技术创新方法和triz理论【ppt】 .ppt

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1、1,技术创新方法和TRIZ理论,2,第一部分 形势与任务第二部分创新的理论和工具,3,第一部分,、,形势与任务,4,胡锦涛在中共十七大指出,要坚持走中国特色自主创新道路，把增强自主创新能力贯彻到现代化建设的各个方面。加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系。,5,2005年8月8日美国商业周刊：知识经济时代创新经济时代,创意的想象力创新力,主宰世界经济潮流,时代特征,6,存在问题,创新思维与创新精神培养缺位。目前的应试教育体系抑制了学生的创新思维和创新精神；过分强调专业知识的教授，缺少科学思维、科学方法方面的引导和训练。科研活动中的创新思维不足，自主创新研究成果少。跟踪模仿

2、为主，自主创新较少。多数学科发展滞后，属于世界领先的学科很少。尊重科学、崇尚科学的氛围不够。传统的“学而优则仕”，“官本位”的思想依然存在，不按照科学规律办事的问题普遍存在。,7,创造性人才自我设计,、,创新技法和方法,创新技能,基础知识、专业知识、交叉学科知识,哲学理论基础,、,8,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,组合型,形

3、象思维型,列举型,有序思维型,联想型,60,9,第二部分,创新技法和TRIZ理论,10,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Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch,11,TRIZ理论创始者根里奇阿奇舒勒,G.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

4、金术”。TRIZ理论来源：浓缩数百万发明专利 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,12,.,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,13,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；3、40个发明原理：

5、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。,14,技术系统进化八大法则,1、技术系统的S曲线进化法则；2、提高理想化法则；3、子系统不均衡进化法则；4、动态性进化法则；5、向超

6、系统进化法则；6、子系统协调性法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、向自动化方向进化法则。,15,技术系统进化法则之一 S曲线进化法则,、,一个技术系统的进化一般经历4个阶段，典型的S曲线是描述一个技术系统的完整生命周期。当一个技术系统的进化完成4个阶段后，必然会出现一个新的技术系统来替代它，如此不断的替代。,婴儿期,衰退期,成长期,成熟期,16,技术系统进化法则之二 提高理想度法则,最理想的技术系统：“它既不消耗任何资源，但却能够实现所有必要的功能”（作为物理实体它并不存在）技术系统是沿着提高其理想度，向最理想系统的方向进化提高理想度法则是所有进化法则的基础。,17,技术系统进化法则之三

7、子系统不均衡进化法则,技术系统由多个实现各自不同功能的子系统组成。子系统不均衡进化法则包含着：任何技术系统中的每一个子系统都是沿着各自的S曲线进化的；组成技术系统所包含的各个子系统都是不同步、不均衡进化的；整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的即最不理想的子系统（木桶原理）利用这一法则的知识，可以帮助创造者及时发现并改进最不理想的子系统,18,技术系统进化法则之四（结构）动态性进化法则,沿着增加系统可移动性的方向发展沿着增加系统的柔性方向发展沿着增加系统可控性方向发展,19,刚体,单铰链,多铰链,柔性体,液体/气体,场,系统的柔性进化,20,不同产品技术的进化路径,刚性,单铰链,多铰链,

8、柔性,气体、液体,场,21,切割技术的动态性进化,水切割,激光切割,线切割机床,22,技术系统进化法则之五向超系统进化法则,技术系统首先向系统的合成方向发展技术系统的简化,子系统,双系统,多系统,单系统,超系统,此时，子系统功能得到加强的同时，也简化了原有的系统。,23,飞机燃油系统向超系统跃迁空中加油机实例,、,超系统空中加油机,系统受油机,输油管,子系统,超系统,24,技术系统进化法则之六子系统协调性进化法则,组成技术系统的各个子系统、各个部件在保持协调的前提下，充分发挥各自的功能。表现在：结构上协调。比如：早期积木只能摞、搭；现代积木可自由组合、随意插合成不同的形状。性能参数的协调。比如

9、：网球拍需要考虑两个性能参数的协调：一方面要将球拍整体重量降低，以提高其灵活性；同时要增加球拍头部重量，以保证产生更大的挥拍力量。工作节奏和频率上的协调。比如吸尘器吸力太大，吸嘴会粘住地毯,25,(a)积木,(c)浇灌混凝土,(b)网球拍,结构、性能、节奏和频率的协调性,26,技术系统进化法则之七向微观级和场的应用进化法则,技术系统：元件：场的应用：,微观,宏观,微观,最初的尺寸,原子、基本粒子尺寸,高效场和增加场效率的方向,27,播放机向微观的进化,28,计算机从宏观进化到微观,量子计算机,29,通信产品的波长从宏观进化到微观,向微观进化法则意味着：从最初的尺寸向原子、基本粒子的尺寸进化，同

