技术创新方法和TRIZ理论

1技术创新方法和TRIZ理论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胡锦涛在中共十七大指出要坚持走中国特色自主创新道路，把增强自主创新能力贯彻到现代化建设的各个方面。加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系。52005年8月8日美国商业周刊：知识经济时代创新经济时代创意的想象力创新力主宰世界经济潮流时代特征6存在问题创新思维与创新精神培养缺位。目前的应试教育体系抑制了学生的创新思维和创新精神；过分强调专业知识的教授，缺少科学思维、科学方法方面的引导和训练。科研活动中的创新思维不足，自主创新研究成果少。跟踪模仿为主，自主创新较少。多数学科发展滞后，属于世界领先的学科很少。尊重科学、崇尚科学的氛围不够。传统的“学而优则仕”，“官本位”的思想依然存在，不按照科学规律办事的问题普遍存在。7创造性人才自我设计、创新思维表达能力个性品质体能外语能力创新技法和方法创新技能基础知识、专业知识、交叉学科知识哲学理论基础创造力、8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◇希望点列举法组合型形象思维型列举型有序思维型联想型609第二部分创新技法和TRIZ理论10TRIZ技法(发明问题解决理论)－TRIZ的含义TRIZ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→TeoriyaResheniyaIzobretatelskikhZadatch11TRIZ理论创始者根里奇·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”。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——TRIZ12.产品创新技术系统进化法则40个发明原理发明问题解决算法物场模型分析最终理想解物理矛盾分离方法矛盾矩阵创新原理科学效应知识库发明问题标准解法TRIZ理论体系13TRIZ理论的九把利剑1、八大进化法则：预测技术系统进化模式和产品成熟度；2、最终理想解：系统的进化总是向着更理想化的方向发展；3、40个发明原理：浓缩250万份专利背后所隐藏的共性发明原理；4、39个工程参数和矛盾矩阵：为解决问题直接提供化解矛盾的发明工具；5、物理矛盾的分离原理：分离原理是针对物理矛盾的解决而提出的；6、物场模型分析：用于建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型；7、发明问题的标准解法：5级共76个标准解法，可以将标准问题在一两步中快速进行解决；8、发明问题标准算法（ARIZ)：针对非标准问题而提出的一套解决算法；9、物理效应和现象知识库：将物理现象和效应应用在问题解决过程中。14技术系统进化八大法则1、技术系统的S曲线进化法则；2、提高理想化法则；3、子系统不均衡进化法则；4、动态性进化法则；5、向超系统进化法则；6、子系统协调性法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、向自动化方向进化法则。15技术系统进化法则之一－S曲线进化法则、•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16技术系统进化法则之二－提高理想度法则最理想的技术系统：“它既不消耗任何资源，但却能够实现所有必要的功能”（作为物理实体它并不存在）技术系统是沿着提高其理想度，向最理想系统的方向进化提高理想度法则是所有进化法则的基础。17技术系统进化法则之三－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。子系统不均衡进化法则包含着：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；组成技术系统所包含的各个子系统都是不同步、不均衡进化的；整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的即最不理想的子系统（木桶原理）利用这一法则的知识，可以帮助创造者及时发现并改进最不理想的子系统．18技术系统进化法则之四－（结构）动态性进化法则沿着增加系统可移动性的方向发展沿着增加系统的柔性方向发展沿着增加系统可控性方向发展19刚体单铰链多铰链柔性体液体/气体场系统的柔性进化20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21切割技术的动态性进化水切割激光切割线切割机床22技术系统进化法则之五－向超系统进化法则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此时，子系统功能得到加强的同时，也简化了原有的系统。23飞机燃油系统向超系统跃迁—空中加油机实例、超系统空中加油机系统受油机输油管子系统超系统24技术系统进化法则之六－子系统协调性进化法则组成技术系统的各个子系统、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：结构上协调。比如：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。