创新思维与TRIZ创新方法教学课件01绪论.ppt

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1、第1章 绪论,发明与创新的基础概念TRIZ的起源与发展发明的5个级别TRIZ的核心思想TRIZ的未来发展实验与思考：在线学习创新方法,第1章 绪论发明与创新的基础概念,人类发展及科学技术进步中的每一次重大跨越和重要发现都与思维创新、方法创新、工具创新密切相关。离开了“创新”，人类社会不可能向前迈进，科学技术也不可能有实质性的进步。可以说，“创新”已经成为现代社会发展与进步的基本动力。创新理论和实践都证明，创新是人人都具有的一种潜在的能力，而且这种能力可以通过一定的学习和训练得到激发和提升。同时，创新是有规律可循的。人类在解决工程技术问题时所采用的方法都是有规律的，并且这些规律可以通过总结和学习

2、加以掌握和应用。,第1章 绪论,人类发展及科学技术进步中的每一次重大跨越和重要发现都与思维创,创新思维是在客观需要的推动下，以新获得的信息和已储存的知识为基础，综合运用各种思维形态或思维方式，克服思维定势，经过对各种信息、知识的匹配、组合，或者从中选出解决问题的最优方案，或者系统地加以综合，或者借助于类比、直觉等创造出新办法、新概念、新形象、新观点，从而使认识或实践取得突破性进展的思维活动。创新思维具有新颖性、灵活性、探索性、能动性和综合性等特点，是创新过程中最基本的手段。,第1章 绪论,创新思维是在客观需要的推动下，以新获得的信息和已储存的知识为,对创新思维的内在规律加以总结归纳，形成有助于

3、方案产生或问题解决的策略，即创新思维技法。在具体的问题解决和方案生成中，对创新思维技法的系统化应用以及辅助工具的支持也是非常关键的。相对于传统的创新方法，比如试错法、头脑风暴法等，作为一套成熟的理论和方法体系，TRIZ（发明问题解决理论）具有鲜明的特点和优势。实践证明，运用TRIZ理论，可大大加快人们创造发明的进程，帮助人们系统地分析问题情境，突破思维障碍，快速发现问题本质或矛盾，确定问题探索方向。,第1章 绪论,对创新思维的内在规律加以总结归纳，形成有助于方案产生或问题解,在生活中，人们习惯于把科学和技术联系在一起，统称为“科学技术”或“科技”。实际上，科学和技术既有密切联系，又有重要区别。

4、科学要解决的问题，是发现自然界中确凿的事实和现象之间的关系，并建立理论把这些事实和现象联系起来；技术的任务则是将科学的成果应用到实际问题的解决中去。科学主要是与未知的领域打交道，其进展程度（特别是重大突破）往往是难以预料的；技术是在相对成熟的领域内工作，可以作比较准确的规划。,1.1 发明与创新的基础概念,在生活中，人们习惯于把科学和技术联系在一起，统称为“科学技术,因此，对科学和技术的定义是：科学（science）：如实反映客观事物固有规律的系统知识。技术（technique）：完成复杂的或科学的任务的系统步骤。下面对发现、发明、创造和创新等概念进行简要论述和限定。,1.1 发明与创新的基础

5、概念,因此，对科学和技术的定义是：1.1 发明与创新的基础概念,发现是对客观世界中前所未知的事物、现象及其规律的一种认识活动。发现的结果本身是客观存在的，是不以人的意志为转移的。无论人类是否对其有所认识，它都按照自身的规律存在于客观世界中。对这种结果进行认识的活动过程就是发现。例如，物质的本质、现象、规律等，不管人类是否发现了它们，它们本来就是客观存在的。后来被人类认识到了，就是发现。科学研究的目的就是发现这些客观存在的、还没有被人类认识到的规律。发现也称为科学发现。,1.1.1 发现和发明,发现是对客观世界中前所未知的事物、现象及其规律的一种认识活动,发明是指具有独创性、新颖性、实用性和时间

6、性的技术成果。通常指人类做出的前所未有的成果。这种成果包括有形的物品和无形的方法等，在被发明出来之前客观上是不存在的。通过技术研究而得到的前所未有的成果多属发明。发明最注重的是独创性和时间性（或称为首创性）。专利法中指出：发明是指对产品、方法或者其改进所提出的新的技术方案。,1.1.1 发现和发明,发明是指具有独创性、新颖性、实用性和时间性的技术成果。通常指,简单说，发现和发明的区别主要是：发现是认识世界；发明是改造世界。发现要回答“是什么”、“为什么”、“能不能”等问题，主要属于非物质形态财富；发明要回答“做什么”、“怎么做”、“做出来有什么用”等问题，是知识的物化，能够直接创造物质财富。科

