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TRIZ概述


主题大纲 TRIZ --发明问题解决理论
林晓鹰

我们需要寻找解决问题的新方法 TRIZ概述 TRIZ的理论体系

厦门大学机电工程系
2

创新时的困惑
人们在遇到问题时,常常靠猜测产生设想,并选择他们喜 欢的、或认为其他人喜欢的设想。好的设想最初提出时往 往会被拒绝或放弃。 人们拒绝好的设想而投资差的设想的简单原因是:他们不 知道两者的区别。 好方案(好设想)的通用特征 解决矛盾 增加系统的理想化水平 采用闲置的、易被应用的资源 我们需要新的解决问题的方法,使创造性的工作更为有效。 TRIZ理论是基于许多伟大发明的特征、系统进化的模 式,而不仅仅是人们采用的基于心理活动的、没有理论指 导的方法。
3

问题1:河边停着一只小船,这只小船只能容纳一个人。 有两个人同时来到河边,并且这两个人都坐着这只船 过了河。请问:他们是怎样过河的?

4

创新时的困惑 几乎在所有的问题上,人脑有根据自己的经验、 知识和偏见,而不是根据面前的佐证去作判断的 强烈倾向。
——贝弗里奇,《科学研究的艺术》

创新时的困惑 如何通过分析,保证解决了正确的问题
问题2:如何改进登月舱外部的灯泡?

? ?
如何克服 思维惯性? 如何找到正确 的问题? ?

如何克服 思维惯性?



?

创新时的困惑 创新时的困惑
5 6

1

创新时的困惑 找到正确的问题后,如何正确地解决问题?

创新时的困惑
新产品设计前,如何正确预测产品下一步 发展方向? 如何正确地进行产品定位? 如何规避竞争对手专利,超越对方?

?
如何正确预测 产品未来? 如何找到正确 的问题? 如何正确地 解决问题? 如何克服 思维惯性? 如何找到正确 的问题? 如何正确地 解决问题?

如何克服 思维惯性?

问题3:火箭喷嘴的改进 创新时的困惑 问题4:牙刷的未来发展
7

创新时的困惑
8

关于发明创新 发明不是高深莫测的,任何人都能有发明 创新的灵感不需要是只能随意出现。 以前的观念认为:创新发明的过程是我们无法束 缚与控制。这个观念不仅仅是压抑我们,同时也 是不正确的观念。 在世界上的专利里,有太多相同的原理,一再地 被重复使用。利用同一个原理可在不同领域和行 业发明创新
9

发明的级别 第一级:简单发明 第二级:较小的系统改进 第三级:较大的系统改进 第四级:基于一种新原理的改进 第五级:发现新现象

什么样的创造可以称为发明?

10

发明创新的5个层次 第 1级——最小型发明
用专业内熟知的方法解决常规设计问题,多数为参 数优化类的发明,约占32% 实例:为更好的保温,将塑钢窗加厚 实例:载重更大的卡车
50% 40% 32% 30% 20% 10% 0%
11

发明创新的5个层次 第 2级——小型发明
用行业内已知方法来解决问题,通常伴随矛盾的妥协设计,能 给现系统功能带来少量的提高,约占45%

实例:斧头的空心手柄 实例:配备灭火器的焊接装置

45%

50% 40% 30% 18% 4% 1% 20% 10% 0% 32%

45%

18% 4% 1%

12

2

发明创新的5个层次 第 3级——中型发明
由其他行业的已知方法来解决问题,矛盾解决了,现系统功能 根本上得到提升,属于创新性的发明,约占18% 实例:子午线轮胎 实例:圆珠笔

发明创新的5个层次 第 4级——大型发明
由全新的原理实现系统主要功能,使系统升级,低于4% 实例:内燃机 实例:充气轮胎 实例:记忆合金做管接头

50% 40% 32% 30% 20% 10% 0%

45%

50% 40% 32% 30% 18% 4% 1% 20% 10% 0%

45%

18% 4% 1%

13

14

发明创新的5个层次 第 5级——特大型发明
重大科学发现导致的发明,催生了全新的系统,推动了 全球的科技进步,低于1%

发明的级别
第一级:简单发明
为更好的保温,将塑钢窗加厚

第二级:较小的系统改进
斧头的空心手柄

第三级:较大的系统改进
下列发明属于第五级:轮子、蒸汽机、飞机
50% 40% 32% 30% 20% 10% 0%
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子午线轮胎的发明

第四级:基于一种新原理的改进
45%

内燃机的发明,替代了蒸汽机

第五级:发现新现象
飞机,照相术,晶体管
18% 4% 1%

发明创新的5个层次 结论
1 真正的发明只约占5%,绝大多数发明属于第

主题大纲
我们需要寻找解决问题的新方法 TRIZ概述 TRIZ的理论体系

1、2、3 级,是对原有系统的不同程度的改 进;
2 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。
3 较低级别的发明可使技术不断得到完善。

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18

3

主题大纲
我们需要寻找解决问题的新方法 TRIZ概述
什么是TRIZ TRIZ的由来和发展

什么是TRIZ

Theroy of Inventive Problem Solving

发明问题解决理论
TRIZ是俄罗斯发明家GenrichS.Altshuller 和他的研发团队在1946年所创建.他们分析和整 合59年以来的2,500,000专利。通过分析专利,进 行抽取和总结。

TRIZ的理论体系

Genrich Saulovich Altshuller Father of TRIZ 15 October 1926- 24 September 1998
19 20

TRIZ理论的创始人

G.S.Altshuller生平
孩提时代 --喜欢潜水游泳 14岁时发明了利用双氧水的相变化产生氧气的装置。 16岁获得第一个潜水设备发明专利。 二次世界大战加入陆军。 战后加入海军,担任发明检查员,而获得更多观察审阅他人 创新发明的机会。 G.S.Altshuller

根里奇· 阿奇舒勒 (Genrikh Saulovich Altshuller)1926.10~1998.9 TRIZ理论之父。

1946 –决心创成出一个新的创新理论科学,而在两年之 内建立了TRIZ的基础。

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22

G.S.Altshuller生平 斯大林时代,不 发给专利,发明 者只有一纸证书 文件。 因为证书文件简 单扼要,所以 Altshuller能阅 读过数以万计的 证书,而奠定下 了TRIZ的基础。

G.S.Altshuller生平
1948 –与孩提邻居Raphael Shapiro一起写信给斯大林,提出创新 理论的发展。 但不幸的以因创新而意图损害国家罪, 1949被判决25年,送至西伯利 亚集中营。 在西伯利亚集中营,关有数以千计的教授,卓越的科学家、音乐家与艺 术家。集中营成了Altshuller的私人大学。 1954 --斯大林死后一年被释放,1956与Shapiro一起发表他们理论 的第一篇文章于‖The Questions of Psychology‖期刊上 1974 – Boris Zlotin为主要的拥护者。 1981 -- Alla Zusman加入TRIZ团队,并改善TRIZ中的一些方法。 1985 – Altshuller已经写14本书

