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创新方法及TRIZ理论概述新疆电子研究所林栎2010年5月创新方法概论形势与任务创新的理论和工具第一部分、形势与任务第二部分创新技法和TRIZ理论创新技法和TRIZ理论创新的现状与困惑传统的创新方法TRIZ简介创新概述“创新”就是“抛弃旧的、创立新的”——新华字典即在已有的基础上，提出独特的、新颖的且富于成效的见解与思维。发明是处处存在的，存在于生活的各个角落发明不是高深莫测的，任何人都能有发明利用同一个原理可在不同领域和行业发明创新关于发明创新发明创新的5个层次第1级——最小型发明指那种在产品的单独组件中进行少量的变更，但这些变更不会影响产品系统的整体结构的情况。该类发明并不需要任何相邻领域的专门技术或知识。特定专业领域的任何专家，依靠个人专业知识基本都能做到该类创新。例如以厚度隔离减少热损失，以大卡车改善运输成本效率等。约占32%32%45%19%4%0.3%0%10%20%30%40%50%发明创新的5个层次第2级——小型发明此时产品系统中的某个组件发生部分变化，改变的参数约数十个，即以定性方式改善产品。创新过程中利用本行业知识，通过与同类系统的类比即可找到创新方案，如中空的斧头柄可以储藏钉子等。约占45%32%45%19%4%0.3%0%10%20%30%40%50%发明创新的5个层次第3级——中型发明产品系统中的几个组件可能出现全面变化，其中大概要有上百个变量加以改善，它需利用领域外的知识，但不需要借鉴其它学科的知识。此类的发明如原子笔、登山自行车、计算机鼠标等。约占19%0%32%45%19%4%0.3%10%20%30%40%50%发明创新的5个层次第4级——大型发明指创造新的事物，需要数千个甚至数万个变量加以改善的情境，它一般需引用新的科学知识而非利用科技信息，该类发明需要综合其它学科领域知识的启发方可找到解决方案，如内燃机、集成电路、个人电脑等。低于4%32%45%19%4%0.3%0%10%20%30%40%50%发明创新的5个层次第5级——特大型发明主要指那些科学发现，一般是先有新的发现，建立新的知识，然后才有广泛的运用，如蒸汽发动机，飞机、激光等。低于0.3%0%32%45%19%4%0.3%10%20%30%40%50%结论真正的发明只占约4%，绝大多数发明属于第1、2、3级，是对原有系统的不同程度的改进；发明不是高深莫测的，绝大多数发明都是利用同一个原理，在不同领域和行业的发明创新。较低级别的发明可使技术不断得到完善。123发明创新的5个层次国际、国内形势目前，全世界86％的研发投入、90％以上的发明专利都掌握在发达国家手里中国处在国际分工的外围和产业链的下游“市场换技术”不是可持续发展的有效手段1949-1979：封闭状态下的自力更生1980-2004：开放情势下的市场换技术2001-当前：开放格局下的自主创新关键核心技术，军工高技术既“换”不来，也买不来！“一个国家没有技术独立，就没有经济、政治上的独立”。——兰德公司资料来源：《中国战略导向“自主立国”》，经济观察报，章敬平关于创新技法的争论有关创造创新方法问题曾经在两大派之间展开了较长时期的争论：一派认为创造发明主要靠天才的灵感和非逻辑思维，不存在可循的创新技法，马赫、罗素、维特根斯坦、波普尔等学者就持有这类观点；另一派则认为发明创造有方法可循，但在很长一段时间里却又拿不出切实可行的和令众人信服的创新方法。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◇和田法◇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60传统的创新方法第1次猜测第n次猜测第n次排错排错试错法头脑风暴法自由思考延迟批判以量求质不同行业结合改善传统创新与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基于TRIZ的创新——收敛思维传统创新(发散)与TRIZ创新(收敛)的结果比较ARIZ理论标准解法发明原理效应知识库……技术系统进化法则问题问题解决TRIZ简介1234TRIZ的理论体系TRIZ的核心思想TRIZ的形成与发展什么是TRIZ什么是TRIZTRIZ的含义是发明问题解决理论，是原俄文字母的缩写，并按ISO/R9-1968E规定，转换成拉丁文的首字母缩写ТеорияРешенияИзобретательскихЗадач→TeoriyaResheniyaIzobretatelskikhZadatchTRIZ是发明问题的解决理论，其拼写是由发明问题的解决理论（TheoryofInventiveProblemSolving）俄语含义的单词首字母组成，在欧美国家也可缩写为TIPS。其研究始于1946年，原苏联的大学、研究所和企业所组成的数百人的研究组织分析研究了世界近250万件发明专利，综合多个学科领域的原理、法则形成了TRIZ理论体系。其主要目的是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。并将之归纳总结，形成能指导实际新产品开发的理论方法体系。运用这一理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来发展趋势。发明问题解决理论TRIZ通过分析人类已有技术创新成果———高水平发明专利，总结出技术系统发展进化的客观规律，并形成指导人们进行发明创新、解决工程问题的系统化的方法学体系。TRIZ理论创始者根里奇·阿奇舒勒根里奇•阿奇舒勒G.S.Altshuller（1926－1998）是前苏联的一位天才发明家和创造创新学家，于1946年创立TRIZ理论。