TRIZ理论创新思维ppt课件.ppt

1,技术创新方法和TRIZ理论,2,TRIZ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 TRIZTeoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch,3,TRIZ理论创始者根里奇阿奇舒勒,根里奇阿奇舒勒Genrich S. Altshuller （19261998 ） 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”。独特的技术系统进化法则被西方称之为“人类三大进化理论之一”，与达尔文的生物进化理论和马克思的人类社会进化理论相提并论。,4,TRIZ理论基本认识：,产品及其技术的发展总是遵循着一定的客观规律Altshuller指出：解决发明问题过程中所寻求的科学原理和法则是客观存在的，大量发明面临的基本问题和矛盾（技术矛盾和物理矛盾）也是相同的，同样的技术创新原理和相应的解决问题方案，会在后来的一次次发明创新中被反复应用，只是被使用的技术领域不同而已因此，将那些已有的知识进行提炼和重组，形成一套系统化的理论，就可以用来指导后来的发明创造、创新和开发 就可以能动地进行产品设计并预测产品的未来发展趋势,5,TRIZ理论来源:浓缩数百万发明专利正是基于这一思想，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TRIZ（发明问题解决理论）,2, 500,000,500,000,发明专利库,迄今为止，TRIZ已分析了15,000,000专利,有代表性的实用专利,20%,6,1950,1960,1970,1980,1990,2000,解决发明问题,TRIZ软件(CAI),1940,1995完成增强型 AR I Z,TRIZ的发展历程,7,发现问题,找出解决问题的方法,解决问题方案,优点1、高度有效的解题方法，能为完成预定目标节省大量时间、人力和物力；2、通过反复实践，可以获得清晰的解；3、可反复运用与物-场相关的其他行业的和全人类的知识和资源。,缺点1、学习相对地会比较困难些；2、由于以往出版著作的不恰当描述构成的技术误导。,注意事项1、解决非标准问题是无可替代的；2、解决标准问题是非常有效的；3、计算机软件的有效保证作用。,基本原理已有专利的分析、归纳和提炼；技术系统进化法则；理想化。,求解工具物理矛盾分离方法；创新原理与矛盾矩阵；标准解；效应知识库。,解题流程ARIZ解决发明问题程序,分析工具：技术系统需求功能分析； 技术冲突与矛盾分析； 资源分析； 物-场模型分析。,思维方法： 逻辑思维、类比和想象； 小矮人模型等。,TRIZ方法由阿奇舒勒创立的解决发明问题理论,5-2,8,发明等级及其特征,9,发明级别及所属知识领域,10,发明级别划分的练习,五级发明晶体管：使制造体积更小、结构更为紧凑的计算机成为可能，成就了“信息化”的基础因特网：连接了千万计算机，实现了全球用户信息的交换冰箱：作为制冷设备进行食物保鲜书：作为传播媒体，将知识与文化代代相传收音机：借助电磁波，实现远距离广播节目的传送一级发明锉刀：金属加工的工具杯子：实现盛水功能,一级：复现自然界已经存在的功能五级：创造自然界未有过的东西,11,TRIZ的适用范围,利用TRIZ可以解决一级到四级的发明问题；但不能解决五级发明问题；是否出现矛盾，是区分常规问题和发明问题的一个主要特征，发明问题必须至少解决一个矛盾（技术矛盾或物理矛盾）TRIZ不解决技术领域以外的问题；TRIZ不解决技术领域中五级发明问题；TRIZ不讲与创新思维无关的技术规律；TRIZ不讲与技术规律无关的思维。,12,TRIZ的基本理论体系框架,TRIZ的主要内容,13,.,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,14,TRIZ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，如果将创造性解决问题的方法比作通向胜利的桥梁，那么最终理想解就是这座桥梁的桥墩；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。