23

24

4

什么是TRIZ Altshuller革命性的发现
不同行业中的问题,采用了相同的解决方法 系统/产品是按照一定规律在发展的

Altshuller的发现

GenrichAltshuller: “创新有着规律性和重复的模式”

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Altshuller的发现

Altshuller的发现

发明1:甜辣椒去籽
概念:利用压力变化将辣椒籽去除 方法: 1.将辣椒放置于密闭的容器 2.将容器内压力增加到8个大气压

1968年获 得专利

发明2:葵花籽剥壳
概念:利用高压使果实与外壳分离 方法: 1.将葵花籽放入密闭的容器 2.加压

1986年获 得专利

3.释放压力到常压,在辣椒外表最脆弱的点会 产生破坏而将籽取出。
27

3.压力快速下降,在高压扩张下,气体贯穿外 壳,果实与外壳分离。
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Altshuller的发现 运用同样方法:

Altshuller的发现 不同行业中的问题,采用了相同的解决方法

从专利中总结出最常用的方法和原理
29 30

5

Altshuller的发现 发现了技术系统的进化趋势
系统/产品是按照一定规律在发展的

Altshuller的发现

刚体

可动链接

弹性体

粉末

液体

气体



ENIAC

TX-0

IBM SYSTEM

现代电脑

电子管

晶体管
31

集成电路

大规模集成电路
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TRIZ的形成

76个

TRIZ的核心思想

4史展 3 2
40条 8大

标准解法

很多的方法和原理在发明的过程中是在重复使用的 技术系统的进化和发展并不是随机的,而是遵循着

4种

分离方法

一定的客观趋势 系统的进化趋势和生物中自然选择的趋势相同:技

技术系统进化法则

术体系也是一个资源竞争的过程,进化趋势描述了 胜利者的典型特征

1

创新原理

33

34

现代TRIZ的发展
经典TRIZ
其他

主题大纲
40条创新原理 技术系统进化法则 矛盾矩阵 物场模型 标准解法 ……

我们需要寻找解决问题的新方法 TRIZ概述 TRIZ的的理论体系

价值 工程

经典 TRIZ 因果 分析

现代TRIZ
系统功能分析 系统简化 因果分析 ……

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TRIZ的理论体系
ARIZ 九步法
九屏幕法 小人法 金鱼法 STC算子 IFR …… 技术矛盾 创新原理

…… 算法
S曲线 完备性法则 能量传递法则 协调性法则 动态性法则 子系统不均衡进化 向超系统进化

TRIZ的体系——术语
自己的算法

算法

创新的思维 创新的方法

工具

创新的规律

向微观级进化 提高理想度法则 ……

工具

用统一的语言描述 问题
矛盾

物理矛盾 分离方法 物场模型 标准解法 根本原因分析 功能分析 知识库 ……

矛盾 理想度 术语 功能
37

理想度 资源

技术系统


……

资源 技术系统 效应 功能
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术语


……

效应

TRIZ的体系——术语 用统一的语言描述问题
矛盾
矛盾是指内在的要素、作用或主张彼此不一致或相反的情境。 从解决问题的观点出发,矛盾概念描述下列情况: 1.问题,既“管理矛盾”; 2.发生不需要的负效应,既“技术矛盾”; 3.对组件提出不兼容的要求,既“物理矛盾”; 4.对组件改变方式提出不兼容的要求,既“功能矛盾”

TRIZ的体系——工具

算法

创新的思维

功能
研究对象能够满足人们某种需要的一种属性 对产品而言,就是它的用途; 对作业而言,就是它的作用; 对企业而言,是指其变投入为产出(流程) 对人而言,是指他的职能,从事某项工作的行为

创新的方法

工具

创新的规律

术语 术语
40

39

TRIZ体系——创新的方法
算法

TRIZ的解题模式与流程 鸡兔同笼问题
一个笼子里有若干只鸡和兔,数头共54只,数脚共152 只,请问有多少只鸡,多少只兔?

创新的思维
技术矛盾 创新原理 物理矛盾 分离方法 物场模型 标准解法 根本原因分析

创新的规律 创新的方法

工具
一共有多少只 鸡,多少只兔?

功能分析

知识库

……

正确地解决问题

术语 术语
41 42

7

TRIZ的解题模式与流程 数学中是如何解题的?
中间工具 乘法口诀 问题模型 5 x 10 解决方案模型 50

TRIZ工程问题求解模式
中间工具 问题模型 解决方案 模型

转化

演绎

待解决的问题 共有多少人?

最终方案 50人

待解决的 问题

最终解决 方案

43

44

TRIZ的解决工具体系

TRIZ解决问题的工具——矛盾分析 矛盾是指内在的要素、作用或主张彼此不一致 或相反的情境。
--《韦伯斯特新编大学词典》

问题模型
5x10 HCL+NaOH 技术矛盾 物理矛盾 HOWTO模型 物场模型

工具
乘法表 化学反应式 矛盾矩阵 分离方法 知识库 知识库 标准解法系统

解决方案模型
50 NaCL+H20 创新原理 创新原理 知识库中的方案 知识库中的方案 标准解法

TRIZ把工程中常见的矛盾分为几种,最主要的 两种是——技术矛盾和物理矛盾

发明就是克服矛盾
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45

TRIZ解决问题的工具——矛盾分析

您遇到过这样的问题吗? 桌子强度增加,导致重量增加

技术矛盾 技术系统矛盾 物理矛盾

桌面面积增加,导致体积增大

47

48

8

什么是技术矛盾 为了改善技术系统的某个参数,导致该技术系统 的另一个参数恶化 两个参数之间的矛盾 改善A参数,导致B参数发生恶化 符号表示:
A+,BB+,A参数A

什么是技术矛盾 改善:
增加速度

恶化:
稳定性降低 安全性降低

参数B

49

50

什么是技术矛盾
飞机速度接近音速时机翼会出现“激波”,飞机的阻力剧 增,这就是所谓的“音障”。 德国人发现三角翼或后掠式机翼可以延迟“激波”的产 生,缓和飞机接近音速时的不稳定现象。
超音速战斗机

如何解决技术矛盾

传统的解决方法
折衷

TRIZ解决方案
运用创新原理,使技术系统得到整体的优化

改善
飞机的速度

传统方法只是对矛盾进行优化 TRIZ求解则是力求彻底解决矛盾
51 52

恶化:
飞机的升力

创新原理的由来

创新原理的由来
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。

1946年, G. S. Altshuller创立TRIZ(发明问题解决理论,The Theory of Inventive Problem Solving) 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 基于数理的统计分析, 总结前人解决典型技术问题的典型方法和规律, 并将其分类, 便于工程人员快速对应, 找到 解决方案

