6、技术创新过程与方法

物质—场
• 物质—场模型建立流程：
• 1、明确问题发生部位，识别组件（场F、物质 S1、S2）
• 2、描绘物质—场模型，确定物质之间的相互作 用，对系统的完整性、有效性进行评价
• 3、选择物质—场模型变换规则 • 4、确定代表性解即通解 • 5、将通解的模型转化为模型的特解
TRIZ 理 论
• 基本概念
• 创新设计：类比设计（本域、近域和远域）
功能
19世纪40年代，美国通用公司的工程师首 先提出功能的概念，并把它作为价值工程研 究的核心。他认为，顾客购买的不是产品本 身，而是产品的功能。功能的定义：一个产 品必须要做的工作，通常用“动词+名词” （动词要抽象，名词要精确）表示。功能实 现原理的通用性是TRIZ理论的重要发现。
美国专利库
世界专利库
TRIZ 理 论
• 基本概念
• TRIZ体系结构
• TRIZ解决流程
•
方法和工具
• 冲突解决理论和方法
•
效应理论和方法
• 物质—场模型
• 76个标准解
效应理论和方法
• 效应 • 效应与科学原理 • 效应模型
输出
输出 效应
• 效应知识库 • 效应求解
效应模型 专利按功能分类
效应
TRIZ 体 系 结 构
发明问题解决方法
系统化方法层
战略方法
需
技
求
术
进
进
化
化
定
定
律
律
技 术 成 熟 度 预 测
战术方法
冲
标
效
突
准
应
解
解
决
理
论
问题解决方法层
功能分析、冲突分析、物质-场分析、资源分析
知识库
基本概念
世界专利库
分析方法层 概念层
TRIZ 理 论
• 基本概念 • TRIZ体系结构 • TRIZ解决流程 • 方法和工具
可控性、化微观、缩短路径、复杂化、增加协调性
• 应用领域：定性技术预测、进行专利规避、市场创新
主要内容
• 一、问题 • 二、创新 • 三、资源 • 四、技术系统进化定律 • 五、 TRIZ理论 • 六、计算机辅助创新
TRIZ 理 论
• 基本概念 • TRIZ体系结构 • TRIZ解决流程 • 方法和工具
第1或第2类标准解
第1.2类标准解 有害
第5类 标准解
解充分么？ 充分
第3类标准解
主要内容
• 一、问题 • 二、创新 • 三、资源 • 四、技术系统进化定律 • 五、TRIZ理论 • 六、 计算机辅助创新
wk.baidu.com 计算机辅助创新设计软件系统
计算机辅助创新设计软件系统
创新设计工具
冲 技技 标 效 突 术术 准 应 原 进成 解 工 理 化熟 工 具 工 工度 具 具 具预
• 冲突分类 ： • 管理冲突 • 技术冲突 • 物理冲突 • 技术冲突求解
冲 突 分 类
• 技术冲突出现的情况： • １、在一个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，或加强了以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变坏。 • 3、有用功能的加强或有害功能的减少使另一个子系统或
问题分析
• 1、功能模型分析：确定与问题相关的 元件与作用，初步确定问题区域。
功能模型
作用
功能载体
问题分析
• 2、因果分析：通过分析现象（结果） 与现实之间的关系致力于发现导致问 题的原因。TRIZ理论的根原因分析就 是因果分析法，通过表面问题找出潜 在原因。在分析时常用5 why法（指导 方针：创新性思维、绝对客观、小组 分析）
资源选择
• 资源扩展
超系统
上一状态
当前状态
当前系统 上一状态
当前状态
子系统
上一状态
当前状态
• 资源分析步骤
资源使用
潜力状态 潜力状态 潜力状态
资源分析步骤
………
资 源 列 表
物 质 资 源
场 资 源
空 间 资 源
时 间 资 源
功 能 资 源
人 力 资 源
进 化 资 源
类 比 资 源
资源选择
可用情况
直接用
导出
获得范围
子系统
本系统
超系统
数量 不足 充足 无限
质量 有用 一般 有害