,15,基本概念,技术系统,实现某种功能的，具有一个或多个子系统的系统。,理想度（Ideality）法则,任何技术系统始终趋向更可靠、更简单、更有效，等等，总之，趋向更理想。All technical systems evolve towards ideality.,Ideality =,Benefits,Costs + Harms,16,基本概念,技术矛盾（Technical Contradiction）,改善某个特性或参数将导致另外的特性或参数劣化。,物理矛盾（Physical Contradiction）,同一元素要求具备两种相反的属性。,酸,金属容器,盛,蚀,温度高,温度低,？,17,基本概念,功能模型：物场模型,功能分解为两种物质及一种场。技术系统功能的实现指物质之间的相互作用促使功能向期望的方向转变。,F,S1,S2,受控物质,控制工具或物质,物质相互作用使用的能量,18,TRIZ的核心思想,Altshuller ：技术系统进化过程不是随机的，是有客观规律可以遵循，这种规律在不同领域反复出现。在解决发明问题的实践中，人们遇到的各种矛盾以及相应的解决方案总是反复出现的；用来彻底而不是折中解决技术矛盾的创新原理与方法，其数是并不多，一般科技人员都可以学习和掌握；解决本领域技术问题的最有效的原理与方法，往往来自其他领域的科学知识。,19,TRIZ 在国外的应用与评价,欧美日等西方发达国家在创新应用方面已经取得重大突破，经济效益十分显著。,对TRIZ理论的一般评价： 引入TRIZ和计算机辅助创新技术后，在相关产品的设计和生产流程的改进中减少了时间和资金的投入，利润高出以往60% 研发小组产品新创意的产生比以前快了近十倍，确保企业产品在同行业领域中处于领先地位加强TRIZ理论学习已作为中学、大学甚至小学和企业职工学习的重要课程，成为培养创造性人才的重要途径。,21,TRIZ理论在苏联,有300多所学校教授这种独特的解决问题的技术，从职业工程师开始，逐渐发展到大学生、高中生、甚至发展到对五、六年级以上的学生进行讲授。通过学习、掌握、运用TRIZ ，每个人都会成为善于创新的发明家,22,TRIZ理论在美国,专门成立了TRIZ研究小组，美国供应商协会（ASI）把TRIZ与QFD（质量功能推广）方法、Taguchi倡导的方法一起推荐给世界500强，开发了基于TRIZ知识库的计算机辅助软件，指导研究人员和咨询人员在工业发展中更好的应用TRIZ ，创造出成千上万项的重大发明，取得了可观的经济效益。,23,24,（1）Don Masingale，波音公司先进技术预研项目负责人，TRIZ专家的评价,“困扰了几个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。”“2001年，公司聘请25名前苏联的TRIZ专家对450名波音工程师进行2周培训，取得波音767空中加油机关键技术的突破，赢得15亿美元空中加油机定单，使波音战胜空客。,25,（2）咨询专家Ellen Domb（TRIZ Journal主编）对TRIZ的评价,“与那些只给出大方向，而没有具体操作步骤的其它方法相比，TRIZ有完备的理论体系和规则指导，使得发明创造成为常人都可以掌握的本领。”,26,27,三星97年引进TRIZ使专利授权量翻番,尹钟龙：价值创新计划 VIP（Value Innovation Program) 解决三星专家无法解决的技术问题；对三星公司的产品进行进化预测；进行专利对抗；构建创新的企业文化。,28,第一部分 创新思维方法,29,孙子兵法总结集成了打仗的谋、略、技巧和套路，是集军事方法之大成的杰出成果。,科学重大发现与科技进步也蕴涵着丰富的谋、略、技巧与套路，即“创新方法” 科学思维、科学方法、科学工具。,30,我们能创新吗？,创新是人人都有的一种能力人的创新能力在1214岁达到顶峰，因受传统教育的摧残，后天被逐渐埋没创新是可以激发和提升的一种能力创新活动具有其方法、手段和规律性产品设计本身即为创新,31,人脑的创造创新能力,大脑是人的智慧之府，是人的创造创新之源。人脑类似由100140亿台微型计算机所组成的庞大的电子计算机信息网络处理系统。一个正常人的大脑可储存1000万亿信息单位，相当于一般电子计算机储量的100万倍，如果全部用来储备知识，人脑的记忆容量相当于5亿本书籍的知识总量。