8个技术系统进化法则 0,000
提取

00

总结

39× 39矛盾矩阵 39× 39矛盾矩阵 40个创新原理 40个创新原理 11个分离原理 11个分离原理 ............ 54

53

9

创新原理的由来

40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

TRIZ创新原理<嵌套原理>: 将小物体置于中空的大物体内以节省空间 <嵌套原理>在不同领域的应用:
工程 船舶 电子 军工 农业

1994 缩短扭力杆的长度? 1990 减少船舶双螺旋推进器的体积? 1988 减少电容器的体积? 1979 减少爆破压制超导线圈的废品率? 1965 使施肥机适应不同的农作物间距?
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创新原理 不同领域的问题,相同的解决方法 大部分创新原理都有几个应用方法 编号不代表优劣

01分割原理 01分割原理(Segmentation)
分割物体为独立的零件 分割物体成为组合式的 物件 增加物体分割的程度 例:组合式家具、模块 化的计算机组件、木制折 尺、可连接成所需长度 的花园用水管

你可以等待100年获得顿悟,也可以利用这些创新 原理在15分钟内解决问题。 ——Altshuller
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01分割原理 将一物体分成几部分(便于安装和拆卸)

01分割原理

三色分离墨水盒
临时交通灯的电杆是由可以 折叠的部分组成,以便运输 和安装。

说明:过去彩色墨水盒只一个颜色用完就失去功能,现在 将三原色分离,可以避免浪费。(b.使物体成为区段、区 块或模组化)
59 60

10

04增加不对称性原理 04不对称性原理(Asymmetry)
以不对称形状取代对称形状 如果一个物体已经不对称了,增加其不对称的程 度 例:使轮胎靠外的一面更耐磨;用不对称形状的 漏斗消除架桥现象

04增加不对称性原理 以不对称形状取代对称形状

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04增加不对称性原理
不对称的漏斗

04增加不对称性原理

漩涡使水向外抛,减 缓漏水速度。

上炼机芯、陀飞轮轴

不对称的漏水口降低旋 涡速度,而增快漏水速 度。

说明:配戴时随摆动自动上炼,让手表持续拥有足够动力。 (a.使用非对称性的型式取代对称型式)
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10预先作用 10预先作用原理(Preliminary action)
事先完成全部或部份动作 事先准备使物体可及时并在适当的地方作用 例:美工刀片上的沟槽让使用者可以折断钝的刀片

10预先作用 将有用的物体预置,使其在必要时能立即在最 方便的位置起作用
锯开石膏模时,容易 使病患受伤。 预先安置锯子在 石膏模中。

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11

10预先作用

13反向作用原理 13反向作用(The other way around)
执行相反的动作达到相同 的目的 把物体(或过程)倒过来 让物体可动部分不动,不 动部分可动 例:加工中变刀具旋转为 工件旋转;跑步机

手机拨打功能

说明:手机没有插卡,就能拨119。(a.预先导入 有用的作用到物体或系统中。)
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13反向作用原理

26复制原理 26复制原理(Copying)
用简单、便宜的复制品取代复杂、昂贵、易损、不易 获得的物体来操作 按比例放大或缩小图像,用光学 影像代替一个物体或系统 以红外线或紫外线复制取代可见 光复制 例:虚拟现实系统;电视直播; 卫星照片

手扶梯

说明:使地板移动、改变高度b.使固定的部分活动。
69 70

26复制原理 用光学图像替代单件物品或系列物品,然后图 像可以放大和缩小
为测量正在运行的火车上的圆木, 可以通过对所运圆木拍照,然后根 据照片进行测量和计算。

矛盾矩阵
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。 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个通用工程参数的名称。但是,纵行表示要改善 的参数,横行表示会恶化的参数。39× 39个通用工程参数从 行、列两个纬度构成矩阵的方格共1521个,在其中1263个方 格中,均列有几个数字,这几个数字就是由TRIZ推出的解决 对应工程矛盾的发明原理的编码。按照编码查―40条发明创 造原理‖表,即可得到该编码的实际含义。 使用者根据系统中产生矛盾的2个通用工程参数,从矛盾矩 阵表中直接查找出化解矛盾的发明原理,并使用这些原理来 解决问题。
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12

矛盾矩阵
系统恶化的特性 系统改善 的特性 运动静止运动 物体物体物体速度 质量质量尺寸 运动 物体制造 使用精度 能量

39个通用工程参数

★39个通用技术参数
用来描述技术系统中出现的绝大部分技术矛盾

运动物体质量 静止物体质量 运动物体尺寸 速度
73 74

系统 参数

39个通用技术参数

39个通用工程参数
运动物体的重量 静止物体的重量 运动物体的长度 静止物体的长度 运动物体的面积 静止物体的面积 运动物体的体积 静止物体的体积 速度 力 应力或压强 形状 稳定性 强度 运动物体的作用时间 静止物体的作用时间 温度 照度 运动物体的能量消耗 静止物体的能量消耗 功率 能量损失 物质损失 信息损失 时间损失 物质的量
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39个通用工程参数
可靠性 测量精度 制造精度 作用于物体的有害因素 物体产生的有害因素 可制造性 操作流程的方便性 可维修性 适应性及通用性 系统的复杂性 控制和测量的复杂性 自动化程度 生产率
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运动的物体 静止的物体

39个通用工程参数 长度
车身的宽度 轮胎的周长 螺旋楼梯

39个通用工程参数 面积
车身的面积 活性炭的面积

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13

有关39个通用技术参数 物体的作用时间
汽车低速行驶,造成物体的作用时间增加

有关39个通用技术参数 物体的能量消耗
音响音量调高,完成有用功能消耗的能量增加

时间损失
汽车行驶途中不断维修, 造成时间损失

能量损失
手机短路发烫,造成能量损失

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39个通用工程参数 物质损失
车床打磨工具,造成金属粉末损失

39个通用工程参数 作用于物体的有害因素 物体产生的有害因素

信息损失
汽车内的收音机,造成信息损失

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39个通用技术参数的应用 实例:桌子

定义技术矛盾的步骤 Step 1:问题是什么?
在因果分析链中找到问题入手点

Step 2:现在有什么解决办法?
技术矛盾 改善 桌子强度增加,导致重量增加 目前的解决方法,改进了什么参数

强度

恶化

静止物体的重量

Step 3:上述的方法有什么缺点?
此方法导致什么参数恶化

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14

案例:扳手 问题: 常规的扳手,为拧开生锈的螺母非常困难,还 经常损坏螺母。 分析: 造成问题发生的原因
扳手作用在螺母上的力主要集中在六角螺母的某两 个棱角上 作用在扳手上的作用力较大,结果导致棱角受损

