小发明小创造方法

菲利普灯泡的改进
这样，得到三组技术矛盾： 1. 减少水银蒸气的量（物质的量），但荧光灯工作的 可靠性降低（可靠性）。
2. 减少水银蒸气的量（物质的量），但需要耗费更多 的电能（能量的浪费）。
3. 有利于环境保护（作用于物体的坏的因素），但荧 光灯使用的能量增加了（静止物体使用的能量）。
新型扳手
解决思路和关键步骤： 在应用TRIZ解决这一问题时，我们首先必须明确判定出 存在于系统中对立的技术特性。在现有设计中，扳手在 作用于螺母时会损坏螺母是存在于现有设计中的一个重 要缺陷。而这一缺陷则恰恰可以提示我们找出应该解决 的技术矛盾以改进现有的传统设计。 若想彻底解决这一对技术矛盾，我们首先需要将我们所 希望的“降低螺母的损坏程度”转换为TRIZ语言——矛 盾矩阵（Contradiction Matrix）中的某一个或几个参 数。在这一问题中，很明显，“副作用（Object Generated Harmful Factors）”就是我们希望提高的 技术特性。
污染物中的有害成分。
29. 气动与液压结构 物体的固体零部件可用气动或液压零部件代替，将气 体或液体用于膨胀或减振。如车辆减速时由液压系统 储存能量，车辆运行时放出能量。
33. 同质性 采用相同或相似的物质制造与某物体相互作用的物 体。如为了减少化学反应，盛放物体的容器应与该物体用 相同的材料制造。
经典应用实例3：新型扳手
扳手的问题？ 实际应用中，标准的六角形螺母常常 会因为拧紧时用力过大或者使用时间过长、 螺母的六角形外表面被腐蚀，使表面遭到 破坏。螺母被破坏后，使用普通的传统型 扳手往往不能再松动螺母，有时甚至会使 情况更加恶化，也就是说螺母外缘的六角 形在扳手作用下破坏更加严重，扳手更加 无法作用于螺母。 传统型扳手之所以会损坏螺母，其主 要原因是扳手作用在螺母上的力主要集中 于六角形螺母的某两个角上，如图所示：
……
矛盾
理想度 资源 效应
技术系统
术语
术语
功能
……
5、TRIZ的主要内容
40条创新原理
技术进化系统法则
技术矛盾与物理矛盾 矛盾矩阵 物质—场分析 理想性观念和标准解法 ……
40个创新原理
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 分割 分离 局部质量 不对称 合并 多用性 套装 质量补偿 预加反作用 预操作 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 预补偿 等势性 反向 曲面化 动态化 未达到或超 过的作用 维数变化 振动 周期性作用 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 紧急行动 变有害为有益 反馈 中介物 自服务 复制 低成本、不耐用的 物体代替昂贵、耐 用的物体 机械系统的替代 气压与液压结构 柔性壳体或薄膜 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 多孔材料 改变颜色 同质性 抛弃或修复 参数变化 状态变化 热膨胀 加速强氧化 惰性环境 复合材料
九屏幕法 小人法 金鱼法 STC算子
算法
S曲线
自己的算法
……
技术矛盾
IFR
创新的思维 创新的方法
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
创新原理
工具
创新的规律
向微观型进化
提高理想度法则
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