人脑的功能非常强大，俄罗斯学者伊.尹尔菲莫夫研究指出：人的大脑可以同时学习40种语言，默记一套大英百科全书所容纳的全部内容，还可以有余力去完成十门大学课程的教研活动。,32,培训与提升创造力关系示意图,年龄,创造力,10 20 30 40 50 60,经培训，创造力可提高70300%；顶峰向右上方转移,300,200,100,33,十三种主要创新技能,创新技能是创造者的智力技能、动作技能和情感能力的综合，它可以全面提高创新者的自觉创新能力。,创 造技 能,信息能力,注意力,理解力,发现问题能力,开发选题能力,抓住机遇能力,操作能力,工程能力,智能技术运用能力,破译黑箱能力,系统分析和系统决策能力,观察力,记忆力,34,创新思维的涵义,思维是运用已有的知识对记忆的信息进行分析综合、比较概括和决策的动态过程，是获取知识、分析问题和解决问题的根本途径。创新思维是指人们在创造具有独创性成果的过程中，对事物的认识活动。,35,创新思维方法的分类,非逻辑思维,逻辑思维,归纳思维,演绎思维,类比思维,有序思维,收敛思维,分析与综合思维,36,逻辑思维,逻辑思维亦称抽象思维，是人们在认识过程中已经掌握的各种知识、原理、规律基础上形成的概念，并以此判断、推理、反映现实的一种思维形式，它能使我们更深刻、准确和完整地反映客观面貌。世界上任何事物的发生都存在客观规律性，采用逻辑思维的方法逐步深入，就可取得发明创造。,37,从统计数字看：20世纪以前的重大发明构思，多数是由个人发明家在逻辑思维的基础上发挥非逻辑思维的作用而获得；进入20世纪50年代后，利用逻辑思维和专业知识的企业发明逐步占了上风，到了20世纪90年代，TRIZ理论方法中的知识库和逻辑思维的运用主导了发明创造的大趋势。,38,直觉思维,直觉就是人们所说的“第一印象”，它属于非逻辑思维。直觉是人脑基于有限资料和事实，对新事物、新问题、新现象进行的一种直接的、迅速的、跃进的、敏锐的判断。其功能只是从宏观上把握事物，不需要进行系统的逐步分析，而能对问题的答案做出科学的猜测、设想，是一种跳跃式思维形式。爱因斯坦对科学认识曾说过：“真正可贵的因素是直觉”他认为科学创造的过程应是经验-直觉-概念-逻辑思维-理论的过程。,39,“逻辑思维压缩论”,“逻辑思维压缩论”认为直觉虽然表现为瞬间的顿悟，实际上它也是运用逻辑思维的结果。因为：在直觉的背后“隐藏”着一系列逻辑推理链，而直觉思维只是在一瞬间就进行和完成了复杂的推理过程，因而让人感到头脑中似乎并没有经过逻辑思维，思维过程已在头脑中完全“自动化”；在得出了直觉判断之后，还需再展开其逻辑推理过程，以检验其所得出的直觉判断的合理性。所以，直觉思维只不过是逻辑思维的“压缩”（或称为“简化”、“浓缩”、“内化”等）。,40,灵感思维,心理学家对灵感思维的描述是：灵感思维的闪现来自于突然的顿悟，是人们在艰苦创造过程中发散思维和收敛思维多项迭加，逻辑思维和非逻辑思维反复作用，突然间把隐藏在人们潜意识中有关信息进入激发状态；灵感常常为发明带来思路、线索、设想和启示，但灵感的出现，具有随机性、瞬时性和模糊性，创造者要觉察灵感、把握灵感和利用灵感有一定的难度。灵感产生的条件：一是对解决问题有浓厚的兴趣和强烈欲望，二是对问题和相关资料进行了长时间的思考，甚至达到了思维的“饱和”状态。,41,幻想思维,根据主体主观愿望进行的超前设想，幻想往往是科学发明的先导。 18世纪著名科幻作家凡尔纳：“人类的幻想在不久的将来一定会成为现实”。最近30年间，根据预言家研究得到的对照表、预言及其应验程度表中，没有一个会像科幻作家一样，有那么高的：“命中率”。幻想打造出发明。阿里多夫先生用好几年时间把分散在成千上万本书中的幻想进行搜集和分类结果表明：离奇幻想的发展过程也有着可循的客观规律，可用它来催生新的发明创造。应在正确思维指导下，使幻想成为创造发明的理想，而不致成为脱离客观规律的空想。以奇异幻想开路，吸引人们去探索未知，并促使人们产生创造的欲望。一些科学中大的发现往往是如此在有些发达国家，为了发挥幻想在科技发明中的积极作用，为学生开设“幻想课”，旨在从小培养人的创造才干由于幻想超前性，暂时脱离现实，常常会被人贬低，幻想成为一种贬义词 。