案例:扳手 扳手作用在螺母上的力主要集中在六角螺母的 某两个棱角上
Step1定义技术矛盾
通过减小扳手卡口和螺母的配 合间隙,增加受力面来减少对 棱角的磨损,但这样会提升制 造精度要求

技术矛盾:
物体产生的有害因素(改善)和制造 精度(恶化)之间的矛盾

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案例:扳手 扳手作用在螺母上的力主要集中在六角螺母的 某两个棱角上
Step2查询矛盾矩阵

案例:扳手 扳手作用在螺母上的力主要集中在六角螺母的 某两个棱角上
Step3应用创新原理
对04及17两条发明原理进行深 入分析表明,如果扳手工作面 与螺母侧面能多点接触,而不 只是棱角单点接触,问题就可 以得到解决。该设计于1995年 在美国获得了专利。 美国专利USPatent5406868

04 17 34 26

增加不对称性 一维变多维 抛弃或再生 复制

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案例:扳手 作用在扳手上的作用力较大,结果导致棱角受损

案例:扳手 作用在扳手上的作用力较大,结果导致棱角受损
Step 2 查询矛盾矩阵
35 改变物体的物理或化学 状态 10 预先作用 21 减少有害作用时间

Step1定义技术矛盾
为了松动螺母,增大作用力,结果导致螺母棱角受损

技术矛盾:
力—施加的松动力(改善)和稳定性—棱角受损(恶化)之间 的矛盾

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15

案例:扳手 作用在扳手上的作用力较大,结果导致棱角受损

案例:飞机机翼 问题: 随着飞机进入喷气式时代,其飞行速度迅 速提高,当飞机速度接近音速时机翼会出现 “激波”,飞机的阻力剧增,这就是所谓的“音 障”。德国人发现三角翼或后掠式机翼可以延 迟“激波”的产生,缓和飞机接近音速时的不 稳定现象。 但是后掠式机翼产生的升力小,影响飞机 的起飞、着陆和巡航。

Step3应用创新原理 基于35号原理,我们可在螺母和螺栓间滴入机油; 可对螺母加热,让其膨胀 基于21号原理,我们常用对螺母施加一个快速冲力 的办法来松动螺母

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案例:飞机机翼

案例:飞机机翼

Step2查询矛盾矩阵 Step1定义技术矛盾 为了提高飞行速度,采用了较小的三角翼 或后掠式机翼,但造成飞机升力减小。 技术矛盾: 改善的参数是速度,恶化的参数是力。
13 28 15 19 反向作用 机械系统替代 动态特性 周期性动作

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案例:飞机机翼 Step3应用创新原理 基于15号原理,通过对机翼的改造, 使其成为活动的部件,形成可变式后掠 翼,获得从平直翼到 三角翼的优点,从而 获得从低速到高速不 同的飞行状态,提高 了飞机的适应性

TRIZ解决问题的工具——矛盾

技术矛盾 技术系统矛盾 物理矛盾

F-111 战斗机
95 96

16

什么是物理矛盾 物理矛盾
技术系统中对同一个元素具有相互排斥的需求时, 就出现了物理矛盾 相互排斥的需求可能是相反的或是不同的 符号表示:
A+,A-

什么是物理矛盾

实例

物理矛盾反映的是唯物辩证法中对立统一的规律, 矛盾的双方存在于同一客体中

遮雨效果好


面积(雨伞)

携带存放方便



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98

与技术矛盾的区别

矛盾的转化 技术矛盾和物理矛盾可以相互转化 技术矛盾是更显而易见的矛盾,而物理矛盾是隐 藏得更深入、更尖锐的矛盾。一般是从技术矛盾 转化物理矛盾。
例子:飞机机翼

物理矛盾

同一参数, 两个不同要 求.

技术矛盾

两个参数 之间的矛盾
长 较大的升力 占较大空间 对机翼的尺寸既要长又要短

99

100

TRIZ的解题模式

分离原理
空间分离 问题模型
技术矛盾 物理矛盾 HOWTO模型 物场模型

工具
矛盾矩阵 分离方法 知识库 知识库 标准解法系统

解决方案模型
创新原理 创新原理 知识库中的方案 知识库中的方案 标准解法

时间分离 条件分离 系统级别分离

101

102

17

空间分离 运用空间分离的条件
对物理矛盾中同一参数的不同要求,在不同的空间实 现

实例 水杯

沏茶 不烫手

热 凉

温度

A+
操作空间1

A操作空间2

保温内胆隔层 塑料或布杯套 杯托 ……


操作空间1


操作空间2

(杯子内)
104

(杯子外)

103

实例 红蓝铅笔

实现空间分离的创新原理 分割原理 抽取原理 局部质量原理 嵌套原理 增加不对称性原理 一维变多维原理 红
操作空间1


操作空间2

……

105

106

时间分离 运用时间分离的条件
对物理矛盾中同一参数的不同要求,在不同的时间实 现

实例 舰载飞机
提供大升力 长 机翼 占用空间小 短

A+
操作时间1

A操作时间2

107

108

18

实例 缝衣针

实例 缝衣针

方便穿线

大 针鼻

防止扎坏衣服



109

110

实现时间分离的创新原理 动态特性原理 抛弃或再生原理 预先作用原理 预先反作用原理 事先防范原理 ……

条件分离 运用条件分离的条件
空间、时间分离能解决约70%的物理矛盾 当不能进行空间分离或时间分离时,可以考虑使用条 件分离 将物理矛盾的两个不同要求在不同的条件下分离,以 降低解决问题的难度。当关键子系统矛盾的两个要求 在某一条件下出现一方时,可以进行条件分离。

111

112

条件分离 对同一个参数的不同要求,在不同的条件下实现。 水是软的还是硬的?

实例 交通环岛

113

114

19

实现条件分离的创新原理 复合材料原理 多孔材料原理 改变颜色原理 局部质量原理 周期性作用原理 一维变多维原理 ……

系统级别分离 运用系统级别分离的条件
当矛盾双方可以在子系统、系统或超系统不同层级得 到满足时,可以进行系统级别分离。 系统级别分离方法:将矛盾双方在不同的系统级别分 离,以降低解决问题的难度。

115

116

实例 “YES”还是“NO”

实例 铁链

117

118

实现系统级别分离的创新原理 分割原理 组合原理 同质性原理 等势原理 ……

物理矛盾的另外一种解决方法

物理矛盾

“How to”模型

尺寸既要长又要短

如何改变物体尺寸?