价值 昂贵 便宜 免费
如果找不到资源，到系统中寻找上一级
如果还找不到资源，重新定义需求
主要内容
• 一、问题 • 二、创新 • 三、资源 • 四、 技术系统进化定
律 • 五、TRIZ理论 • 六、计算机辅助创新
技术系统进化定律
•
物质—场模型
• 76个标准解
物质—场
• 物质—场模型是TRIZ 理论中的一个重要的问题构 造、描述和分析的工具，是TRIZ 理论中最小的具 有机能、可控的技术系统的模型。
• 物质场模型：
场F
工具 S2
作用对象 S1
• 物质场模型四种基本类型 ：
•
有效完整系统
•
不完整系统
•
无效完整系统
•
有害系统
物质—场
结构良好与结构不良问题
• 结构良好问题：
• 问题的初始状态、目标状态、解决的路径或操作、 约束的逻辑状态和参数等都是已知的。
• 要求应用有限的概念、规则、解决方案和原理。
• 结构不良问题：
•
问题的描述是含糊的；信息是不完整的、不
准确的或未明确的。
•
应用的概念、规则、解决方案和原理是不确
定的，或存在不一致性
主要功能-1
附加功能-4
系统分析 已有产品
基本功能-2
辅助功能-3
效应求解
问题分析
功能分析 需求功能定义 利用效应数据库查找适当的效应
问题原理解
Y N
方案验证
利用关联和控制效应改进功能
TRIZ 理 论
• 基本概念
• TRIZ体系结构
• TRIZ解决流程
•
方法和工具
• 冲突解决理论和方法
• 效应理论和方法
• 效应：基于专利分析，效应将科学原理、系统属性 和现象与其工程应用有机地联系在一起，确定了在 科学原理和系统属性支配下输入/输出流之间的因 果关系。在实际应用中，通常需要将多种效应模式 组合成复合效应链来实现预期的输入/输出转换。
• 效应与科学原理
•
科学原理：知识按学科分类
•
效应：知识按问题分，科学原理+应用 功能
技术创新过程与方法 樊新召
主要内容
• 一、 问题 • 二、创新 • 三、资源 • 四、技术系统进化定律 • 五、TRIZ理论 • 六、计算机辅助创新
问题
• 问题，就是“应有状态”和“现状”的 差距。
• 问题产生 • 问题分析
问题产生
• 需求进化（超系统变化）是导致问题 的主要原因。需求进化沿着两个方向 发展：全新需求的出现、已有需求的 发展，主要有五个趋势：理想化、动 态化、协调化、集成化和专门化。
• 物质场模型变换规则： • 1、为不完整物质—场引入新元件 • 2、为提高现有物质场的功效，延伸已有物质—场 • 3、对检测或测量问题，可延伸产生两个场，一个
作为输入，一个作为输出
• 4、消除有害的、多余的、不需要的物质—场的最 有效方法是引入第三种物质S3
• 5、在输入、输出间增加一个作为转换的中介物质
TRIZ 解 决 流 程
问题模型 转换
领域问题
TRIZ解
TRIZ域
选择与变换
领域解
领域 问题域
TRIZ 理 论
• 基本概念 • TRIZ体系结构 • TRIZ解决流程 • 方法和工具 • 冲突解决理论和方法 • 效应理论和方法 • 物质—场模型 • 76个标准解
冲突解决理论和方法
• 矛盾是普遍存在的，冲突是矛盾的极端表 现。
创新
• 技术创新分为持续性创新(渐进性创新、 突破式创新)和破坏性创新 S型曲 线
• 创新方法：P§B方法理论、公理设计 理论、TRIZ理论
• 技术创新过程模型
技术创新过程模型
模糊前端
新产品开发
商业化
机会确定
机会分析 设想产生
初步概念
设想选择
概念设计
设计要求 说明 技术设计
生产
详细设计 工艺设计
专利库
中国专利库
美国专利库
世界专利库
标准解使用流程
不 选择需要改进的系统
预测改变的潜力
提炼问题描述
问题的简洁描述
改变的规模 最小改变？
超系统 或
子系统
第2类 标准解
的改变 ？
充分？ 第3类
第1.1类 标准解
标准解 不
充分
需要 ？
检测/测量 第4类标准解
建立系统的物质—场模型
第5类 标准解
缺乏
相互作用 是？ 不充分