菲利普灯泡的改进
解决思路和关键步骤： 本例可以使用TRIZ矛盾矩阵和原理来分析，解决问题。
使系统性能提高的技术特性是： 1.物质的量 2.作用于物体的坏的因素 使系统性能降低的技术特性是： 1.可靠性 2.能量的浪费 3.静止物体使用的能量
菲利普灯泡的改进
这样，得到三组技术矛盾： 1. 减少水银蒸气的量（物质的量），但荧光灯工作的 可靠性降低（可靠性）。
菲利普灯泡的改进
最终结果： 在创新过程中应用了7#，28#和37#创新原理。 A 应用7#创新原理 解决方案：在真空管的里面内嵌一个玻璃囊。 B应用28#创新原理 解决方案：用高频的电磁场来打破这个玻璃囊。 C应用37#创新原理 解决方案：利用金属线和玻璃囊的热膨胀系数的不同释 放水银蒸气。
菲利普灯泡的改进
• 苏联解体后，大批TRIZ研究者移居美国等西方国家，
从而促进了TRIZ在全世界的转播，使其得到了广泛应用。
1993年以来美国数以百计的公司开始研究和应用： 例如
•
通用电气：解决大型发电机中的关键技术问题；
• 克莱斯勒：应用TRIZ解决发动机生产过程中的技术问题获利1.5亿
美元；
• 罗克维尔：应用TRIZ解决刹车系统的创新设计，减少成本50%；
2. 减少水银蒸气的量（物质的量），但需要耗费更多 的电能（能量的浪费）。
3. 有利于环境保护（作用于物体的坏的因素），但荧 光灯使用的能量增加了（静止物体使用的能量）。
菲利普灯泡的改进
对这三组技术矛盾分别运用技术矛盾解决矩阵的方法， 得到3个创新原理提示以开拓思路： 1. 减少水银蒸气的量（物质的量），但荧光灯工作的 可靠性降低（可靠性）。 由技术矛盾矩阵[物质的量/可靠性]得到28#创新原理提 示：机械系统的替代 2. 减少水银蒸气的量（物质的量），但需要耗费更多 的电能（能量的浪费）。 由技术矛盾矩阵[物质的量/能量的浪费]得到7#创 新原理提示：嵌套 3. 有利于环境保护（作用于物体的坏的因素），但荧 光灯使用的能量增加了（静止物体使用的能量） 由技术矛盾矩阵[作用于物体的坏的因素/静止物体 使用的能量]得到37#创新原理提示：热膨胀
技术矛盾
技术矛盾
• 系统的几个元素或参数互为冲突； • 为了改善技术系统的某个参数，导致该技术
系统的另一个参数发生恶化。
物理矛盾
存在于更基本层次的矛盾；
对系统同一个参数有不同的要求
结实
厚
轻便
薄
厚度（桌面）
39个工程参数
1、运动物体的重量 2、静止物体的重量 3、运动物体的长度 4、静止物体的长度 5、运动物体的面积 6、静止物体的面积 7、运动物体的体积 12、形状 13、结构的稳定性 14、强度 15、运动物体的作用时间 16、静止物体的作用时间 17、温度 18、光照度 23、物质损失 24、信息损失 25、时间损失 26、物质或事物的数量 27、可靠性 28、测试精度 29、制造精度 30、物体外部有害因素作 用的敏感性 31、物体产生的有害因素 32、可制造性 33、可操作性 34、可维修性 35、适应性及多用性 36、装置的复杂性 37、监控与测试的困难 程度 38、自动化程度 39、生产率
结论 ： 经过计算满足性能要求的最小剂量的水银蒸气被密 封在玻璃囊中。在玻璃囊的内壁上嵌着金属线圈。该玻 璃囊被内嵌在真空管的一端。荧光灯被制造出来后，通 过一个高频的电磁场来加热玻璃囊。由于玻璃囊和金属 线圈的热膨胀系数不一样，使得金属线圈能够切断玻璃 囊，释放出水银蒸气。同一般的荧光管相比，用这种新 的制造技术，至少可以减少75%的水银含量，减少了对 环境的污染。
3、TRIZ的核心思想