7、学发现在我国是不授予专利权的。对于那些具有新颖性、创造性和实用性的发明，发明人可以申请专利，利用法律的手段来保护自己的合法权益。,1.1.1 发现和发明,简单说，发现和发明的区别主要是：发现是认识世界；发明是改造世,在漫长的中国历史上，我们的祖先创造了灿烂的科技文化，在16世纪以前长达数千年的历史时期内，中国人一直走在世界科技创新的前列，为推动人类的进步与发展做出了不可磨灭的贡献。如表1-1所示，从公元前4000年算起，截止到明代末年，世界科技史上的100项重大发明的前27项中，有18项是属于中国人的发明。16世纪前的中国，真可谓发明大国。四大发明曾在世界文明史上写下了一页页光辉的篇章；其他众

8、多的发明，也在同期名列世界前茅，富有创新精神的中华民族对人类的科技、经济发展起着巨大的推动作用。,1.1.1 发现和发明,在漫长的中国历史上，我们的祖先创造了灿烂的科技文化，在16世,1.1.1 发现和发明,1.1.1 发现和发明,我国是一个文明古国，也是一个发明大国。在过去千百万年的历史长河里，我们的祖先已经用自己智慧的头脑和勤劳的双手，在根本不知创新方法学的情况下，仍然做出了众多的发明。不无遗憾的是，我们的祖先一直没有机会和条件把它们全面和系统地总结出来。,1.1.1 发现和发明,我国是一个文明古国，也是一个发明大国。在过去千百万年的历史长,“创造”一词是对创造活动的综合概括。在现代汉语词

9、典里，“创造”被解释为“想出新方法、建立新理论、做出新的成绩或东西”。这些，是有关“创造”的最一般的解释。可以说，创造是人们应用已知信息，产生某种新颖而独特的、具有社会价值或个人价值的产品的过程，是“破旧立新”，打破世界上已有的，创立世界上尚未有的精神和物质的活动。作为创造的成果，这种产品可以是新概念、新设想、新理论，也可以指新技术、新工艺、新产品。其特征是新颖、独特、具有一定的社会价值或个人价值。,1.1.2 创造和创新,“创造”一词是对创造活动的综合概括。在现代汉语词典里，“,创新是从英文innovate（动词）或innovation（名词）翻译过来的。根据韦氏词典所下的定义，创新的含义为

10、：引进新概念、新东西和革新。创新理论（Innovation Theory）最早是由奥地利经济学家熊彼特（J. A. Schumpeter，1883-1950）于1912年在其成名作经济发展理论一书中首先提出来的。此书在1934年译成英文时，使用了“创新”（innovation）一词。按照熊彼特的观点，“创新”是指新技术、新发明在生产中的首次应用，是指建立一种新的生产函数或供应函数，是在生产体系中引进一种生产要素和生产条件的新组合。,1.1.2 创造和创新,创新是从英文innovate（动词）或innovation（,他认为创新包括五个方面的内容：1）引入新产品或提供产品的新质量。2）开辟新的市

11、场。3）获得一种原料或半成品的新的供给来源。4）采用新的生产方法（主要是工艺）。5）实现新的组织形式。有人认为，熊彼特的创新概念过于强调经济学上的意义。大体上可以认为：创新是对已有创造成果的改进、完善和应用，是建立在已有创造成果基础上的再创造。这说明已有创造成果既可以是有形的事物（如各种产品），也可以是无形的事物（如理论、技术、工艺、机构等）。,1.1.2 创造和创新,他认为创新包括五个方面的内容：1.1.2 创造和创新,从一般意义上讲，创造强调的是新颖性和独特性，而创新强调的则是创造的某种具体实现。TRIZ就属于技术创新的范畴。,1.1.2 创造和创新,从一般意义上讲，创造强调的是新颖性和独

12、特性，而创新强调的则是,创造与创新在概念上的差别体现在以下几个方面：1）创造比较强调过程，创新比较强调结果。例如，可以说“他创造了一种新方法，这种方法具有创新价值”。2）在程度上，创造强调“首创”、“第一”、“无中生有”、“破旧立新”，主要是指自身的新颖性，不一定有比较对象；创新是建立在已经创造出的既有概念、想法、做法等基础之上，其着眼点在于“由旧到新”，强调与原有事物相比较。因此，在某种程度上，可以将创新看作是创造的目的和结果。例如，黑白电视机的出现可以看作是一种创造成果的诞生，因为在其出现之前根本就没有电视机；而彩色电视机的出现是一种创新，因为它是在黑白电视机的基础上，利用其他的科学理论和

13、技术对其进行改造而出现的一种全新的产品。再如，蒸汽机的出现是一种创造，而将它应用到其他工业领域，则是创新。,1.1.2 创造和创新,创造与创新在概念上的差别体现在以下几个方面：1.1.2 创,3）在思维过程上，创造应是独到的，其思维始终站在新异的尖端；创新则是在已经创造出的既有概念、想法和做法等的基础上，将别人的原始想法组织起来，应用到自己的思维活动中去。4）在范畴上，创造一般指的多是知识、概念、理论、艺术等方面；创新一般指的多是技术、方法、产品等。5）在目的上，创造注重的是科学性和探索性；创新更注重经济性和社会性。,1.1.2 创造和创新,3）在思维过程上，创造应是独到的，其思维始终站在新异