TRIZ理论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，曾经被称作前苏联的“国术”和“点金术”。独特的技术系统进化法则被西方称之为“人类三大进化理论之一”，与达尔文的生物进化理论和马克思的人类社会进化理论相提并论。TRIZ简介1234TRIZ的理论体系TRIZ的核心思想TRIZ的形成与发展什么是TRIZAltshuller的发现之一不同行业中的问题，采用了相同的解决方法制作冻豆腐的方法无声爆破的方法古代开山辟石的方法快速制造萝卜干的方法污泥脱水的方法挤压工件的方法……利用瞬间压力差可以打破坚果的外壳、-如何使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：产品和生物系统一样，是按照一定规律在发展和进化的Altshuller的发现之二TRIZ理论来源:浓缩数百万发明专利在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（发明问题解决理论）TRIZ工具•39×39矛盾矩阵•40个创新原理•技术系统/过程分析、问题定义•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%试错抽象转化TRIZ工具辨识求解待解决的问题TRIZ标准问题TRIZ通用解最终解决方案TRIZ的解题模式TRIZ简介1234TRIZ的理论体系TRIZ的核心思想TRIZ的形成与发展什么是TRIZTRIZ理论的核心思想TRIZ理论的核心思想包括三个方面：第一，无论是一个简单的产品还是复杂的技术系统，其核心技术都是遵循客观规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式；第二，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；第三，技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大数目的功能。TRIZ简介1234TRIZ的理论体系TRIZ的核心思想TRIZ的形成与发展什么是TRIZ技术系统/技术过程矛盾理想化资源系统科学思维科学基础知识+专业知识+交叉学科知识创新思维培养技术系统进化法则功能分析物场模型矛盾分析专利分析发明问题解题流程（ARIZ）科学原理知识库辩证法＋系统论＋认识论+本体论发明问题标准解法技术矛盾创新原理基本概念理论基础问题分析工具问题求解工具解题流程理论来源资源分析物理矛盾分离方法TRIZ理论体系哲学思想TRIZ的理论体系TRIZ中的创新思维方法九屏幕法1IFR法2小人法3金鱼法4STC算子5TRIZ的理论体系九屏幕法超系统当前系统子系统系统的过去子系统的过去超系统的过去系统的未来超系统的未来子系统的未来九屏幕法的作用帮助我们多角度的看待问题，突破原有思维局限多个方面和层次寻找可利用的资源，更好的解决问题九屏幕法的步骤第一步：先从技术系统本身出发，考虑可利用的资源第二步：考虑技术系统中的子系统、和系统所在的超系统中的资源第三步：考虑系统的过去和未来，从中寻找可利用的资源第四步：考虑超系统和子系统的过去和未来九屏幕法的实例理想最终结果IFR应用IFR的步骤实现IFR的几个建议IFR法的作用IFR实例创新思维方法的作用技术系统进化八大法则完备性法则1提高理想化法则2子系统不均衡进化法则3动态性进化法则4向超系统进化法则5子系统协调性法则向微观级进化法则7能量传递法则86TRIZ的理论体系技术系统的S-曲线、•一个技术系统的进化一般经历4个阶段，典型的S曲线是描述一个技术系统的完整生命周期。•当一个技术系统的进化完成4个阶段后，必然会出现一个新的技术系统来替代它，如此不断的替代。婴儿期衰退期成长期成熟期S曲线的跃迁新产品模式研发下一代竞争技术下一个产品模式的S曲线时间能工作能正确工作最大性能最大功效最佳可靠性最低成本研发极限过时技术主要参数S曲线与进化法则婴儿期成长期成熟期衰退期时间性能参数完备性进化法则能量传递法则协调性法则提高理想度法则动态性进化法则子系统不均衡进化向微观级进化向超系统进化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帆船帆船完成“货物运输”功能的技术系统货物桅杆船体帆风能水手完整的技术系统能量传递法则必须确保能量从能量源流向技术系统的所有元件；必须使能量流动的路径向尽可能短的方向发展，以减少能量损失。收音机的能量传递收音机在金属屏蔽的环境（如汽车）中就不能正常收听高质量广播。尽管收音机内各子系统工作都正常，但电台传导的能量源（作为系统的组成部分）受阻，使整个系统不能正常工作。在汽车外加一天线，问题就解决了动态性进化法则沿着增加增加系统可移动性的方向发展沿着增加增加系统的柔性方向发展沿着增加增加系统可控性方向发展机械系统的进化不同产品技术的进化路径刚性单铰链多铰链柔性气体、液体场切割技术的动态性进化水切割激光切割线切割机床技术系统首先向系统的合成方向发展技术系统的简化子系统双系统多系统单系统超系统向超系统进化法则此时，子系统功能得到加强的同时，也简化了原有的系统。飞机燃油系统向超系统跃迁、超系统空中加油机系统受油机输油管子系统超系统新颖的发明系统进化法则的作用引导市场需求定性技术预测产生新技术实施专利布局和标准战略适时选择企业战略。TRIZ中解决问题的工具——矛盾技术矛盾1物理矛盾2HOWTO模型3物场模型4TRIZ的理论体系TRIZ的解题工具体系问题模型工具解决方案模型5x10乘法表50技术矛盾矛盾矩阵创新原理物理矛盾分离方法知识库创新原理知识库中的方案HOWTO模型知识库知识库中的方案物场模型标准解法系统标准解法抽象转化TRIZ工具辨识求解待解决的问题TRIZ标准问