创新思维与创新设计

问题 解
问题
解
试凑法搜索策略
基于TRIZ的解搜索策略
27
发明创造的等级划分
解的级别
级别 创新的程度 百分比 知识来源 参考解 的数目
1 2
3 4
显然的解 少量的改进
根本性的改进 全新的概念
32% 45%
18% 4%
个人的知识 公司内的知识
行业内的知识 行业以外的知识
10 100
1000 10 000
9
TRIZ的产生
TRIZ是俄文的缩写：

Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch（TRIZ）


Theory of Inventive Problem Solving（英文TIPS）
近50年来查阅并研究了世界各国近250万件发明
专利，1500人· 年,从中总结出了TRIZ 的基本原理。
32
原理28：替代机械系统
1）用视觉、听觉、嗅觉系统代替部分机械系统 2）用电场、磁场及电磁场完成与物体的相互作用 3）将固定场变为移动场，将静态场变为动态场， 将随机场变为确定场 4）将铁磁粒子用于场的作用之中
33
使用电磁能 搅动金属
各种饲料如何 搅拌混合会更 好？
34
例：磁场移去外壳
35
Fighter aircraft F-117
12
TRIZ理论体系
辩证法＋系统论＋认识论
技术系统进化法则 技术系统/技术过程 矛盾 资源 理想化
理论基础 基本概念
系 物场分析 统 科 发明问题 学 标准解法
系统分析
科学原理 知识库
矛盾分析
技术矛盾 创新原理
资源分析
物理矛盾 分离方法
创新 思维 开发 方法
发明问题解决算法
思 维 科 学
问题 分析工具
创新思维与创新设计
辽宁机电职业技术学院 王德发
主要内容

TRIZ基本介绍
40条发明创造原理

技术系统进化理论分析
2
设计的重要性—产品质量杠杆
3
1.TRIZ基本介绍
创造与创新 创造：Creation, original idea, generation 创造就是破旧立新。就是一切具有独创性、新颖性、 实用性、时间性 的人类活动。 创新：Innovation, economic development 指技术方面一切具有独创性、新颖性、实用性、时间 性的人类活动。人们通过实施新构想而创造价值。 在技术方面提供与以往不同的新的知识、新的概念、 新的方法、新的理论、新的产品、新的艺术形象等。
导致误导搜索
问题 不同变异
心理惰性
解
15
知识
机械的
热力学
知识圈
化学的
电磁的
16
解空间
• 有时知识的增加无 助于搜索到解。 • 如何缩小解的空间， 搜索到解？
17
TRIZ解决问题的方法(例)
钻石生产公司遇到的问题: 需要把有裂纹的大钻石，在裂纹处使其 破碎或分开，以生产出满足用户尺寸大小
要求的产品。
5
人的创造能力的发挥