14、的尖端；,很多哲学家认为，只有在面对问题的时候，人才会开始思考，且思考过程是以问题为起点开始进行的。当看到了问题的现状，并设想了问题被解决后应该实现什么样的状态，接下来我们就会想办法改变问题的现状。在解决问题的过程中，如果用那些已经熟知的典型解决方法无法解决问题，那么人们就会考虑采用非典型方法来解决问题。,1.1.3 典型问题和非典型问题,很多哲学家认为，只有在面对问题的时候，人才会开始思考，且思考,典型解决方法：是指可以在学校中通过专业教育学习到的处理问题的常规方法。对于专业人士来说，典型解决方法是他们工作中经常用到的、非常熟悉的那些解决本领域问题的方法。现有的典型解决方法绝大多数都是前人通

15、过试错法得到的。专业人士通过学习，掌握了这些方法后，就可以将它们作为“拿来就用”的工具。,1.1.3 典型问题和非典型问题,典型解决方法：是指可以在学校中通过专业教育学习到的处理问题的,典型问题：是指那些用典型解决方法可以解决的问题。非典型问题：是指那些用典型的解决方法无法解决的问题。对于一个非典型问题来说，既然无法使用典型解决方法来解决，那么就需要使用具有创造性、创新性的思维方法来找到一种解决方法。这种能够解决非典型问题的，具有创造性、创新性的解决方法对于该问题来说就是一种非典型方法。因此，非典型问题也被称为创新问题。相应的，典型问题也被称为非创新问题。TRIZ的主要作用就是解决创新问题。当

16、然，非创新问题也是可以用TRIZ来解决的。,1.1.3 典型问题和非典型问题,典型问题：是指那些用典型解决方法可以解决的问题。1.1.3,在面对非典型问题的时候，我们往往会先用各种典型解决方法来尝试着求解。当各种典型解决方法都无能为力的时候，专业人士就会绞尽脑汁去寻找某种非典型解决方法。一旦所找到的这种非典型方法解决了该非典型问题，这种非典型方法很快就会在该领域的专业人士之间传播开来，并最终成为该领域中的一种典型解决方法。这里的“绞尽脑汁”就是人们在面对非典型问题时的真实写照。在绞尽脑汁的过程中，有人通过“顿悟”找到了非典型方法；有人通过四处寻找，从其他领域找到了可以解决本领域中非典型问题的方

17、法（这种方法在其原有领域中可能已经是典型方法了，但是对于这个领域来说就是一种非典型方法。因此，一种方法是典型方法还是非典型方法是相对的）。,1.1.3 典型问题和非典型问题,在面对非典型问题的时候，我们往往会先用各种典型解决方法来尝试,为了找到解决非典型问题的方法，处于同一时代的两位先驱者从不同的角度提出了不同的理论。以美国的亚历山大奥斯本为代表的学者们开创了“创造学”这种以创造主体的心理活动为主的创新方法体系；前苏联的根里奇阿奇舒勒通过对大量专利的研究、分析和总结，发现了隐藏在专利背后的规律，提出了发明问题解决理论（TRIZ）。,1.1.3 典型问题和非典型问题,为了找到解决非典型问题的方法

18、，处于同一时代的两位先驱者从不同,TRIZ源于“发明问题解决理论”的俄文单词的首字母缩写，按照国际标准“ISO/R9-1968E”的规定，把俄文转换成拉丁字母以后，就成为“TRIZ”。因此，TRIZ 只是一个特殊缩略语，既不是俄文，也不是英文，其实际含义就是“发明问题解决理论”。“发明问题解决理论”有两个基本的含义，表面的意思是强调解决实际问题，特别是发明问题；隐含的意思是由解决发明问题而最终实现（技术和管理）创新，因为解决问题就是要实现发明的实用化，这符合创新的基本定义。,1.2 TRIZ的起源与发展,TRIZ源于“发明问题解决理论”的俄文单词的首字母缩写，按照,六十多年前（1946年），前

19、苏联军方技术人员、发明家根里奇阿奇舒勒（Genrich S. Altshuller，图1-1）和他的同事们，在研究了来自于世界各国的大量高水平的发明专利的基础上，提出了的一套体系相对完整的“发明问题解决理论”，为TRIZ的问世和发展奠定了基础。,1.2 TRIZ的起源与发展,六十多年前（1946年），前苏联军方技术人员、发明家根里奇,阿奇舒勒在分析专利的过程中，从不同的角度，利用不同的分析方法对这些专利进行分析，总结出了多种规律。如果按照抽象程度由高到低进行划分，可以将经典TRIZ中的这些规律表示为一个金字塔结构，如图1-2所示。,1.2.1 经典TRIZ的理论体系结构,阿奇舒勒在分析专利的过

