《TRIZ理论概述》PPT课件.ppt

第二章TRIZ理论,2-1 TRIZ的含义及来源2-2 TRIZ理论的发展历程2-3 TRIZ体系结构2-4 TRIZ基本概念2-5 TRIZ在工程中的应用流程,TRIZ,Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch解决发明问题的理论（The Theory of Inventive Problem Solving，TRIZ）,前苏联发明家、科学家Genrich Altshuller,TRIZ的含义及来源,TRIZ是工程技术人员的“孙子兵法”,TRIZ=方法学+知识库,TRIZ包含以下三个方面：1、方法学(A)：对于技术的新认识2、方法学(B)：关于解决问题的思维方式3、知识库：实施方法学(A)的案例(知识)集合。,日本学者中川彻,TRIZ的含义及来源,IFR最终理想结果 资源分析 功能分析 简化与合并（修整）矛盾矩阵 发明原理 分离原理 物-场分析 失效分析 进化趋势 科学效应数据库 克服思维定势工具,系统的定义（分析）和解决问题的程序,资源功能矛盾理想化时间/空间/界面,哲学,方法,工具,TRIZ的含义及来源,在Altshuller的带领下，动用前苏联的1500多名专家，经过50多年对250万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（解决发明问题理论）,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,20万250万,4万50万,TRIZ的含义及来源,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发展历程,2003矛盾矩阵,TRIZ的发展历程,TRIZ导入美国的发展现况,在美国，TRIZ相关的咨询活动和软件工具的开发始于1992年美国的大型企业（波音、福特、GE和太空总署等），MIT以TRIZ软件进行产品研发创新克莱斯特运用TRIZ进化法则开发下一代的概念产品福特公司每个月都举办为期3天的内部训练课程，总计培训人员已超过800位工程师,TRIZ的发展历程,韩国受益于与苏联的地缘关系，很早就接触到TRIZ。于1998年引进了TRIZ，早期并不成功。直到2003年第二次的引进，三星利用TRIZ，节约成本达15亿美元，并运用TRIZ成功申请了52项专利。这才引起世界高度的兴趣与关注。在韩国一些大公司大力支持下，TRIZ的应用得以蓬勃发展；例如三星公司成立三星先进技术研究院。2007年三星公司平均每月有60个美国专利授权，排名世界第二。一个在1997年亚洲金融危机濒临倒闭韩国企业，但是到了2006年三星的市值却超过1千亿。三星的总裁李正龙在2005年第一次向世界宣布：是什么救活三星？用的就是“萃智TRIZ”！。,TRIZ导入韩国的成功实例,TRIZ的发展历程,应用TRIZ的效益可以缩短创新的过程，对产品制造过程能有所改善，可在最短时间产生更多产品构思和问题解决方案、可以创造技术先进、引领市场的新产品。,目前TRIZ应用领域也从传统制造业、电子半导体产业、航天、化工、建筑、医药、生物科技等领域，延伸至商业、管理等非科技领域；TRIZ也开始被应用在其他项目，如音乐、艺术与雕塑、漫画卡通、诗歌等人文领域上。,TRIZ引领各个领域成功创新,TRIZ应用于各种领域的成功范例鲜少公开。即使是公开的案例也仍蒙上一层神秘的面纱，因为涉及到各公司产品与制程的创新发明，所以并未能展示该公司的技术本质。