119

120

20

TRIZ的解题模式

矛盾分析小结 定义问题中的矛盾,帮助我们认识技术系统中问 题的本质 技术矛盾与物理矛盾相比,用后者理解问题更深 刻 用系统化的工具体系解决本质问题,得到最佳的 解决方案

问题模型
技术矛盾 物理矛盾 HOWTO模型 物场模型

工具
矛盾矩阵 分离方法 知识库 知识库 标准解法系统

解决方案模型
创新原理 创新原理 知识库中的方案 知识库中的方案 标准解法

121

122

TRIZ体系——创新的方法
算法

TRIZ的解题模式

创新的思维
技术矛盾 创新原理 物理矛盾 分离方法 物场模型 标准解法 根本原因分析

问题模型 工具
创新的规律 技术矛盾 物理矛盾 HOWTO模型
功能分析 知识库 ……

工具
矛盾矩阵 分离方法 知识库 知识库 标准解法系统

解决方案模型
创新原理 创新原理 知识库中的方案 知识库中的方案 标准解法

创新的方法

物场模型

术语 术语
123 124

物场模型的由来

物场模型的由来 最基本的物场模型
O

化学分子模型 H2 O

所有的功能都能分解成为三 个基本元素(两个物质一个 场)
S2 H
机械场

F1

S1

H

化学反应方程式

C+O2=CO2
技术系统的模型???
125 锤子

F1

S2

S1

钉子

126

21

物场模型的基本概念

场(Field):物质间的相互作用 基本物理场

不同于物理学 中的场

4类问题的物场模型
有用并且充分的相互作用 有用但不充分的相互作用

重力场、电磁场、强作用场、弱作用场

F1

F1

其它的相互作用
机械场、热场、化学场、电场,磁场,电磁 场,放射场、生物场、嗅觉场、声场…
S2 S1 S2 S1

有用但过度的相互作用

有害的相互作用

F1

F1

S2
127

S1
128

S2

S1

实例:鞋与地面 鞋子与地面组成的系统
S2—鞋子 S1—地面 F —摩擦力
有用的作用:保证正常行走 有害的作用:使鞋子磨损 不足的作用:在冰面上行走打滑

标准解法的形成 实例:炼焦

129

130

标准解法的形成 实例:炼焦
热应力

标准解法的形成

实例:和面
在桌子上和面时,面团会粘在桌子上,可以在桌子上撒些 干面粉(面团的变形)

F1

实例:轮胎
高温焦炭

S2

S1

传送带

轮胎在泥泞的路上行进会打滑,可以在路面上铺洒沙子 (泥土的变形)

S3

131

132

22

标准解法的形成

标准解法的形成
阿奇舒勒(Altshuller)发现的规律: 解决方案的物场模型也相同

发现:
问题的物场模型相同

方法:分析各个专利
中问题的物场模型 及最终解决方案的 物场模型

如果问题的物场模型是一样 的,那么解决方案的物场模型也是 一样的,和这个问题来自于哪个领 域无关。

F1

F1

F1
S2 S1 S2 S1

F’1 S2 S’1 S’2

S1
S3

技术问题物场模型
133 134

解决方案物场模型 (发明、专利)

物场模型与标准解法 帮助我们明确问题着手和思考的方向 针对不同的问题模型,应用相应的解法 解的模型更接近最终的解决方案

标准解法体系 (76) Class Class Class Class Class 1: 2: 3: 4: 5: 物场模型的构建与毁坏 增强物场模型 向超系统或微级系统跃迁 检测和测量问题 标准解法的应用标准

135

136

TRIZ体系——创新的方法
算法

什么是系统分析 系统分析是从技术系统抽象的―功能‖角度来 分析系统,分析系统执行或完成其功能的状况

创新的思维
技术矛盾 创新原理 物理矛盾 分离方法 物场模型 标准解法 根本原因分析

找到正确的问题 创新的规律

从功能分析入手,通过功能映射到结构探求多种方 案,在进行技术经济评价,经优化筛选,求得最佳 原理方案。

创新的方法

工具

系统分析又称为系统功能分析、功能分析

功能分析

知识库

……

术语 术语
137 138

23

顾客需要什么?

基本概念1.1——技术系统 技术系统
由物质组件组成,为满足人们(社会)的需求而实现某 种功能的系统,该系统必须有一个功能是其子系统共 同完成的 子系统 技术系统的组成部分 超系统 包含技术系统和与它有关 的其它系统的系统
超系统

系统

子系统

139

140

基本概念1.2——组件 组件是技术系统的组成部分
组件执行一定的功能
组件可以等同为系统的子系统

基本概念1.2——技术系统的级别 技术系统(近视眼镜)的系统级别图
系统作用对象 超系统 超系统组件

系统作用对象
系统作用对象是系统功能的承受体 属于特殊的超系统组件

技术系统组件 技术系统
子系统

子系统组件

141

142

基本概念2.1——功能 功能的由来
人们的需求 实体结构中抽象出来的

基本概念2.1——功能
功能:研究对象能够满足人们某种需要的一种属性
对产品而言,就是它的用途; 对作业而言,就是它的作用; 对企业而言,是指其变投入为产出(流程) 对人而言,是指他的职能,从事某项工作的行为。

分切割物体
143 144

24

基本概念2.1——功能
功能的定义
功能是物体作用于其他物体、并改变其参数的行为

基本概念2.1——功能 功能的图形化描述方式:常用箭头和矩形框来表 示(动宾结构)
箭头代表动词(动作) 矩形框代表名词(组件)

功能描述了系统或组件是用来做什么的

功能描述了组件改变其它对象的能力
只有物体间进行了相互作用才能产生功能 功能是一个抽象概念,功能在物理上并不存在,也没有物理属性 (温度、重量…)。 系统组件的功能的特点是系统组件能够改变其他的食物对象。功 能是抽象的,他不以实物形态存在,因此没有类似温度或重量的 物理属性。

组件 A

A 对 B的动作 (动词)

组件 B 功能受体

折射 眼镜
145

光线

功能载体 功能 = 动作+对象
146

基本概念2.2——功能描述的原则 功能=动作+对象(V+O)
电线的功能=传输电流 活塞的功能=挤压气体 房子的功能=保持温度

基本概念2.2——功能描述的原则

原则:禁止使用“不”替代否定动词
陶瓷不能传导电流 ——陶瓷阻碍电流 河堤缺口不能阻止河水 ——河堤缺口引导河水

功能受体至少要有一个参数受到影响,发生改变
传输电流-电流位置的改变 挤压气体-气体体积/密度的改变 保持温度-空气的温度保持

功能受体必须是组件,不能是组件参数
需针对特定条件下的具体技术系统进行功能陈述

147

148

基本概念2.2——功能描述的原则 功能分析的图示作用
将组件与其功能分离,分别进行考虑

概念2.3——功能分类 根据与主要功能的关系分为以下几类:
有用功能 充分的功能 不足的功能 过度的功能 有害功能 中性的功能
例: 镜片度数合适 镜片度数小 镜片度数大 镜架压迫鼻梁 桌子上的纸巾