,42,幻想打造出发明,43,联想思维将已掌握的知识与某种思维对象联系起来，从其相关性得到创造性启示进而获得创新设想的思维形式。,联想有多种形式：（1）相似联想 例如看到鸟想到飞机；看到下雨想到潮湿；（2）对比联想 例如在黑暗中想到光明；（3）接近联想 例如看到蝌蚪会联想到青蛙，因为它们在空间上接近，看到猫就会想到老虎，因为两者形态相似；（4）关系联想 部分与整体的关系例如文具和铅笔； 因果关系例如冰和凉、雷电和暴雨等。,44,想象思维,想象是人们在原有感性认识的基础上，在头脑中对各种表象进行改造、设想、猜想，重组出新表象的思维过程爱因斯坦：“想象力比知识更重要、可贵。知识是有限的，而想象是无限的。正是有了想象，人们才能不断第创造世界上前所未有的新事物“。,45,人类历史上最有价值的知识是方法的知识。 笛卡尔,46,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,技法原理,具体技法名称,主要思维形式,组合型,形象思维型,列举型,有序思维型,联想型,60,47,智力激励法,与传统会议截然不同的方式解决问题,准备阶段,自由畅谈,加工整理,明确问题,热身阶段,运用程序,四项原则： 自由畅想 推迟评判 以量求质 综合集成,48,“当前智力激励法面临着挑战”（美国伊莱恩丹敦）,主要原因是：,缺乏程序化；缺少熟练的引导者；缺少熟练的参与者；罗列的规则成为形式；,有关问题不能达成一致；缺乏创意激发源；不是与会者都有创意的压力；急于求成；缺少跟进措施，,“头脑风暴”小组实际上在不停地重复“发明”已经有过的东西，却在这一过程中错过了潜在的诸多伟大的创意。因此，当遇到复杂的发明问题时，最好找发明公司（指TRIZ咨询公司）咨询。,49,传统创新与TRIZ创新结果的比较,、,解决办法,思维定势,发明问题,1,2,3,4,5,6,7,8,传统创新应用发散思维“试错法” 搜索发明问题解决办法 难！,50,基于TRIZ的发散思维,遵循客观规律的基础上，引导思考者沿着一定的维度进行发散思维。从系统层面的发散：子系统、系统、超系统从时间层面的发散：过去、现在、将来从宏观到微观的往复发散：在尺寸、成本、资源等多个维度上，从零到无穷大的发散抽取异想天开法中有效成分的“金鱼法”化整为零的“小人法”。,51,一、系统思维的多屏幕法,系统：系统由多个子系统组成，并通过子系统间的相互作用实现一定的功能。也称为当前系统超系统：系统之外的高层次系统子系统：系统之内的低层次系统,九屏幕法： 系统地思考问题的产生与发展 系统地分析资源，从资源的视角探究解决问题的可能性，选择最佳方案解决问题。,53,当前系统的未来,当前系统,当前系统的过去,当前系统的超系统,超系统的未来,超系统的过去,当前系统的子系统,子系统的未来,子系统的过去,系统思维的多屏幕法,54,系统的未来：个人通信器,当前系统：移动电话,系统的过去：固定电话,超系统：移动通信网络,超系统的未来：卫星、互联网一体化网络,超系统的过去：固话通信网络,子系统：手机键盘,子系统的未来：语音拨号,子系统的过去：电话拨号盘,系统思维的多屏幕移动通信,55,系统的未来：太空钢笔,当前系统：普通钢笔,系统的过去：蘸水笔或铅笔,超系统：空间站（失重）,超系统的未来：空间城市（失重）,超系统的过去：宇宙飞船（失重）,子系统：无压墨水笔芯,子系统的未来：稳压出水笔芯,子系统的过去：鹅毛笔或铅芯,系统思维的多屏幕钢笔,反系统的未来,反系统,反系统的过去,超反系统,超反系统的未来,超反系统的过去,子反系统,子反系统的未来,子反系统的过去,当前系统的未来,当前系统,当前系统的过去,当前系统的超系统,超系统的未来,超系统的过去,当前系统的子系统,子系统的未来,子系统的过去,系统思维的高级多屏幕法,反系统的未来：软橡皮擦,反系统；橡皮擦,反系统的过去：面包屑,超反系统：组合橡皮,超反系统的未来：万能消字橡皮,超反系统的过去：单体橡皮,子反系统：乳胶,子反系统的未来：液体橡皮擦,子反系统的过去：乳胶汁,系统的未来：带橡皮的铅笔,当前系统铅笔,当前系统的过去：石墨条,超系统：组合铅笔,超系统的未来；多芯自动铅笔,超系统的过去：单体铅笔,子系统：铅笔芯,子系统的未来：液体铅笔芯,子系统的过去：石墨粉,铅笔和其反系统橡皮,二、最终理想结果IFR,Ideal Final Result 系统在最小程度改变的情况下能够实现最大程度的自服务（自我实现、自我传递、自我控制）,TRIZ的理想化,在问题解决之初，先抛开各种限制条件，针对问题情境，设立各种理想模型（最优的模型）结构来分析问题，并以取得最终理想结果为终极目标。