,TRIZ结构,TRIZ的体系结构,TRIZ体系应用图,工具,对象,矛盾,功能,最终理想解,40个创新原理,CAI,效应知识库,标准解,ARIZ,八大,进化,法则,矛盾是进化的动力,进化法则确定系统进化路径，指导企业战略实时选择时机，制定产品开发战略计划预测未来,资源,要的是功能而不是系统本身,资源分析促使定向生成最终理想解的转换,TRIZ核心,TRIZ的体系结构,TRIZ理论体系的构成,发明问题解决算法,技术系统进化法则,系统矛盾解决方法,发明问题的标准解法,物理、化学、几何学等工程学原理知识库,物质场分析,产品创新,TRIZ的体系结构,TRIZ的方法工具体系,TRIZ的体系结构,TRIZ理论的核心,很多方法和原理在发明过程中是在重复使用的技术系统的进化和发展不是随机的，而是遵循一定的客观规律向最理想状态进化。,TRIZ的体系结构,TRIZ构思方式,TRIZ棱镜式分析工具,相应的解决方案,推荐许多典型的解决问题方案(基于知识),TRIZ的体系结构,TRIZ创新发明等级,发明问题是无限多的，而发明等级是不多的（五个等级）；发明等级越高，其发明难度会越高，所需跨领域的知识也越多。,1,80,16,3,各级所占比例,各级所用知识范围,TRIZ的体系结构,TRIZ发明等级及其特征,按TRIZ划分的五个发明等级永远不会过时。,TRIZ的体系结构,18,美国特拉弗吉亚公司研发的这辆名为“特拉弗吉亚过渡”的飞行汽车的空中巡航时速可达185公里，它还可以以高速公路的行驶速度在道路上行驶，可以安全地存放在车库里。,19,TRIZ的体系结构,TRIZ思维体系,TRIZ思维方法,TRIZ的体系结构,与S曲线搭配说明,从IFR返回到圆锥形研究空间的任意的系统在技术上有可能突破解决的位置,利用IFR圆锥形研究空间,按返回的方向来增加自由选择解决问题方案的数量,IFR（不花成本，没有危害，实现功能）是TRIZ的哲学范畴，在TRIZ的40个发明原理中就是实现“自服务”和“变害为益”,TRIZ的体系结构,TRIZ控制思维的三种方法,（1）九宫格法（2）小矮人法（3）尺寸成本时间算子,TRIZ的体系结构,九宫格法对系统进化的屏幕描述,、,当前系统的将来,当前系统,当前系统的过去,将来的超系统,当前系统的超系统,过去的超系统,子系统的将来,当前系统的子系统,子系统的过去,超系统,系统,子系统,TRIZ的体系结构,TRIZ的体系结构,TRIZ的体系结构,系统“树”可以有另外一个未来,TRIZ的体系结构,白炽灯“九屏法”示意如下：,TRIZ的体系结构,小矮人法,“小矮人法”就是拟人类比法的延伸,按功能要求进行分组，把对象中不能实现所需的互相对应作用的部分区分出来，从中发现不能满足实现功能要求的一组小矮人，以此也就找到了创新的突破口；,研究得到问题模型（小矮人图）并对其进行改造，按功能要求把小矮人进行重组，,将研究对象中的各个部分元素，想象成是一群无所不能的“小矮人”；,最后过渡到技术解决方案。,TRIZ的体系结构,小矮人图（之前的状态）,TRIZ的体系结构,小矮人图（重组后的状态）,TRIZ的体系结构,尺寸时间成本算子分析法,、,尺寸时间成本算子分析法（STC）也有称它为RTC(资源时间成本)算子分析法。,是利用夸张的手法将研究对象在尺寸、时间和成本三个方面的参数进行一系列变化的思维试验。,全过程包括6种假设初始条件下的思维试验:,1、研究对象的尺寸：无穷大（S）或无穷小（S0）；,3、研究对象的时间（或研究对象的运动速度）无穷大（T）或无穷小（T0）,2、研究对象的成本（允许的支出）：无穷多（C）或无穷少（C0）。,TRIZ的体系结构,实例：对船用海锚的STC思维试验,研究对象：船、锚、水和海底在尺寸、时间和成本三个方面的参数进行一系列变化的思维试验。,假设船身长100m，吃水量10m，船距海底1km，锚放到海底需1h的时间。