将功能与组件分离开 A 对 B的作用

组件 A

组件 B

我们不需要组件 A

我们需要组件 A 的功能

149

150

25

功能分析的目的
优化技术系统功能并减少实现功能的消耗,使技术 系统以很小的代价获得更大的价值,从而提高系统 的理想度 理解问题所在系统,明确系统的组成及其内在的相 互关系 发现问题的根本原因,为解决问题提供方向 得到更多问题的突破口,为问题的解决提供更多的 思路或方案 寻找更多解决问题的资源,充分利用系统中现有的 资源 实践证明,功能分析是非常有效的分析方法
151

功能的特征 功能载体的替代性 功能载体替代的含义:是对实现功能原有载体 (产品、工艺、方法、手段等)的替代。 同一功能可能具有多个载体,同一功能可能具有 多个实现手段,因此,具有相同功能的载体是可 以相互替代的。
资源的替代,最常见的是材料代用,较低层次的载体 替代 重点:在产品或产品的局部结构上,以功能创新的新 结构替代原有的结构 局部功能结构的创新,不仅能促进产品的量变,更重 要的是促进产品的质变
152

功能的特征 功能载体替代的意义
在功能分析的基础上,寻找实现每一功能的各种替代 方案,并以各替代方案的费用为标准,对原来的费用 (即功能实现成本)有效程度进行测定,若对技术 (功能)上可替代的各种方案按费用高低由小到大排 出顺序,足可找到功能可替代的最低成本,从而确定 实现功能的目标成本。

系统功能分析的步骤 建立组件模型:
描述系统组成及各组件的层次

建立结构模型:
描述组件之间的相互作用关系

建立功能模型:
用规范化的功能描述,揭示整个技术系统所有组件之 间的相互作用关系,以及如何实现系统功能

如:手表的改进
微电池替代发条装置,同样实现了”提供动力“的 功能,这一改动,只节约了10%的零部件,却使 机械表发生了质的变化,诞生了创新产品——电子表
153

154

系统裁剪法——Trimming 定义:裁剪掉技术系统的某些组件,但保留这些 组件有用功能的方法

系统裁剪法——Trimming 理想化的功能模型
如果能够实施裁剪、裁剪后技术系统的功能模型 模型中包含系统裁剪后剩余的组件,并将被裁剪组 件的有用功能重新进行了分配

155

156

26

系统裁剪法——Trimming 系统裁剪的目的
精简组件数量,降低系统的组件成本; 优化功能结构,合理布局系统架构; 体现功能价值,提高系统实现功能效率; 消除过度、有害、重复功能,提高系统理想化程度。

系统裁剪法——Trimming 输入:选择被裁剪的组件
按照功能分析的结果,对各组件进行价值评价,通常 从价值最低的组件开始系统裁剪 提供辅助功能的组件 实现相同功能的组件 具有有害功能的组件

实施裁剪的前提:确保被裁剪组件的有用功能重 新分配

157

158

系统裁剪法——Trimming 输出
问题:如果要实现裁剪,这个组件的功能如何完成? 解决方案:如果能够立即解决上述问题,可以得出实 施方案 专利:实施功能裁剪也是进行专利规避的重要手段, 通过裁剪,原有功能是否得以保留、加强、结构简化、 成本降低、方案新颖……

系统裁剪法——Trimming 实施系统裁剪的方法1
若没有组件B,因此组件B也就不需要组件A的作用

如:凳子
组件:凳子面、凳子腿、凳子撑

159

160

系统裁剪法——Trimming 实施系统裁剪的方法2
组件B能自我完成组件A的功能

系统裁剪法——Trimming 实施系统裁剪的方法3
技术系统或超系统中其它的组件可以完成组件A的功 能

如:陶瓷发动机 如:自行车

161

162

27

系统裁剪法——Trimming 实施系统裁剪的方法4
技术系统的新添组件可以完成组件A的功能

Trimming的应用 TRIMMING的前提是:构建功能模型,进行组件 评价 分析的时候从功能入手;裁剪的时候从组件入手

如:电风扇

163

164

Trimming的应用 TRIMMING的应用1
功能:重复功能的整合 组件:裁剪具有重复功能的组件

Trimming的应用 TRIMMING的应用2
功能:有害功能的去除 组件:裁剪具有有害功能的组件

TRIMMING的应用3
功能:有用、有害功能并存 组件:裁剪存在此功能的组件,将其有用功能转移、 替代

165

166

Trimming的应用 系统裁剪法的步骤:
1.确定系统裁剪对象:组件A
分析组件A的有用功能

实例:钢水净化处理 工况:
为使钢水具有某些特性, 氩气必须吹入钢水 氩气有力地搅拌钢水, 由于热量通过四壁和底 部流失而引起钢水温度 下降 导致净化反应的强度下 降
热量 流失

2.构建理想化的功能模型
裁剪后,保留有用功能的功能模型 氩气流

3.提出问题,寻找解决方案
问题:裁剪后组件A的有用功能如何实现?怎样实现? 提出解决方案:功能转移、功能分解

167

168

28

实例:钢水净化处理

实例:钢水净化处理

我们要做的工作:

Trimming的意义:去掉某个组件而保留该组 件原有功能,使得原系统仍可正常工作

如何寻找新的功能载体?系统中的哪些组件 有可能实现相同功能?

169

170

实例:钢水净化处理 evacuate air

实例:钢水净化处理
为了安全去除发火有机金属蒸气,建议使用文氏管。将压缩携载气体输送到文氏管。携载气 体与发火有机金属蒸气相容,不会造成燃烧反应。在设备的狭窄区域,携载气体被加速,产 生一稀薄区域。设备的狭窄部分通过导管与容器相连。容器中盛有待去除的发火蒸气。发火 气体回收到稀薄区,并从容器中被去除。文氏管狭窄部分的稀薄区足以彻底去除发火蒸气。 发火蒸气在稀薄区内与携载气体混合,并被携载气体去除。利用这种办法,文氏管安全去除 了发火有机金属蒸气。