性能参数的协调。比如：网球拍需要考虑两个性能参数的协调：一方面要将球拍整体重量降低，以提高其灵活性；同时要增加球拍头部重量，以保证产生更大的挥拍力量。工作节奏和频率上的协调。比如吸尘器．吸力太大，吸嘴会粘住地毯．25(a)积木(c)浇灌混凝土(b)网球拍结构、性能、节奏和频率的协调性26技术系统进化法则之七－向微观级和场的应用进化法则技术系统：元件：场的应用：微观宏观微观最初的尺寸原子、基本粒子尺寸高效场和增加场效率的方向27录音机随身听便携CD机mp3耳环播放机播放机向微观的进化28计算机从宏观进化到微观10210110010－110－210－310－410－510－610-710－810－9量子计算机29通信产品的波长从宏观进化到微观10210110010－110－210－310－410－510－610-710－810－9波长约300-3米波长约1-0.1米波长约0.1米-3纳米向微观进化法则意味着：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甚至更好的功能30技术系统进化法则之八－向自动化方向进化法则技术系统：摒弃那些机械的、重复的、枯燥无味的手工操作，实现并提高技术系统功能的效益，解放人们去完成更具有创造性的工作。31.产品创新技术系统进化法则40个发明原理发明问题解决算法物场模型分析最终理想解物理矛盾分离方法矛盾矩阵创新原理科学原理知识库发明问题标准解法TRIZ理论体系32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。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实现。33技术系统矛盾的分类：技术矛盾物理矛盾技术系统矛盾的两大类34什么是技术矛盾？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。35解决产品设计技术矛盾的三步骤描述问题，建立问题模型确定技术矛盾（确定两个通用工程参数）发明原理待解决的问题最终解决方案第三步：应用第一步：分析技术系统第二步：解决技术矛盾（应用矛盾矩阵）如果由矛盾矩阵所有给出的原理都完全不能应用，则需重新确定技术矛盾，再做一遍，直到找出可操作的解决方案。36技术系统分析方向准确分析技术系统，技术矛盾即可轻松获解！分析方向：了解组成系统的各个部分（子系统）、系统所从属的上级系统以及问题本身的根源；了解整个系统的持续情况：系统的过去、现在以及将来在各个子系统就上级系统可以发展的情况。37如何描述问题确定技术矛盾？1、问题是什么？2、现在有什么解决方案？3、这个解决方案有什么问题？利用39个通用工程参数（技术特性）来描述需要改善的特性和可能恶化的特性。38.产品创新技术系统进化法则40个发明原理发明问题解决算法物场模型分析最终理想解物理矛盾分离方法矛盾矩阵创新原理科学效应知识库发明问题标准解法TRIZ理论体系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、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01、分割原理02、抽出原理03、局部特性原理04、不对称原理05、合并原理06、多功能原理07、嵌套原理08、质量补偿原理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16、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、有效持续作用原理21、急速作用原理22、变害为益原理23、反馈原理24、中介物原理25、自助原理26、复制原理27、一次性用品替代原理28、替换机械系统原理29、气压或液压结构替代原理30、柔性壳体或薄膜结构原理31、多孔材料原理32、变换颜色原理33、同质性原理34、自弃与修复原理35、改变状态原理36、相变原理37、热膨胀原理38、强氧化作用原理39、惰性（或真空）环境原理40、复合材料原理4101、分割原理A.将物体分割成相互独立的部分；B.使物体成为可组合的（易于拆卸和组装）的部分；C.提高物体的分割程度或分散程度；4201、分割原理将卡车分成牵引车头和拖车组合家具百叶窗拉圾桶活动房屋将物体分割成相互独立的部分使物体成为可组合的（易于拆卸和组装）的部分提高物体的分割程度或分散程度43美国陆军M270多管火箭炮发射中的M270M270反装甲子母弹攻击正在爆裂的M270子母弹A.将物体分割成相互独立的部分；C.提高物体的分割程度或分散程度；4439个通用工程参数几何参数：长度、面积、体积、形状一般物理参数：重量、速度、力、应力/压强、温度、光照度系统参数：作用于物体的有害因素、物体产生的有害因素功率参数；物体的能量消耗、功率技术参数：操作时间、可靠性、强度、适用性和通用性、可制造性/可操作性/可维护性、制造精度、设计复杂性、自动化程度、生产率、对象的稳定性与测量有关的参数：测量的必要性、测量精度损失参数：能量损失、物质损失、信息损失、时间损失45矛盾矩阵表的组成阿奇舒勒将39个通用工程参数和40条发明原理有机地联系起来，建立起对应关系，整理成39×39的矛盾矩阵表（详见（《创新制胜》附录）。矛盾矩阵的第1行、列为39个通用工程参数的编码，第2行、列分别为39个通用