,试验2：尺寸S0 如果船的尺寸缩小为原来的1/1000，变为10cm，问题解决了船变得太小了（如同一块小木片），缆绳的长度和重量远远超过小船的浮力，船将无法控制并将会沉没。,试验1：尺寸S 把船的尺寸增加为原来的100倍，变为10km，这时船底已经触到海底了，船沉到了海底，也就不需要海锚了。,试验3：时间T 当时间为10h的时候，锚下沉得很慢，可以很深地嵌入海底，打下扎到海底的桩子。有一种旋进型的锚，在美国已获得专利的振动锚；电动机的振动将锚深深地嵌入海底（系留力是锚自重的20倍）。但这种方法不适用于岩石海底。,TRIZ的体系结构,试验4：时间T0 如果把时间缩减为原来的1/100，就需要非常重的锚，使它能够快速地沉降到海底。如果时间缩减为原来的1/1000，锚就要像火箭一般降入海底。如果缩减为原来的1/10000，那么只能利用爆破焊接，将船连接到海底了。,试验5：成本C 如果允许不计成本，就可以使用特殊的方法和昂贵的设备（用白金做锚，利用火箭、潜水艇和深海潜箱）,试验6：成本C0 如果需要的成本为零，那就利用不需要花费成本，现有的环境资源海水。如果可行的话，则可以被认为是最好的方法。,TRIZ的体系结构,该怎么用海水来做船锚呢？,用一个带制冷装置的金属锚，锚重1t，制冷功率50kw/h，1min后，锚的系留力可达20t，1015min后可达1000t（前苏联专利NO:1134465）,利用STC算子不是为了获取问题的答案，而是为了开放思路，寻找突破性的解决方案。,用STC算子处理问题后，应该找到技术矛盾和物理矛盾，并利用物场分析和发明问题解决理,答案：,TRIZ的体系结构,法则1：组成系统的完整性法则,法则2：能量传递法则 技术系统的能量从能源装置到执行装置传递效率向逐渐提高的方向进化。法则3：交变运动和谐性法则 技术系统向着交变运动与零部件自然频率相和谐的方向进化。法则4：增加理想化水平法则 所有技术系统的发展都是朝着增加系统理想化水平的方向进化。,TRIZ的体系结构,TRIZ的创新规律技术系统的8条进化法则,法则5：零部件的不均衡发展法则 零部件的改进是单独进行的，不同步的。系统越复杂，子系统发展的不均一性越突出，其结果是使技术系统产生技术矛盾和物理矛盾。因此，必须解决这些矛盾才能推动技术系统的进一步进化。产品的结构模块化有利于技术系统的进化法则6：向超系统转变的进化法则 当一个系统自身发展到极限时，它向着变成一个超系统的子系统方向进化，通过这种进化，原系统升级到一种更高水平。法则7：宏观向微观迁移的法则 如电子学领域，先是真空管，后是电子管，再后是大规模集成电路。法则8：增加物场完整性的进化法则 不完整物质场系统向增加其完整性方向进化。物质场中的场从机械场向电场再向电磁场的进化。,TRIZ的体系结构,TRIZ的基本概念,TRIZ基本概念组成,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。,技术系统,TRIZ的基本概念,技术系统的级别,超系统、系统、子系统,TRIZ的基本概念,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，通称相互作用。功能描述了组件改变其它对象的能力。功能描述了系统或组件是用来做什么的。功能是一个抽象概念，在物理上并不存在，也没有物理属性（温度、重量）,眼镜,光线,折射,功能,TRIZ的基本概念,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=保持温度功能受体至少要有一个参数（或属性）受到影响，发生改变传输电流-电子位置的改变挤压气体-气体体积/密度的改变保持温度-空气的温度保持评价功能的标准改变参数保持参数测量参数,功能描述方式,TRIZ的基本概念,基本功能与辅助功能基本功能：与对象的主要目的直接有关的功能辅助功能：为更好实现基本功能服务的功能平行功能与上/下位功能平行功能：同一级别的功能上/下位功能：目的功能为上位功能，手段功能为下位功能实用功能、外观功能与象征功能外观功能与象征功能：不需要使用操作实现的功能标识功能与惯例功能标识功能：能在同类产品动态销售竞争中成为区别于其他同类产品显著标志的功能。