理想化模型： 理想系统、理想过程、理想资源、理想方法、理想机器、理想物质理想化层次 最理想、理想、次理想,最理想的状况：最理想的技术系统： 作为物理实体它并不存在，但能够实现所有必要的功能。,资源的耗费,0,0,有用的作用,有害的作用,理想度（Ideality）法则,任何技术系统始终趋向更可靠、更简单、更有效，等等，总之，趋向更理想。All technical systems evolve towards ideality.,Ideality =,Benefits,Costs + Harms,IFR的应用步骤,IFR的实例,IFR的小结,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。明确解题方向，双向寻求解决问题的线路，提高解题效率，获得更加睿智的解。,三、尺寸时间成本分析（STC算子）,沿尺寸(Size)、时间(time)、成本(cost)三个方向做六个维度的发散思维尝试,67,四、资源时间成本分析（RTC算子）,从物体的资源(Resource)、时间(time)、成本(cost)三个方向重新思考，打破固有对物体、时间的认识。,物体的初始问题,RTC改变物体参数,物体参数变化带来的新问题,定义新问题的技术和物理矛盾,寻找选择解决新问题的方案,物体初始问题的解决,RTC算子的操作,1）设想逐渐增大物体的尺度，使之自动超过真实物体的尺寸，直至无穷大；2）设想逐渐缩小物体的尺度，使之自动小于真实物体的尺寸，直至为零；3）设想逐渐增加物体作用的时间，使之自动超过真实物体作用的时间，直至无穷大；4）设想逐渐减少物体作用的时间，使之自动少于真实物体作用的时间，直至为零；5）设想逐渐增加物体的成本，使之自动超过现有物体的成本，直至无穷大；6）设想逐渐减少物体的成本，使之自动少于现有物体的成本，直至为零。,68,五、金鱼法,金鱼法是一个反复迭代的分解过程。金鱼法的本质，是将幻想的、不现实的问题求解构想，变为可行的解决方案。,69,问题,异想天开的解决方案构思,将解决方案分成两部分,解决方案现实部分,解决方案异想天开部分,为什么是不现实的？,什么情况和条件下可变得现实？,确定系统、超系统和子系统的可用资源,提出可能的解决方案构思,这个方案是否可行？,现实的解决方案构思,用空气赚钱！,1）将问题分解为现实部分和不现实部分 现实：空气、钱、赚钱的想法 不现实：买卖空气2）回答为什么买卖空气是不现实的？ 因为空气存在于整个地球，处处都有，人们不用花钱去买空气3）回答在什么条件下人们要买卖空气？ 当空气不足时，如在煤矿、潜水艇、深水、高山. 当空气中存在有益成份，可特别收集：芳香空气、富含负离子的空气，4）确定系统、超系统和子系统的可用资源 超系统：地球表面、太空、地球磁场、太阳辐射 系统：空气体积 子系统：空气的各种成分(氮、氧)和空气中杂质(微小灰尘及生物颗粒)5）可能的解决方案构想： 向空气稀少的场所出售空气； 出售空气中的氧气，病人，高山运动员； 出售空气净化装置,六、小人法,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,当系统内的部分物体不能完成必要的功能和任务时就用多个小人分别代表这些物体。不同的小人表示执行不同的功能中具有不同的矛盾；重新组合这些小人，使它们能够发挥作用，执行必要的功能。,用小人替代系统的各个组成部分： 白色小人杯子 黄色小人茶水 蓝色小人水,集装箱的检测,多屏幕法 系统思维的思想，系统分析的方法，寻找资源的工具IFR 明确解题方向，双向思考问题，更利用方案的产生STC算子 放大特征，寻找特性，提高理想，关注价值金鱼法 科幻思想，排中逻辑，层层逼近、幻想成真小人法 拟人设计，多向思维，形象建模，转化方案,创新思维方法的小结,创新思维方法的作用,进行创新思维训练，打破原有惯性,拓宽思路，寻找更多可利用的资源,突破思维定势，找到新的角度，迈出创新第一步,应用创新思维的流程,