，而克服矛盾的原理也是不多的——40个发明原理。、2、TRIZ创新思维模式的模型转换“某人、某时、某地已经解决了你的问题，或类似的问题。寻找那个解答，应用到你目前的问题上”。例如，使人造宝石沿内部原有的微裂纹分割可以从爆米花的成功应用中找到答案。29利用瞬间压力差可以打破坚果的外壳、-如何使人造宝石沿内部原有的微裂纹分割？-如何迅速清洁船用发动机的冷却水过滤器？-如何打破核桃的外壳？通过本体论关系，由“爆米花”找到了解决方案：303、TRIZ哲学•人们需要的是功能，而不是产品，建立产品的功能模型是十分必要的，（76个标准解）•发明是一门精确的科学，创建解决问题的程序（ARIZ）是可能的•技术系统的进化受到客观法则的支配•高级发明需要效应知识，有必要对知识进行重组，建立强大的知识库。（四）TRIZ创新发明等级•发明问题是无限多的，而发明等级是不多的——（五个等级）；发明等级越高，其发明难度会越高，所需跨领域的知识也越多。一级二级三级四级五级个人本行业外行业效应全人类1％45％32％18％各级所占比例各级所用知识范围4%IFR最终理想解资源分析功能分析简化与合并（修整）矛盾矩阵发明原理分离原理物-场分析失效分析进化趋势效应知识库TRIZ克服思维定势工具系统的定义（分析）和解决发明问题的程序资源功能矛盾理想化时间/空间/界面哲学方法工具2－1、TRIZ系统性的创新思维模式•是将特定问题（SpecificProblem）转换成标准问题（GeneralProblem），•接着再从标准的模式中找到标准问题的解决方式，•再依此转换为特定的问题解答。特定问题特定问题解X1=40X2=10定义分析工具转换评价类似的标准问题ax2bx+c=0aacbbX242－2x240x-600=0标准解34四、TRIZ理论对矛盾的分类自然定律矛盾矛盾工程矛盾社会矛盾自然矛盾个性矛盾组织矛盾文化矛盾技术矛盾物理矛盾管理矛盾宇宙定律矛盾35什么是技术矛盾？•由表述系统性能的两个参数所构成的矛盾称之谓技术矛盾•当用已知的方法去改善系统的一部分或一个参数时，该系统的其它部分或参数就要不可容忍地变坏的现象．•常表现为一个系统中两个子系统之间的矛盾：1）在一个子系统中引入一种有用功能，导致另一个子系统产生一种有害功能或加强了已存在的一种有害功能；2）消除一种有害功能导致另一个子系统有用功能降低；3）有用功能的加强或有害功能的减少导致另一个子系统或系统变得复杂化。3636物理和几何参数负向参数正向参数：排序通用工程参数名称排序通用工程、参数名称排序通用工程参数名称1运动物体的质量19运动物体消耗的能量13结构的稳定性2静止物体的质量20静止物体消耗的能量14强度3运动物体的尺寸22能量的损失15运动物体的耐久性4静止物体的尺寸23物质的损失16静止物体的耐久性5运动物体的面积24信息的损失27可靠性6静止物体的面积25时间的损失28测量精度39个通用参数分类名细目37物理和几何参数负向参数：正向参数排序通用工程参数名称排序通用工程参数名称排序通用工程参数名称7运动物体的体积26物质（或材料）的数量29制造精度8静止物体的体积30（物体对外部）有害作用敏感性32可制造性9速度31（物体产生的）有害副作用33可操作性10力36装置的复杂性34易维修性11应力/压强37控制的复杂性35适应性（通用性）12形状38自动化程度17温度39生产率18光照度21功率38矛盾的解决办法•传统设计是在矛盾双方取得折中方案，矛盾并没有彻底克服和解决•TRIZ理论的核心是建立了基于消除矛盾的逻辑方法。运用通用工程参数来表述矛盾类型，使设计人员在设计过程中不断地发现并解决矛盾，推动产品的不断进化，从一个状态进化到一个新的状态，向着理想化创新产品设计的方向推进。3940个发明原理－用有限的40条原理来解决无限的发明问题。•阿奇舒勒通过对250万份发明专利的研究发现，大约只有20％左右的专利才称得上是真正的创新，其它80％的专利往往早已在其它的产业中出现并被应用过。•阿奇舒勒坚信发明问题的原理是客观存在的，设计者掌握这些原理，就可以大大提高发明的效率、缩短发明的周期，而且能使发明过程更具有可预见性。为此，阿奇舒勒对大量的专利进行研究、分析、总结、提炼出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的40个发明原理。•当前，40个发明原理已经从传统的工程领域扩展到微电子、生物医学、管理、文化、教育等社会的各个领域问题。40个发明原理的广泛应用，导致不计其数新的专利发明的产生。4040个创新原理及使用率排序编号及原理使用率编号及原理使用率编号及原理使用率01、分割原理02、抽取原理03、局部特性原理04、不对称原理05、组合原理06、多功能原理07、嵌套原理08、反重力原理09、预先反作用原理10、预先作用原理11、预置防范原理12、等势原理13、反向作用原理14、曲面化原理15、动态化原理、3512243320343239229371021616、不足或过度作用原理17、多维化原理18、振动原理19、周期性作用原理20、有效连续作用原理21、急速作用原理22、变害为益原理23、反馈原理24、中介原理25、自服务原理26、复制原理27、一次性用品替代原理28、替代机械系统原理161987