惯例功能：一定时期某类产品一般都必备的功能。,TRIZ的基本概念,功能的分类,矛盾,事物的矛盾法则，即对立统一的法则，是唯物辩证法的最根本的法则 辩证法的主要内容：两种宇宙观矛盾的普遍性与特殊性主要矛盾与次要矛盾矛盾的对立统一,TRIZ的基本概念,TRIZ对矛盾的分类树,自然定律矛盾,矛 盾,工程矛盾,社会矛盾,自然矛盾,个性矛盾,组织矛盾,文化矛盾,技术矛盾,物理矛盾,管理矛盾,宇宙定律矛盾,TRIZ的基本概念,没有机械或装置的系统，其功能照常执行,TRIZ的基本概念,理想解,能完成所需的工作，但没有质量和体积,理想机器,理想方法,能完成所需的效果，但不花费能源和时间例如利用重力就可以移动液体,理想流程,瞬间能完成流程的结果，但不需执行此流程,理想物质,没有物质（例如真空）但仍能完成功能，一个理想的容器就是没有容器,理想技巧,不占空间，没有重量，不使用人力即能完成结果，也不会导入有害效应,从公式上可知有下列几种作法：,籍由增加功能或现有功能的改善（分子部分）,减少有害效应（分母部分）,将子系统的几种功能结合为单一系统，可减少分母部分,分子增加的速度大于分母增加的速度,技术系统的理想化水平可用理想度D表示,TRIZ的基本概念,理想化系统具备下列的特性：不消耗材料不消耗能源不占空间不花钱或花一点钱简单，不需维修不会损坏高效率的执行所需的功能,TRIZ的基本概念,增加系统理想化水平方法,去除双重元件,通过整体置换简化系统,采用更综合的子系统,自服务,去除辅助功能,去除元件,合并离散子系统,TRIZ的基本概念,增加系统理想化水平方法的实例,使用一体化汽车发动机，以焊接结构替代，去除了大量螺钉、垫圈，整个发动机会得到简化，制造简单，维护方便，可靠性提高。,方法1、去除双重元件，用一个综合的元件替代,煤矿救生员的工作制服上需要有一个冷却系统，和一个呼吸系统，各重20kg。新系统使用液态氧作为呼吸系统，当液态氧蒸发时，要大量吸热，就会同时产生所需要的制冷系统的效果。,方法2、采用更综合的子系统替代,TRIZ的基本概念,方法3、去除辅助功能,传统金属喷漆在使用过程中，从熔解剂里会释放出有害物；改用在静电场作用下，将粉末状金属喷漆涂在物体表面，整个过程中没有用到有害性的溶解剂。,月球上使用的电灯泡根本就无需外壳玻璃保护罩。,（1）去除校正功能（操作）,（2）去除防护功能（操作）,TRIZ的基本概念,钢件冷却后要喷丸处理，将事先制成的钢球射入零度以下的容器中，从容器为喷入的水滴迅速包围在钢球外表面，形成一层薄冰，获得持续的冰球束，冰球束在高速喷丸的过程中，既具有一定的强度，又可以用来冷却钢件表面。这样，把钢件的喷丸硬化和冷却合并处理。,德国制造C114.7型自动步枪，专门为枪靶射击设计的，这种步枪用的是无壳子弹。,去除一切没有必要的辅助功能,（5）去除其他的辅助功能（操作）,（4）去除外壳,（3）去除预备操作（功能）,TRIZ的基本概念,工人所用手套上的一个手指可以提供墨水，这样，就可以在将鸡蛋包装到纸板箱的同时，在鸡蛋上印上邮戳日期,方法5去除元件,（1）修复或更新系统消耗的元件用铁磁性材料制造箭靶环，每次箭头射击后产生的洞能自动修复,（2）自动相互作用这样就不用考虑使用专门工具来处理车床切削的铁屑有时很长，清理不便，改进切削工具，使切屑分成两股，相互摩擦碰撞，破裂成较小的铁屑。