TRIZ之可用是因为经显示工程人员所面对的90%的问 题已於其他地方被解决过；

若我们能利用此资讯，则研发將更加有效； 主要焦点是浮现、了解、強化与删除冲突； Altshuller已证明发明可系统化地导出，而不必源自
尝试错误。
4、TRIZ的理论体系 ……
ARIZ 九步法
波音公司先进技术预研项目负责
世界知名企业：三星电子
– 从”技术跟随者”到”行业领跑者”
•
2006年, 市值突破1000亿美元 (索尼, 410亿
美元)
• • •
2005年, 品牌价值超过索尼 (达149亿美元) 2004年, 全球市场份额第一
•
•
源自文库
销售额528亿美元，纯利润103亿美元， 市值710亿美元 存贮芯片、TFT-LCD、CDMA手机、显 示器、HDTV 2003年, 全球品牌价值增幅全球之首 (31%)
8、静止物体的体积
9、速度 10、力 11、应力或压力
19、运动物体的能量
20、静止物体的能量 21、功率 22、能量损失
下面将对各原理进行详细介绍，并包括工程实例。
操作信号来操作几个位置的探测器。
11. 预补偿
19. 周期性作用
3） 加大一种有害因素的程度使其不再有害。
新型扳手
现在，我们需要分析在降低螺母的损坏程度时，又 有哪些技术特性恶化。 相对于确定得以改善的技术特性而言，确定恶化的 技术特性则比较难。最简单的方法是分别将39个技术特 性对号入座，寻找适合的技术特性。 这里我们使用的是一种较为系统的方法。首先，我 们问一个问题：“如果没有任何目标，我们该如何解决 这一问题？” 根据传统型扳手，我们可以尝试从下列几个方面得 到答案：
1、什么是TRIZ？ 2、TRIZ的形成与发展 3、TRIZ的核心思想 4、TRIZ的理论体系 5、TRIZ的主要内容
1、什么是TZRI？
发明问题解决理论
• TRIZ 理论是由苏联人Genrich
Altshuller在1940年代创立。他审阅 世界各种专利二百五十万件，而发现
这些发明之后的规律。
有效作用的 连续性
技术进化系统法则
1.
由单一趋向复数；
2. 由整体趋向分割； 工程系統的進化趨勢 3. 4. 5.
由刚性趋向柔软； 由单向趋向双向； 由一维趋向多维；
6.
由单一用途趋向多用途。
由刚性趋向柔性
动态法则:
技术系统向着适应性, 流动性和可操作性增加的方向发展
电脑键盘的进化轨迹 <适应性, 流动性>
新型扳手
问题描述： 在拧紧或松动螺母的过程中，扳手同时会损坏螺母的 六角形表面。使用扳手时用力越大，螺母损坏就会越严重。 而使得扳手作用于螺母上的力大大降低，降低了工作效率。 在这一系统中存在的技术矛盾为：若想通过改变扳手形状 降低扳手对螺母的损坏程度，就可能会使扳手制造工艺复 杂化。 如果可以找到一种制造不是很复杂，而且又可以避免 对螺母的严重损坏的扳手，无疑是解决这一问题的最佳途 径。
小发明小创造的方法探讨
浙江大学机械工程学系
傅建中 教授
原始的创新方法
试错法
第一次猜测
排错
…
第n次猜测
第n次排错
查尔斯.固特异和他的橡胶硫化技术
试错法的典型代表，一生仅做成了这一件事。
常用的传统创新方法
世界上总共有约有300多种创新的技法： • 头脑风暴法、形态分析法、特性列举法、缺点列举法、 希望点列举法、联想类比法、反向求索法、组合创新法、

一种系统改良的方法；
一种自觉性演化的技術系统解决工程问题的方法；
一种消除工程冲突而不抵消妥协的工具； 分享无数发明家的知识与经验来增加工程人员知识创造
力和解决问题技巧的方法。
2、TRIZ的形成与发展
起源于前苏联，被广泛使用
• TRIZ在前苏联的军事、工业、航空航天等领域均发挥了 巨大作用。被西方特工称之为“神奇点金术”。
废缺颠倒法、5W1H法、检核表法、和田12法、魔球法、
特尔斐设想法等等
以美国人奥斯本为代表开创创造学！
创新是反复进行的思维发散与收敛过程
问 题 情 境 大脑风暴 定义问题
真正 的 问题 方案产生
创 新 方 案
可行 的 方案 方案评价
经典创新方法 更有效的创新过程！
TRIZ创新方法
一、TRIZ介绍
• 福特汽车：TRIZ创新产品每年带来超过10亿美金销售利润；
• 摩托罗拉：…..
波音引入TRIZ时间比任何人想像都早
“困扰研发小组长达数年的一些难题，经过仅数个星期的TRIZ培训，就找
到了完美的解决方案。”
“TRIZ在行业的成功推广与应用迫切需要网络化的教学平台。”
—Don Masingale
人

时间分离方法 空间分离方法 动态特性
三星吸尘器的改进
TRIZ提供的解决思路


时间分离方法 空间分离方法 动态特性
通过工具过滤 提高创新效率
经典应用实例2：菲利普灯泡的改进
小型荧光灯的问题？ 长期使用的情况下，荧光灯往往亮度 变弱。 TRIZ分析问题 系统存在的技术矛盾有：为了保证荧光灯亮度的 稳定性，就不得不增加水银蒸气的量；减少水银蒸气 的量，有利于环境保护，但降低了荧光灯工作的可靠 性；减少水银蒸气的量，有利于环境保护，但增加了 能量的耗费。 系统存在的物理矛盾有：对水银蒸气的量同时具 有多和少的要求。
39. 惰性环境 1） 用惰性环境代替通常环境。如为了防止炙热灯丝 的失效，让其置于氩气中。 2）让一个过程在真空中发生。
经典应用实例1：三星吸尘器的改进
吸尘器的问题？ 圆形吸尘器漂亮，但是墙边扫不干净 TRIZ分析问题

矛盾：圆——方
TRIZ提供的解决思路