20、程中，从不同的角度，利用不同的分析方法,图1-2 经典TRIZ中的规律,图1-2 经典TRIZ中的规律,随着TRIZ的不断发展和完善，TRIZ不仅增加了很多新发现的规律和方法，还从其他学科和领域中引入了很多新的内容，从而极大地丰富和完善了TRIZ的理论体系。TRIZ的理论体系可以表示如图1-3所示。,1.2.1 经典TRIZ的理论体系结构,随着TRIZ的不断发展和完善，TRIZ不仅增加了很多新发现的,图1-3 经典TRIZ的理论体系结构,图1-3 经典TRIZ的理论体系结构,从上图中可以看出：1）TRIZ的理论基础是自然科学、系统科学和思维科学。2）TRIZ的哲学范畴是辩证法和认识论。3）TR

21、IZ来源于对海量专利的分析和总结。4）TRIZ的理论核心是技术系统进化法则。5）TRIZ的基本概念进化、理想度、系统、功能、矛盾和资源。6）TRIZ的创新问题分析工具包括：根本原因分析、功能分析、物-场分析、资源分析和创新思维方法。7）TRIZ的创新问题求解工具包括：发明原理、分离方法、科学效应库、标准解系统和创新思维方法。8）TRIZ的创新问题通用求解算法是发明问题求解算法（ARIZ）。,1.2.1 经典TRIZ的理论体系结构,从上图中可以看出：1.2.1 经典TRIZ的理论体系结构,1946年，年仅20岁的阿奇舒勒成为苏联里海舰队专利部的一名专利审查员，也就是从这个时候开始，他有机会接触并

22、对大量的专利进行分析研究。在研究中阿奇舒勒发现，发明是有一定的规律的，掌握了这种规律有助于做出更多、更高级别的发明。从此，阿奇舒勒共花费了将近50年的时间，揭示出隐藏在专利背后的规律，构建了TRIZ的理论基础。创立并完善了TRIZ。,1.2.2 TRIZ的发展历程,1946年，年仅20岁的阿奇舒勒成为苏联里海舰队专利部的一名,在阿奇舒勒看来，人们在解决发明问题过程中，所遵循的科学原理和技术进化法则是一种客观存在。大量发明所面临的基本问题是相同的，其所需要解决的矛盾（在TRIZ 中称为技术矛盾和物理矛盾），从本质上说也是相同的。同样的技术创新原理和相应的解决问题的方案，会在后来的一次次发明中被反

23、复应用，只是被使用的技术领域不同而已。因此，我们将那些已有的知识进行整理和重组，形成一套系统化的理论，就可以用来指导后来者的发明和创造。,1.2.2 TRIZ的发展历程,在阿奇舒勒看来，人们在解决发明问题过程中，所遵循的科学原理和,正是基于这一思想，阿奇舒勒与前苏联的科学家们一起，对数以百万计的专利文献和自然科学知识进行研究、整理和归纳，最终建立起一整套系统化的、实用的、解决发明问题的理论和方法体系，这就是TRIZ的来源（图1-4）。,1.2.2 TRIZ的发展历程,正是基于这一思想，阿奇舒勒与前苏联的科学家们一起，对数以百万,图1-4 TRIZ的来源与内容,图1-4 TRIZ的来源与内容,在

24、冷战期间，TRIZ 的内容并不为西方国家所掌握。直至前苏联解体后，在20世纪90年代初、中期，随着部分TRIZ研究人员移居到欧、美等西方国家，TRIZ才系统地传到了西方并引起学术界和企业界的关注。特别是在TRIZ传入美国后，在密歇根州等地成立了TRIZ研究咨询机构，继续对TRIZ进行深入的研究，使TRIZ得到了更加广泛的应用和发展。,1.2.2 TRIZ的发展历程,在冷战期间，TRIZ 的内容并不为西方国家所掌握。直至前苏联,在我国学术界，少数研究专利的科技工作者和学者在20世纪80年代中期就已经初步接触TRIZ，并对其做了一定的资料翻译和技术跟踪。在90年代中、后期，国内部分高校开始研究和跟

25、踪TRIZ，并在本科生、研究生课程中介绍TRIZ，在一定范围内开展了持续的研究和应用工作。进入21世纪，TRIZ开始从学术界走向企业界。如今，作为一个比较实用的创新方法学，TRIZ在我国已经逐步得到企业界和科技界的青睐，也得到国家领导人的高度重视。自2007年开始，科学技术部和部分地方政府的科技厅已经展开了对TRIZ的大范围的推广与普及活动，这标志着中国人将为TRIZ的新发展做出重要的、具有里程碑意义的贡献。,1.2.2 TRIZ的发展历程,在我国学术界，少数研究专利的科技工作者和学者在20世纪80年,2008年，国家科技部、发展改革委、教育部、中国科协联合发布了关于加强创新方法工作的若干意见