Children are creative, but do not have the necessary knowledge to invent. Adults have knowledge, but have lost their natural creativity. TRIZ can help to acquire knowledge without losing creative imagination.
计算机的主要功能是“代替人进行计算”
机床的主要功能是“加工零件”。
• 既从历史的观点看，产品处于进化之中。
42
技术性能随时间变化的规律
S—曲线
分段S—曲线
43
技术进化过程实例分析—自行车的发展
• 1817年发明的称为“木房子”的第一辆自行车由机架及木制的 轮子组成，没有手把，骑车人的脚是驱动动力。从工程的观点
15. Dynamics 动态性
16. Partial or excessive actions 部份或过量动作 17. Another dimension 移至新的维度 18. Mechanical vibration 机械振动
35. Parameter changes 转换物体之物理、化學状态
36. Phase transitions 相变化 37. Thermal expansion 热膨胀 38. Strong oxidants 使用強氧化剂
40条发明原理
39 个 工 程 参 数
类似的标 准问题
类似的标准 解决方法
我的问题
头脑风暴法
我的解 决方法
25
TRIZ解决问题的方法
运算
标准问题 ax2+bx+c=0 标准解 x=[-b±(b2-4ac)]1/2/2a
抽象
特殊问题 3x2+5x+2=0
应用
特殊解 x=-1,-2/3
头脑风暴法
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TRIZ使搜索解的空间缩小、有效
40 条 发 明 创 造 原 理
7. Nested doll 重叠放置 8. Anti-weight 配重 9. Preliminary anti-action 事先的平衡动作 10. Preliminary action 事先动作 11. Beforehand cushioning 进一步缓衡 12. Equi-potentiality 均衡潜能 13. The other way around 反置 14. Spheroidality 球体化
问题 求解工具 解题流程 理论来源
专利分析
自然科学
13
TRIZ的优势
■ 实现新产品研发的突破； ■ 获得能增加市场占有率的专利； ■ 使研发的新产品避开竞争对手的专利; ■ 技术预测：预测下一代产品的研发和技术； ■ 缩短R&D时间和成本。
14
传统问题的求解方法
传统解决 问题的方法： 试凑法（试错法）
38
会“呼吸”的花盆
39
原理36．状态变化
在物质状态变化过程中实现某种效应。
利用“状态变换”原理实现强压
40
例：弹簧端部的固定
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3 技术系统进化理论分析
• 从历史的观点研究一类产品，会发现这些产品今天的 实现形式与其刚诞生时相比已有很大或根本性的变化。 但这些产品的主要功能并没有变化。 • 如：汽车与自行车的主要功能是“运送货物与人”
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Aircraft in plasma cloud
• The prototype has been tested on models and on board a real fighter aircraft. • It is expected that Su-32/34 will become the first aircraft equipped with such a system.
看，该车不舒适、不能转向等。
• 1861年，基于“木房子”的新一代自形车设计成功，该车是现 在所说的“早期脚踏车”，“木房子”的缺点依然存在。 • 1870年，被称为“Ariel”的自行车车设计成功，该车前轮安装 在一个垂直的轴上，使转向成为可能，但依然不安全、不舒适、
30