171

172

实例:钢水净化处理 示意图

实例:钢水净化处理 利用裁剪法实现专利规避: 减少了独立权利要求中的至少一个必要技术特 征 改变了部分剩余必要技术特征 利用了原专利但并未侵权

173

174

29

TRIZ体系——创新的规律
算法
S曲 线 完备性法则 能量传递法则 协调性法则 动态性法则 子系统不均衡进化 向超系统进化

技术系统的S-曲线
每个技术系统的进化一般都要经历四个阶段: 婴儿期-成长期-成熟期-衰退期
性能参数 衰退期 成熟期

创新的思维 创新的规律 创新的方法

向微观级进化 提高理想度法则 ……

工具

正确地预测产 品未来
婴儿期

成长期

术语
175 176

时间

技术系统的S-曲线

S-曲线各阶段特征

汽车的发展历程
速度 成熟期

时期

特点

婴儿期

效率低、可靠性差。资源缺乏,发展缓慢。

衰退期
成长期

成长期

价值和潜力显现,大量的人、物、财力的投入,效率和性能得到提高,吸引 更多的投资,系统高速发展。 系统日趋完善,性能水平达到最佳,利润最大并有下降趋势,研究成果水平 较低

成熟期

婴儿期

衰退期

技术达极限,很难有新突破,将被新的技术系统所替代。新的S-曲线开始

时间
177 178

S-曲线各阶段特征
4 3 2 1

S-曲线的跃迁
主要参数

研发极限

性能参数
t

最低成本 最佳可靠性

过时技术

专利数量
t

研发下一代 最大功效 竞争技术

下一个产品模式 的S曲线

发明级别

t

最大性能 能正确工 作 能工作 新产品模式 时间

利润

t

179

180

30

S-曲线的跃迁

S-曲线的意义和作用 描述了技术系统的一般发展规律 帮助我们确定系统的发展阶段
超声波作用原理 化学作用原理

洗涤效果

为研发决策提供参考作用 评估系统现有技术的成熟度,分析当前所处阶段 有利于资源分配,帮助我们做出正确的研发决策

研发极限

S-曲线如何指导我们进行下一代技
术和产品的开发呢?
前人预测:1997
181

8大技术系统 进化法则

SANYO:2001

时间
182

S-曲线与进化法则
性 能 参 数 成长期

完备性法则
一个完整的技术系统必须包含四个部件: 动力装置,传输装置,执行装置,控制装置

成熟期

控制装置
婴儿期

时间 完备性法则 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

能量源

动力装置

传输装置

执行机构

产品

183

184

完备性法则 分析系统的完备性
能量源是什么? 产品是什么? 是否有动力装置,是什么? 是否有执行装置,执行的什么功能? 是否有传输装置,是什么,如何传输? 是否有控制装置,控制着什么?

完备性法则 帆船运输

控制装置 舵手

能风量能源

动力帆装置

传输装置 桅杆

执行机构 船体

产品 货物

185

186

31

完备性法则 完备性法则的作用 有助于我们准确地判断,现有的组件集合是否 构成完整的技术系统 进化方向:系统不断自我完备,减少人的参 与,提高技术系统的效率

能量传递法则
技术系统实现其基本功能的必要条件之一: 能量必须能够从能量源流向技术系统的所有元件 如果某个元件接收不到能量, 就不能发挥作用,会影响到 技术系统的整体功能

187

188

能量传递法则
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 减少能量损失的几个途径: 提高能量传导率,避免能量的无故损耗 缩短能量传递路径 减少能量形式的转换

能量传递法则 能量传递法则的作用 懂得了能量传导性法则,就可以在特定阶段为 新技术系统提供最大效率。

蒸汽火车 化学能-热能-压力-机械能 能量利用率5~15%

柴油火车 化学能-压力-机械能 能量利用率30~50%
189

电动火车 电能-机械能 能量利用率65~85%
190

协调性法则

协调性法则

结构完备;能量可以传递;然后需要的就是结 构之间的协调。 技术系统进化是沿着各个子系统相互之间更协 调的方向发展。 技术系统及其元件的任何参数必须进行协调

积木

网球拍

混凝土浇灌
191 192

32

协调性法则 协调性法则的作用
协调各部分工作,可以节约资源提高效率。 保证技术系统的高度可控性和进一步的自动控制性。 技术系统向着子系统参数、系统参数、超系统参数相 协调的方向发展进化。

协调性法则 工作频率上协调
活塞位置和运动方向必须与火 花塞点火时刻协调。 活塞位置和运动方向必须与油 气混合物注入气缸的时刻协调。 。。。。。。

193

194

提高理想度法则 什么是理想度? 公式:
理想度=

提高理想度法则

有用功能 有害作用?? COST
0 0 ∞
195

最理想状况:
资源的耗费 有害作用 有用功能

最理想的技术系统:作为物理实体它并不存在,但却 能够实现所有必要的功能 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 几个方法提高系统的理想度:
第一,增加有用功能的数量和质量 第二,降低花费或者有害功能的数量 第三,转换成为一个超系统的一部分

196

提高理想度法则
日本电信电话——多科莫公司发明了 一款把食指放进耳朵里就能接听电话 的手机。这款被称作“手指私语” 的手机,主体是一块手表,麦克风被 设计在手表上,手表的表带能把数码 信号转化为听觉信号,并将信号传到 手指骨头上。利用骨传导的生物现 象,使用者只需把手指塞进耳朵,就 能通过骨头的振动听到声音。这样的 谈话非常安静,除了接收者能听到 外,其他人根本无法偷听到谈话。这 个手机没有按键,使用者只需用食指 轻触拇指,便能接听电话或结束交 谈,拨打号码则是通过声控技术。。

提高理想度法则 提高理想度法则的作用 提高理想度是技术系统发展的终极目标,给 我们指明了方向。 其他的进化法则都是围绕着这条法则进行的。

197

198

33

动态性进化法则

动态性进化法则
提高系统柔性

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。

刚体

可动链接

弹性体

粉末

液体

气体



199

200

动态性进化法则
提高可移动性

动态性进化法则

提高可控性—路灯的进化

直接控制

间接控制
(利用中介物)

反馈控制
(引入反馈机制)

自我控制
(智能反馈)

201

202

动态性进化法则 动态性法则的作用 提高技术系统的高度适应性。 指导我们花费很小的代价,而取得通用性、高度适 应性、可控性的技术系统。

子系统不均衡进化法则

任何技术系统所包含的各个子系统都不是同步、 均衡进化的 整个系统的进化速度取决于系统中发展最慢的 子系统

203

204

34

子系统不均衡进化法则

子系统不均衡进化法则 子系统不均衡进化法则的作用
后掠翼 三角翼

飞机机翼和发动机的进化

可以及时发现技术系统的不理想子系统。
50年代后期 80年代

平直单翼

大功率 平直单翼 40~50年代

亚音速 平直单翼

通过改进不理想的子系统,使得可能以最小成本改 进系统。 改进进化最慢的子系统,就能提高整个系统的性能 速度↑

三翼

双翼

20世纪初~30年代
205 206

向微观级进化法则 技术系统向减小其尺寸的方向进化

向微观级进化法则
微观级的物质会具备某些特殊功能
纳米材料

催化作用 207 208

玻璃表面变成亲水性

向微观级进化法则

向超系统进化法则

向微观级进化法则的作用
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

预测产品未来发展方向,对产品研发做出正确 判断。

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

209

210

35

向超系统进化法则 技术系统首先向系统的合成方向发展
单系统 双系统 多系统

向超系统进化法则 系统的简化
子系统功能得到加强的同 时,也简化了原有的系统。 超系统-空中加油机

待解子决系的统问题 超系统 燃油

单系统

双系统
211

多系统

副油箱分离到超系统中
212

系统-飞机

向超系统进化法则
向超系统进化法则的作用

TRIZ体系——创新的思维
算法
九屏幕法 小人法 金鱼法 STC算子 IFR ……

当系统可用资源逐渐枯竭,需要新的资源来支撑系统 继续发展,如通过增加功能或降低花费来提高价值
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