26、，明确了创新方法工作的指导思想、工作思路、重点任务及其保障措施等。到2013年，全国已分6批共28个省（区、市）开展了以TRIZ理论体系为主的创新方法的推广应用工作。,1.2.2 TRIZ的发展历程,2008年，国家科技部、发展改革委、教育部、中国科协联合发布,TRIZ的发展历程，可用表示技术系统发展进化过程的“S-曲线”来表示，如图1-5所示。图中左下方一条S-曲线所代表的是从1946年到世纪之交的半个多世纪的一个阶段，这是经典TRIZ从产生、发展、直到成熟的时期。这个阶段，从1946年阿奇舒勒开始研究隐藏在发明背后的规律，直至1956年第一篇TRIZ论文发表，是TRIZ的诞生期。从此时起，

27、再到1985年发明问题解决算法新版本的发布，标志着TRIZ体系的完善，是TRIZ的发展期。这一时期中，TRIZ开始从专家们的研究阶段，走向普及和应用阶段。,1.2.2 TRIZ的发展历程,TRIZ的发展历程，可用表示技术系统发展进化过程的“S-曲线,图1-5 TRIZ的发展历程,图1-5 TRIZ的发展历程,20世纪80年代末到90年代末，是TRIZ 发展的成熟期。在这一时期，苏联开发出第一个TRIZ软件。1989年，俄罗斯TRIZ协会即后来的国际TRIZ协会成立。1993年，TRIZ 正式进入美国。1999年，美国阿奇舒勒TRIZ研究院和欧洲TRIZ协会相继成立。至此，TRIZ已经走向世界。

28、伴随着TRIZ在欧美亚的大规模研究、探索与应用的兴起，TRIZ 的发展进入了图1-5右上方表示的第二条S-曲线。在这一新的进化过程中，世界各地的TRIZ研究人员广泛吸收产品研发与技术创新的最新成果，试图建立基于TRIZ的技术创新理论体系。,1.2.2 TRIZ的发展历程,20世纪80年代末到90年代末，是TRIZ 发展的成熟期。在,在人类进化发展的历史长河中，无数的先贤们利用其创造力推动了人类社会的发展。今天，当回顾历史的时候，我们往往只注意到那些给人类社会发展带来巨大影响的发明创造，例如：制陶技术为人类提供了最早的人造容器；冶炼技术为人类提供了最早的金属制品青铜器；十进位计数法为科学的发展奠

29、定了基础；造纸术对人类文化传播产生了广泛、久远的影响；指南针对航海产生了深远的影响；火药改变了整个世界事物的面貌和状态等。,1.3 发明的五个级别,在人类进化发展的历史长河中，无数的先贤们利用其创造力推动了人,但很少有人会注意到那些对已有事物进行的修修补补式的小发明、小创造。而正是由于有了这些小发明、小创造，才有了我们现在所看到的各种各样功能相对完善、结构相对简单的生产工具和生活用品。所以，伟大的发明给社会的发展提供了巨大的推动力，但是那些看似小得多的发明创造却是伟大发明的基础，只有在无数小发明、小创造的推动下，伟大的发明才得以出现，并逐步趋于完善。,1.3 发明的五个级别,但很少有人会注意到

30、那些对已有事物进行的修修补补式的小发明、小,在18世纪，为了鼓励、保护、利用发明与创新成果，以促进产业发展，各个国家纷纷制定了专利法。在阿奇舒勒开始对大量专利进行分析、研究之初，他就遇到了一个无法回避的问题：如何评价一个专利的创新水平？,1.3.1 发明的创新水平,在18世纪，为了鼓励、保护、利用发明与创新成果，以促进产业发,众所周知，一项技术成果之所以能通过专利审查，获得专利证书，必定有其独到之处。但是，在众多的专利当中，有的专利只是在现有技术系统的基础上进行了很小的改变，改善了现有技术系统的某个性能指标；而有的专利则是提出了一种以前根本不存在的技术系统。显然。这两种专利在创新水平上是有差别

31、的，但是如何制定一个相对客观的标准来评价它们在创新水平上的差异呢？,1.3.1 发明的创新水平,众所周知，一项技术成果之所以能通过专利审查，获得专利证书，必,从法律的角度来看，专利的定义会随着时间的变化而改变。即使在同一历史时期，不同国家对专利的定义也有所差异。专利的作用就是准确地确定一个边界，只有在这个范围之内，用法律的形式对技术领域的创新进行经济利益的保护才是有意义的。但是，从技术的角度来看，判断一个产品或一项技术是否具有创新性，其创新的程度有多高，更重要的是要识别出该产品或技术的创新的核心是什么，这个本质从来没有变过。从技术角度来说，一项创新通常表明完全或部分地克服了一个技术矛盾。克服技