TRIZ理论的技术创新分级
• 等级 方法 知识 • 五级———新发现————全人类的知识 • 四级———新原理————科学原理 • 三级——根本性的改进——行业以外的知识 • 二级——少量的改进———行业内的知识 • 一级—外观上的解决方案—个人的知识
TRIZ 理 论
• 基本概念 • TRIZ体系结构 • TRIZ解决流程 • 方法和工具
基本概念
• 发明问题解决理论（TRIZ）诞生于前苏联。 • 理论依据： • 1、问题及解决方案在不同的工业部门及不同的科
学领域重复出现。
• 2、技术进化模式在不同的工业部门及不同的科学 领域重复出现
• 3、发明经常采用不相关领域中存在的效应。 • 基于TRIZ理论的技术创新分级
• TRIZ理论适用于创新分级中的2～4级的问题。
商业化
创造过程
主要内容
• 一、问题 • 二、创新 • 三、 资源 • 四、技术系统进化定律 • 五、TRIZ理论 • 六、计算机辅助创新
资源分类
系统资源
内部资源 外部资源
直接利用资源 差动资源 导出资源
资源分类
• 直接应用资源：物质资源、场资源、 空间资源、时间资源、信息资源、功 能资源
• 差动资源：差动物质资源（结构相异 性、材料相异性）；差动场资源（梯 度的利用、空间不均匀、场值与标准 值的偏差）
• 技术系统进化定律和进化路线描述了系统的进化过程和规律，对于同 一技术系统，从系统、子系统以及超系统层次上都可以应用每个进化 规律和路线进行分析，得出在每个方向上的进化趋势和产品可能的概 念结构，形成新的产品概念和开发课题。
• 技术系统进化定律——进化趋势——进化路线 • 产品技术生命周期（S型曲线） ： • 婴儿期、过渡期、成长期、成熟期、退出期 • 技术系统进化定律 • 完整性、增加理想化水平、子系统的非均衡发展、动态化增长、增加
主要内容
• 一、问题 • 二、 创新 • 三、资源 • 四、技术系统进化定律 • 五、TRIZ理论 • 六、计算机辅助创新
创新
• 影响创新的因素：
•
有限的知识、思维惯性、无奈的折中和无
法预测技术发展
• 规律性
按规律性可以将创新分为技术创新和产品创 新
• 内涵
即创新的问题，可以分为结构良好与结构不 良问题，还可以分为通常问题与发明问题。
• 功能分类 • 功能结构模型
功能分类
• 1、主要功能、附加功能和潜在功能 • 2、基本功能和辅助功能 • 3、实用功能、外观功能和象征功能 • 4、标识功能和惯例功能
功能结构
•
新产品开发设计：
产品功能
主要功能-1 基本功能-2
附加功能-4 辅助功能-3
功能结构
•
已有产品改进设计
建立功能模型 建立系统模型
• TRIZ体系结构
• TRIZ解决流程
•
方法和工具
• 冲突解决理论和方法
• 效应理论和方法
• 物质—场模型
•
76个标准解
76个标准解
已有产品或技术
“物质——场”模型 第一类 第二类 第三类 第四类 第五类 标准解 标准解 标准解 标准解 标准解
13个
23个 6个 17个 知识库
17个
解决案例
外部世界 TRIZ世界
• 导出资源：通过某种变换，使不能利 用的资源成为可利用的资源。
结构相异性
结构相异性
光学特性 电特性
声学特性 力学特性 化学特性 几何特性
REIZ理论资源分类
• 物质资源、场资源、空间资源、时间 资源、信息资源、功能资源 、财力资 源、人力资源、其他企业可用资源
资源分析方法
• 资源分析方法
资源评价
测 工 具
方案管理
新方方方 建案案案 方编浏保 案辑览存
企业知识管理
实实删实 例例除例 添编实浏 加辑例览
系统变得太复杂。
• 物理冲突出现的情况： • 1、一个系统中有用功能加强的同时导致该子系统有害的
功能加强。
• 2、一个系统中有害功能降低的同时导致该子系统有用功 能的降低。
技术冲突求解
技术冲突
外部世界
39个标准工程参数
TRIZ世界
冲突解决矩阵
1,6,20,27
40条发明原理 解决案例
专利库
中国专利库