1. Segmentation 分割
21. Skipping 急冲
2. Taking out 提炼
3. Local Quality 局部品质 4. Asymmetry 非对称性 5. Merging 组合 6. Universality 普遍性
22. Blessing in disguise 转变害处为利处
典型发明时间表应用瞬间压力差原理产生的典型发明时间表1945迅速去除青椒籽和蒂的发明1950迅速剥除松子1950迅速剥除松子葵花籽和花生的壳的发明葵花籽和花生的壳的发明241972使钻石沿内部原有的微裂纹分割的发明1979船用发动机冷却水过滤器的快速清洁系统应用该原理产生的发明已多达200多种triz解决问题的方法类似的标准解决方法解决方法类似的标准问题准问题40条发明原理3939个工程参数25头脑风暴法我的问题我的解决方法triz解决问题的方法标准问题ax2bxc0ab标准解xbb24ac122a运算26特殊问题3x25x20c0特殊解x123抽象应用头脑风暴法triz使搜索解的空间缩小有效问题问题问题解27解试凑法搜索策略基于triz的解搜索策略发明创造的等级划分解的级别级别创新的程度百分比知识来源参考解的数目的数281显然的解32个人的知识102少量的改进45公司内的知识1003根本性的改进18行业内的知识10004全新的概念4行业以外的知识100005发现1所有已知的知识100000triz的重要发现通过对大量专利的分析altshuller得出了以下三条发现
23. Feedback 反馈 24. Intermediary 调节器 25. Self-service 自我服务 26. Copying 复制 27. Cheap short-living 以便宜物体取代 28. Mechanics substitution 置换机械系统 29. Pneumatics and hydraulics 气压或液压构造 30. Flexible shells and thin films 可挠性薄板或薄膜 31. Porous materials 使用多孔性材料 32. Color changes 改变顏色 33. Homogeneity 均质性 34. Discarding and recovering 去除且重新产生零件
37
原理31：多孔材料
1）使物体多孔或通过插入、涂层等增加多孔元素 如在一结构上钻孔，以减轻质量。 2）如果物体己是多孔的，用这些孔引入有用的物质或功 能 如利用一种多孔材料吸收接头上的焊料；利用多孔钯 储藏液态氢；用海绵储存液态氮。 例：为了实现更好的冷却效果，机器上的一些零部件内 充满了一种已经浸透冷却液的多孔材料。在机器工作 过程中，冷却液蒸发，可以均匀冷却。
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典型发明时间表
应用瞬间压力差原理产生的典型发明时间表
1945 迅速去除青椒籽和蒂的发明 1950 迅速剥除松子、葵花籽和花生的壳的发明 1972 使钻石沿内部原有的微裂纹分割的发明 1979 船用发动机冷却水过滤器的快速清洁系统 应用该原理产生的发 明已多达200多种
24
TRIZ解决问题的方法
5
发现
1%
所有已知的知识
100 000
28
TRIZ的重要发现
通过对大量专利的分析，Altshuller得出了以下 三条发现: 1.类似的问题与解在不同的工业及科学领域交 替出现。 — 创新的规律性 2.技术系统进化的模式在不同的工程及科学领 域交替出现。— 他山之石，可以攻玉 3.创新所依据的科学原理往往属于其他领域。 — 拓宽思路、打破思维定势
10
TRIZ的定义及核心
TRIZ的定义： TRIZ是基于知识的、面向人的解决发明问题 的系统化方法。 TRIZ的核心： 技术系统进化原理。
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TRIZ的来源和内容
专利和技术信息
解决问题的过程分析
TRIZ
分析、总结、抽象
人类自然知识
概念： 资源的分析描述 发明级别划分 技术进化模式 理想化及理想设计 工具及模型： 39个工程参数 40条发明创造原理 分离原理 物—场分析模型 物—场问题标准解 效应 ARIZ法
18
TRIZ解决问题的方法(例)
甜糊椒爆裂法（8个大气压）
19
TRIZ解决问题的方法(例)
松子去壳法
20
TRIZ解决问题的方法(例)
向日葵去壳法
21
TRIZ解决问题的方法(例)
清洗过波器 （5-10个大气压）
22
TRIZ解决问题的方法(例)
钻石生产公司遇到的问题: 需要把有裂纹的大钻石，在裂纹处使其 破碎，以生产出满足用户尺寸大小要求的 产品。 解决方法：加压减压爆裂的方法。
4
发明与发现


发明：Invention, technical feasibility proven 是一切具有独创性、新颖性、实用性、时间 性的技术成果。 想出一个技术系统，它没有从前的系统所存 在的矛盾。 发现：Discovery in science 是对科学研究中前所未知的事物与（或）现 象及其规律性的一种认识活动。 想出一种（科学系统），它没有过去的理论 所含的矛盾。
19. Periodic action 周期性动作
20. Continuity of useful action 利用动作连续性
39. Inert atmosphere 钝气环境
40. Composite material 复合材料 31
原理4：不对称
1）将物体形状由对称变 为不对称 2）如果物体是不对称的， 增加其不对称的程度
15 October 1926 – 24 September 1998 九年级获国家专利
1946年获第一项成人国家专利，后入海军
1948, He wrote a dangerous letter to Comrade Stalin. 1950, He was sentenced to 25 years imprisonment.
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2.40条发设计中。
按传统设计中的折衷法，冲突并没有彻底解决，而是
在冲突双方取得折衷方案，或称降低冲突的程度。

TRIZ理论认为，产品创新的标志是解决或移走设计中 的冲突，而产生新的有竞争力的解。 发明问题的核心是发现冲突并解决冲突，未克服冲突 的设计并不是创新设计。
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创造力发挥的最佳时间
Ribaut、Altshuller、and Zlotin有关创造力发挥的比较
7
如何实现创新—创新三要素
有效的 创新方法 广博的 技术知识
实现 创新 !
希望打破 “常规”的人
8
TRIZ的产生和主要内容
TRIZ 之父（Father of TRIZ）
Genrich Saulovich Altshuller