32、术系统中存在的矛盾，一直是创新的主要特征之一。,1.3.1 发明的创新水平,从法律的角度来看，专利的定义会随着时间的变化而改变。即使在同,弗恩格斯在步枪史 一文中，详细介绍了步枪的进化历史，并介绍了步枪进化过程中所克服的种种技术矛盾。其中最主要的技术矛盾之一就是“灵便而迅速地装弹”与“射程和射击精度”之间的矛盾，如下所述：,1.3.1 发明的创新水平,弗恩格斯在步枪史 一文中，详细介绍了步枪的进化历史，并,我们到目前为止所谈的步枪都是前装枪（图1-6）。然而，在很早以前就有了许多种后装火器。后装火炮比前装火炮出现得早。在最古老的军械库中有二三百年前的带活动尾部的长枪和手枪，它们的装药从枪尾部填

33、放，而不用探条从枪口装填。一个很大的困难是怎样连接活动的枪尾部和枪管，使它既便于开关，又联结得很牢固，能承受火药爆炸的压力。在当时技术不够发达的情况下，这两个要求不可能兼顾或者是联结枪尾部和枪管的装置不够坚固耐用，或者是开关的过程非常慢这是毫不奇怪的。于是后装武器被弃置不用（因为前装的动作要迅速得多），探条占着统治地位，这也是毫不奇怪的。到了现代，军人和军械师都想设计一种火器，它既能像旧式火枪那样灵便而迅速地装弹，又具有步枪那样的射程和射击精度；这时后装方法自然又受到了重视。只要枪尾部有合适的联结装置，一切困难都能克服了。,1.3.1 发明的创新水平,我们到目前为止所谈的步枪都是前装枪（图1-

34、6）。然而，在很早,图1-6 1814年，美国M1841密西西比步枪（前膛枪）,M1841步枪装弹过程： 从膛口倒入适量黑火药； 将用布条包裹的弹丸放入膛口； 用推弹杆将弹丸从枪管中推入弹膛； 盖上底火窝，就可以进行射击了。,图1-6 1814年，美国M1841密西西比步枪（前膛枪）,从以上的论述中我们可以看出，对于前装枪来说，要想灵便而迅速地装弹，就需要缩短枪管的长度。但是，射程和射击精度是与枪管长度密切相关的，缩短枪管的长度将会降低射程和射击精度。于是“灵便而迅速地装弹”与“射程和射击精度”之间就构成了一对技术矛盾。而采用后装方法就可以很好地解决这个矛盾，在实现不缩短枪管长度的前提下，实现

35、“灵便而迅速地装弹”。,1.3.1 发明的创新水平,从以上的论述中我们可以看出，对于前装枪来说，要想灵便而迅速地,发明的独特之处就在于解决矛盾，解决现有技术系统中存在的问题。但是在通过专利局审核并颁发了专利证书的专利当中，也有大量简单的、毫无意义的、类似于常规设计的专利。如何从多如牛毛的专利中将那些具有分析价值的专利找出来呢？阿奇舒勒在研究中提出了一种评价专利创新性的标准。按照创新性的不同，阿奇舒勒将专利分为五个级别，如表1-2所示。,1.3.2 发明级别的划分,发明的独特之处就在于解决矛盾，解决现有技术系统中存在的问题。,创新思维与TRIZ创新方法教学课件-01-绪论,（1）第一级发明这种发

36、明是指在本领域范围内的正常设计，或仅对已有系统作简单改进与仿制所做的工作。这一类问题的解决，主要依靠设计人员自身掌握的常识和一般经验就可以完成，是级别最低的发明，即不是发明的发明。利用试错法解决这样的问题通常需要进行10次以下的尝试。例如，增加隔热材料，以减少建筑物的热量损失；将单层玻璃改为双层玻璃，增加窗户的保温和隔音效果；用大型拖车代替普通卡车，以实现运输成本的降低。该类发明大约占人类发明总数的32。,1.3.2 发明级别的划分,（1）第一级发明1.3.2 发明级别的划分,（2）第二级发明这种发明是指在解决一个技术问题时，对现有系统某一个组件进行改进，是解决了技术矛盾的发明。这一类问题的解

37、决，主要采用本专业内已有的理论、知识和经验，设计人员需要具备系统所在行业中不同专业的知识。解决这类问题的传统方法是折中法。这种发明能小幅度地提高现有技术系统的性能，属于小发明。利用试错法解决这样的问题通常需要进行10100次尝试。该类发明约占所有发明的45。例如，在气焊枪上，增加一个防回火装置；把自行车设计成可折叠等。,1.3.2 发明级别的划分,（2）第二级发明1.3.2 发明级别的划分,（3）第三级发明这种发明是指对已有系统的若干个组件进行改进。这一类问题的解决，需要运用本专业以外但是一个学科以内的现有方法和知识（如用机械方法解决机械问题，用化学知识解决化学问题）。在发明过程中，人们必须解