,方法4自服务,TRIZ的基本概念,损坏的药片,输送带,垃圾桶,药丸检测装置,振动给料装置通过内螺纹将药丸升起，然后，经一倾斜槽使药丸落入输送带。检测人员在药丸的行进中确定损坏的药丸并取走。,TRIZ的基本概念,好的药/损坏的药,什么是理想解？我们能得到哪些资源？,TRIZ的基本概念,理想解药剂自我检测,垃圾桶,资源：滑动或滚动的药,在没有系统（检测人员或电视检测系统）而执行功能（检测药的好与坏）,改变振动进给装置的出口形状，使药剂推出后位于进给装置的边缘。将输送带与出口离开一段距离，没有破损的药将以能使它们跳入输送带的速度滚动，而破损的药将滑动或以较慢的速度滚动而落入垃圾桶。,TRIZ的基本概念,理想解实例,TRIZ的基本概念,58,案例：谁是最终理想解？,割草机当传统工程的思维方式时，只是考虑如何降低割草机的马达噪音？。而当从TRIZ最终理想结果角度思维时，就会考虑：如何不使用割草机？，进而转向考虑如何使草不会长高？。因此不同产业（不同使用者）也会有不同的最终理想解。,TRIZ的基本概念,资源分析就是要确定可用物质、能源、信息及功能等各种资源。这些资源与系统中的元件组合将改善系统的性能，生成通往最终理想解的定向转换。资源分析的目的：将隐性资源转换成显性资源,在解决发明问题方案中，尽可能选用免费的、有益的、不受限制的和现有的资源，得以获得廉价的、变化最小的、最好的解决方案。,资源就是一切可被人类开发和利用的物质、能量和信息的总称。,TRIZ的基本概念,资源的分类,系 统 资 源,差动场资源,差动物质资源,差动资源,直接应用资源,衍生资源,TRIZ的基本概念,效应的定义,效应是指应用本领域特别是其它领域的有关定律解决设计中的问题，即按照定律规定的原理将输入量转化为输出量以实现相应的功能。,TRIZ的基本概念,摩擦定律f=N,摩擦效应,效应的分类,物理效应,化学效应,几何效应,生物效应,杠杆定律FaLa=FbLb,杠杆效应,效应,按照包含信息的不同,效应可以通过将输入量和输出量联系起来的定律来描述。,TRIZ的基本概念,1）问题分析 功能分析,传统的肾结石提取器无法破坏较大的结石，要实现对较大结石的破碎，必须在较小的空间内产生一个相对较大的力,效应实例,肾结石提取器工程实例,TRIZ的基本概念,2）确定需求的功能,产生力：胡克效应、电场效应、磁场效应等产生形变：形状记忆效应、热膨胀效应等,需求功能：产生力,3）查找效应,TRIZ的基本概念,4）利用效应,通过流体加热形状记忆合金使其产生形变，利用形状记忆合金的形变产生力,TRIZ的基本概念,5)解决方案,先用拉力使形状记忆合金产生形变，然后用热水形状记忆合金使其恢复初始状态，这样就能实现肾结石提取器在小空间内产生较大的力。,TRIZ的基本概念,新产品开发过程,产生设想,解决冲突,市场创新,TRIZ理论,TRIZ在工程中应用,技术进化理论缩小了寻求问题的空间，并指明了求解问题的搜索方向,设想产生工具TRIZ进化理论,TRIZ在工程中应用,基于技术进化路线的求解过程（局部求解）,技术进化路线指明了产品关键构件未来可能的结构状态,TRIZ在工程中应用,基于进化潜能图的技术系统的求解过程,技术进化潜能图指出了产品系统的改进方向,TRIZ在工程中应用,瓦解污垢,分离污垢,去除污垢,脱水,烘干,熨烫,洗衣服功 能,去污,？,？,？,？,？,？,效应产生设想过程,分解到何种程度为止呢?设计的“最小组成部分”效应,功能模型,TRIZ在工程中应用,基于冲突解决原理的求解过程,冲突定义和冲突解决提供了问题分析和问题解决的工具,TRIZ在工程中应用,基于物场分析和标准解的问题分析和求解过程,物场模型及其变换提供了问题分析和问题解决的工具,TRIZ在工程中应用,谢谢！,让创新掌握在您的手中！,