创新的思维 创新的规律 创新的方法

技术系统通过与超系统组件合并来获得资源,超系统 会提供大量的可用资源
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

工具

克服思维惯性

术语
213 214

创新思维 创新思维是指人们在认知世界过程中、在创造具 有独创性成果的过程中,表现出的特殊的认识事 物的方式。 创新思维具有突破性、新颖性、多向性、独立性、 意外性、敏捷性、主动性、目的性、预见性、求 异性、发散性等特征。 掌握创新思维方式,能帮助我们从习以为常的事 物中发现新事物;把困难的事情变的简单;把荒 谬的矛盾变成合理的解决方案。 不是少数天才才有创新思维,创新思维无处不在。
215

思维惯性 思维定势,也称思维惯性是一种倾向,即依 赖个人经验,不愿跳出框外思考。虽然此种 倾向在多数情况下可以解决问题,但在需要 创新解决方案时,它却会成为严重的障碍。 思维惯性的主要表现:
形象的定式 专业知识的惯性 术语的定式 功能的定式 。。。
216

36

克服思维惯性

创新思维

克服思维惯性的常规方法:
头脑风暴法 焦点对象法 形态分析法 共同研讨法 。。。

让创新思维成为自觉的思维习惯,锻炼你 的“智力肌肉”!!!
培养创新思维的有效途径:
简化思维 逆向思维 发散思维 联想思维 反差思维 转化思维 整体思维 。。。
218

217

九屏幕法
超系统的过去 超系统 超系统的未来

九屏幕法

系统的过去

当前系统

系统的未来

Step1:先从技术系统本身出发,考虑可利 用的资源 Step2:考虑技术系统中的子系统、和系 统所在的超系统中的资源 Step3:考虑系统的过去和未来,从中寻 找可利用的资源 Step4:考虑超系统和子系统的过去和未 来

子系统的过去

子系统
219

子系统的未来
220

九屏幕法实例 1 测量毒蛇的长度

九屏幕法实例 1
玻璃容器 树枝 空气

“显而易见”的
想法就是抓住 蛇,并将它拉 直,然后用直尺 进行测量。但 是...
爬行 休息 吃东西 爬行 休息 吃东西 冬眠

分析各场景的资源
221


蛇的身体
222

37

九屏幕法

小人法 什么是小人法

系统思维的多屏幕方法可帮助工程师克服当 前的定型观念,并让他们从不同角度来审视 问题:历史及层次。我们可利用此方法,来寻 找解决问题的方向,或者寻找有关创造性思 维开发的训练方法。

当系统内的某些组件不能完成其必要的功能,并表现出 相互矛盾的作用 用一组小人来代表这些不能完成特定功能部件 通过能动的小人,实现预期的功能。然后,根据小人模 型对结构进行重新设计

小人法的目的
克服由于思维惯性导致的思维障碍 提供解决矛盾问题的思路

223

224

进行小人法的步骤 Step1:对象中各个部分想象成一群一群的 小人。(当前怎样) Step2:把小人分成按问题的条件而行动的 组(分组)。 Step3:研究得到的问题模型(有小人的图) 并对其进行改造,以便实现解决矛盾。(该 怎样--打乱重组) Step4:过渡到技术解决方案。(变成怎样) 使用小人法的常见错误
画一个或几个小人
225

小人法实例 水计量计
当水量到达计量值时,由于重力作用,左端下 沉,排出计量水量 问题:排出一部分后,计量水槽重心右移,右端 下沉,水无法完全排出

226

小人法实例 1 水计量计
系统的组成部分:水,计量水槽 用小人表示各组成部分:红色小人--水,黑色小 人—水槽重心

小人法实例 1 水计量计
现在的状况

开始排水

结束排水

227

228

38

小人法实例 1 水计量计
调整小人位置,得到期望的结果 红色小人要都跳下去,考虑跷跷板的原理

小人法实例 1 水计量计
根据小人图示,考虑实际的技术方案 方案:可变重心的计量水槽

排水过程

结束排水

229

230

什么是理想度? 定量描述:
理想度=

理想最终结果IFR

有害作用?? COST

有用功能

最理想的技术系统:作为物理实体它并不存 在,但却能够实现所有必要的功能 IFR:系统在保持有用功能正常运作的同 时,能够自行消除有害的,不足的、过度的 作用

定性描述:为实现有用功能的所有花费 最理想的状况:
资源的耗费 有害作用 有用功能
231

0 0 ∞
232

应用IFR法的步骤

实现IFR的几个建议 去除原有的辅助功能 去掉实现某种有用功能的额外设备 利用现有的能量和资源实现有用功能 自我服务,实现有用功能,利用“聪明”的材 料或物质 有害作用的自我消除

Step 1 :现有的问题描述 Step 2 :问题解决的IFR描述 Step 3 :分析现有的所有可利用资源 Step 4 :得到接近IFR的技术方案

233

234

39

IFR法实例 1 问题:给鸡蛋打日期戳 IFR:鸡蛋自动打上日期戳

IFR的分析策略

当前系统

分析资源:物质、能量、动作 方案:利用已有的动作
235

解决方案的空间: 可能是从IFR出发 到当前系统的任意 一个地方

236

IFR的分析策略
我们不能达到IFR的状态,我们希望用一个低挑战性的 IFR分析问题
IDEAL FINAL RESULT ……… ……… ……… ……… …………… ……… … ………… … …… …………… …… … ……… … ……… …… ……… … …… ……… ………

IFR法的作用

直接设想最理想的技术系统,在解决问题的 最初就使矛盾更加尖锐化 有利于更彻底的解决矛盾,得到最理想的解 决问题方案。

…… ………… …… ………… ………… ………… ……… …………

……… ……… ……… ……… ……… ………

237

238

创新思维方法的作用

突破思维定式,找到新的角度,迈出创新的 第一步 拓宽思路,寻找更多可利用的资源 进行创新思维训练,打破原有惯性

厦门大学机电工程系
239

40


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