38、决系统中存在的技术矛盾。设计人员需要来自于其他行业的知识。这些是解决了物理矛盾的发明。如果系统中的一个组件彻底改变，就是很好的发明（如改变某物质的状态，由固态变成液态等）。可以用一些组合的物理效应（可能是不为人们所熟知的）来解决这类问题，解决问题的过程中也可以巧妙地利用一些人们熟知的物理效应。,1.3.2 发明级别的划分,（3）第三级发明1.3.2 发明级别的划分,例如，利用电动控制系统代替机械控制系统；汽车上用自动换挡系统代替机械换挡系统；在冰箱中用单片机控制温度等。这种发明能从根本上提升现有技术系统的性能，属于中级发明。利用试错法解决这样的问题通常需要进行1001000次尝试。该类发明约占

39、所有发明的18。,1.3.2 发明级别的划分,例如，利用电动控制系统代替机械控制系统；汽车上用自动换挡系统,（4）第四级发明这种发明一般是在保持原有功能不变的前提下，用组合的方法构建新的技术系统，属于大发明，通常是采用全新的原理来实现系统的主要功能，属于突破性的解决方案，能够全面升级现有的技术系统。利用试错法解决这样的问题通常需要进行100010000次尝试。,1.3.2 发明级别的划分,（4）第四级发明1.3.2 发明级别的划分,在解决第四级发明问题时所找到的原理通常可以用来解决属于第二级发明和第三级发明的问题。例如，内燃机替代蒸汽机，核磁共振技术代替B超和X光技术，世界上第一台内燃机的出现

40、、集成电路的发明、充气轮胎等。该类发明在所有发明中所占比例小于4。,1.3.2 发明级别的划分,在解决第四级发明问题时所找到的原理通常可以用来解决属于第二级,（5）第五级发明这种发明催生了全新的技术系统，推动了全球的科技进步，属于重大发明。利用试错法解决这样的问题通常需要进行10万次以上的尝试。问题的解决方法往往不在人们已知的科学范围内，是通过发现新的科学现象或新物质来建立全新的技术系统。对于这类发明来说，首先是要发现问题，然后再探索新的科学原理来解决发明任务。本级发明中的低端发明为现代科学中许多物理问题的解决带来了希望。,1.3.2 发明级别的划分,（5）第五级发明1.3.2 发明级别的划分

41、,支撑这种发明的新知识为开发新技术提供了保证，使我们可以用更好的方法来解决现有的矛盾，使技术系统向最终理想解迈进了一大步。设计人员通常没有能力解决这类问题。这一类问题的解决，主要是依据人们对自然规律或科学原理的新发现。例如，计算机、蒸汽机、激光、晶体管等的首次发明。例如，轮子、半导体、形状记忆合金、X光透视技术、微波炉、蒸汽机、飞机。该类发明大约占人类发明总数的1或者更少。,1.3.2 发明级别的划分,支撑这种发明的新知识为开发新技术提供了保证，使我们可以用更好,在以上的5个级别的发明中，第一级发明其实谈不上创新，它只是对现有系统的改善，并没有解决技术系统中的任何矛盾；第二级和第三级发明解决了

42、矛盾，可以看作是创新；第四级发明也改善了一个技术系统，但并不是解决现有的技术问题，而是用某种新技术代替原有技术来解决问题；第五级发明是利用科学领域发现的新原理、新现象推动现有技术系统达到一个更高的水平。,1.3.3 发明级别划分的意义,在以上的5个级别的发明中，第一级发明其实谈不上创新，它只是对,阿奇舒勒认为，第一级发明过于简单，不具有参考价值；第五级发明对于工程技术人员来说又过于困难，也不具有参考价值。于是，他从海量专利中将属于第二级、第三级和第四级的专利挑出来，进行整理、研究、分析、归纳、提炼，最终发现了蕴藏在这些专利背后的规律。从来源上来看，TRIZ是在分析第二级、第三级和第四级发明专利

43、的基础上，归纳、总结出来的规律。因此，利用TRIZ只能帮助工程技术人员解决第一级到第四级的发明问题。而对于第五级的发明问题来说，是无法利用TRIZ来解决的。阿奇舒勒曾明确表示：利用TRIZ方法可以帮助发明家将其发明的级别提高到第三级和第四级水平。,1.3.3 发明级别划分的意义,阿奇舒勒认为，第一级发明过于简单，不具有参考价值；第五级发明,阿奇舒勒认为：如果问题中没有包含技术矛盾，那么这个问题就不是发明问题，或者说不是TRIZ问题。这就是判定一个问题是不是发明问题的标准。需要注意的是，第四级发明是利用以前在本领域中没有使用过的原理来实现原有技术系统的主要功能，属于突破性的解决方法。所以，严格说

44、来，第二级发明、第三级发明、第四级发明和第五级发明所解决的问题都是发明问题。,1.3.3 发明级别划分的意义,阿奇舒勒认为：如果问题中没有包含技术矛盾，那么这个问题就不是,“发明级别”对发明的水平、获得发明所需要的知识以及发明创造的难易程度等有了一个量化的概念。总体上，我们对“发明级别”有以下几方面的认识。l）发明的级别越高，完成该发明时所需的知识和资源就越多，这些知识和资源所涉及的领域就越宽，搜索所用知识和资源的时间就越多，因此就要投入更多、更大的研发力量。2）随着社会的发展、人类的进步、科技水平的提高，已有“发明级别”也会随时间的变化而不断降低。因此，原来级别较高的发明，逐渐变成人们熟悉和

45、容易掌握的东西。而新的社会需求又不断促使人们去做更多的发明，生成更多的专利。,1.3.3 发明级别划分的意义,“发明级别”对发明的水平、获得发明所需要的知识以及发明创造,3）对于某种核心技术，人们按照一定的方法论对该核心技术的所有专利按照年份、发明级别和数量做出分析以后，可以描绘出该核心技术的“S-曲线”。S-曲线对于产品研发和技术的预测有着重要的指导意义。4）统计表明，一、二、三级发明占了人类发明总量的95%，这些发明仅仅是利用了人类已有的、跨专业的知识体系。由此，也可以得出一个推论，即人们所面临的95的问题，都可以利用已有的某学科内的知识体系来解决。,1.3.3 发明级别划分的意义,3）对

46、于某种核心技术，人们按照一定的方法论对该核心技术的所有,5）四、五级发明只占人类发明总量约5%，却利用了整个社会的、跨学科领域的新知识。因此，跨学科领域的知识获取是非常有意义的工作。当人们遇到技术难题时，不仅要在本专业内寻找答案，也应当向专业外拓展，寻找其他行业和学科领域已有的、更为理想的解决方案，以求获得事半功倍的效果。人们从事创新，尤其是进行重大的发明时，就要充分挖掘和利用专业外的资源，正所谓“创新设计所依据的科学原理往往属于其他领域”。TRIZ源于专利，服务于生成专利（应用TRIZ 产生的发明结果多数可以申请专利）, TRIZ 与专利有着密不可分的渊源。充分领会和认识专利的发明级别，可以

47、让我们更好地学习和领悟TRIZ的知识体系。,1.3.3 发明级别划分的意义,5）四、五级发明只占人类发明总量约5%，却利用了整个社会的、,阿奇舒勒发现：技术系统进化过程不是随机的，而是有客观规律可以遵循，这种规律在不同领域反复出现。TRIZ的核心思想是：1）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重复出现；2）用来彻底而不是折中解决技术矛盾的创新原理与方法，其数量并不多，一般科技人员都可以学习、掌握；3）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。,1.4 TRIZ的核心思想,阿奇舒勒发现：技术系统进化过程不是随机的，而是有客观规律可以,从来源上

48、看，TRIZ是在分析二级、三级和四级发明专利的基础上，归纳、总结出来的。因此，利用TRIZ可以解决一级到四级的发明问题。但五级发明问题则无法利用TRIZ来解决。这是TRIZ自身的一个局限性。阿奇舒勒曾经明确表示：利用TRIZ方法可以帮助发明者将其发明水平从一级、二级提高到三级或四级水平。同时，阿奇舒勒发现，“真正的”发明专利往往都需要解决隐藏在问题当中的矛盾。于是，阿奇舒勒规定：是否出现矛盾，是区分常规问题与发明问题的一个主要特征。发明问题指必须要至少解决一个矛盾（技术矛盾或物理矛盾）的问题。,1.4 TRIZ的核心思想,从来源上看，TRIZ是在分析二级、三级和四级发明专利的基础上,由于TRI

49、Z的来源是对高水平发明专利的分析，因此通常人们认为，TRIZ 更适用于解决技术领域里的发明问题。目前，TRIZ已逐渐由原来擅长的工程技术领域，向自然科学、社会科学、管理科学、生物科学等多种领域逐渐渗透，尝试解决这些领域遇到的问题。调查资料显示，TRIZ已在欧美和亚洲发达国家和地区的企业，得到广泛约应用，大大提高了创新的效率。据统计，应用TRIZ的理论与方法，可以增加80100的专利数量并提高专利质量；可以提高6070的新产品开发效率；可以缩短50的产品上市时间。,1.4 TRIZ的核心思想,由于TRIZ的来源是对高水平发明专利的分析，因此通常人们认为,TRIZ的面世并不意味着发明创新理论的终结

50、与完成。相反，它可以指导人们发现新原理和总结新知识，使TRIZ本身可以随着科学技术的发展和社会的进步而不断地完善。TRIZ今后的研究和应用方向主要有两个：第一个是TRIZ本身的不断完善；第二个是进一步拓展TRIZ的应用领域。,1.5 TRIZ的未来发展,TRIZ的面世并不意味着发明创新理论的终结与完成。相反，它可,1）TRIZ是前人知识的总结和升华，受到了一定的时代限制。如何适应新的时代要求，把它的内容和体系进一步完善，使其逐步从“成长期”过渡到“成熟期”，一直是人们关注的焦点和研究的主要方向之一。如果把阿奇舒勒的所有理论成就定义为经典TRIZ的话，那么在阿奇舒勒去世后，TRIZ已经派生出了不