10、时能够更好的实现相同的甚至更好的功能,30,技术系统进化法则之八向自动化方向进化法则,技术系统：摒弃那些机械的、重复的、枯燥无味的手工操作，实现并提高技术系统功能的效益，解放人们去完成更具有创造性的工作。,31,.,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,科学原理知识库,发明问题标准解法,TRIZ理论体系,32,矛盾的解决办法,传统设计是在矛盾双方取得折中方案，矛盾并没有彻底克服和解决TRIZ理论的核心是建立了基于消除矛盾的逻辑方法。使设计人员在设计过程中不断地发现并解决矛盾，推动产品的不断进化，从

11、一个状态进化到一个新的状态，向着理想化创新产品设计的实现。,33,技术系统矛盾的分类,：,技术矛盾,物理矛盾,技术系统矛盾的两大类,34,什么是技术矛盾？,由表述系统性能的两个参数所构成的矛盾称之谓技术矛盾当用已知的方法去改善系统的一部分或一个参数时，该系统的其它部分或参数就要不可容忍地变坏的现象常表现为一个系统中两个子系统之间的矛盾：1）在一个子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已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降低；3）有用功能的加强或有害功能的减少导致另一个子系统或系统变得复杂化。,35,解决产品设计技术矛盾的三步骤,描述问题

12、，建立问题模型确定技术矛盾（确定两个通用工程参数）,发明原理,待解决的问题,最终解决方案,第三步：应用,第一步：分析技术系统,第二步：解决技术矛盾（应用矛盾矩阵）,如果由矛盾矩阵所有给出的原理都完全不能应用，则需重新确定技术矛盾，再做一遍，直到找出可操作的解决方案。,36,技术系统分析方向,准确分析技术系统，技术矛盾即可轻松获解！分析方向：了解组成系统的各个部分（子系统）、系统所从属的上级系统以及问题本身的根源；了解整个系统的持续情况：系统的过去、现在以及将来在各个子系统就上级系统可以发展的情况。,37,如何描述问题确定技术矛盾？,1、问题是什么？2、现在有什么解决方案？3、这个解决方案有什么

13、问题？利用39个通用工程参数（技术特性）来描述需要改善的特性和可能恶化的特性。,38,.,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,39,40个发明原理用有限的40条原理来解决无限的发明问题。,阿奇舒勒通过对250万份发明专利的研究发现，大约只有20左右的专利才称得上是真正的创新，其它80的专利往往早已在其它的产业中出现并被应用过。阿奇舒勒坚信发明问题的原理是客观存在的，设计者掌握这些原理，就可以大大提高发明的效率、缩短发明的周期，而且能使发明过程更

14、具有可预见性。为此，阿奇舒勒对大量的专利进行研究、分析、总结、提炼出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的40个发明原理。当前，40个发明原理已经从传统的工程领域扩展到微电子、医学、管理、文化、教育等社会的各个领域问题。40个发明原理的广泛应用，导致不计其数新的专利发明的产生。,40,40个创新原理,41,01、分割原理,将物体分割成相互独立的部分；使物体成为可组合的（易于拆卸和组装）的部分；提高物体的分割程度或分散程度；,42,01、分割原理,将卡车分成牵引车头和拖车,组合家具,百叶窗,拉圾桶,活动房屋,将物体分割成相互独立的部分,使物体成为可组合的（易于拆卸和组装）的部分,提高物体的分割程度

15、或分散程度,43,美国陆军 M270多管火箭炮,发射中的M270,M270反装甲子母弹攻击,正在爆裂的M270子母弹,将物体分割成相互独立的部分；,C.提高物体的分割程度或分散程度；,44,39个通用工程参数,45,矛盾矩阵表的组成,阿奇舒勒将39个通用工程参数和40条发明原理有机地联系起来，建立起对应关系，整理成3939的矛盾矩阵表（详见（创新制胜附录）。矛盾矩阵的第1行、列为39个通用工程参数的编码，第2行、列分别为39个通用工程参数的名称。但是，纵行表示要改善的参数，横行表示会恶化的参数。3939个通用工程参数从行、列两个纬度构成矩阵的方格共1521个，在其中1263个方格中，均列有几个

16、数字，这几个数字就是由TRIZ推出的解决对应工程矛盾的发明原理的编码。按照编码查“40条发明创造原理”表，即可得到该编码的实际含义。使用者根据系统中产生矛盾的2个通用工程参数，从矛盾矩阵表中直接查找出化解矛盾的发明原理，并使用这些原理来解决问题。,46,矛盾矩阵表,133,47,实例一：坦克装甲的改进,法国“雷诺FT-17”式坦克,战斗全重：7 吨装甲：22 mm,德国“虎2”式重型坦克,战斗全重：69.8 吨炮塔前部装甲：185 mm,48,问题描述,装甲抗打击能力,装甲厚度,战斗全重,整车重量增加引起的一系列后果：,坦克的机动性能降低,坦克的耗油量增加,49,一、对问题进行抽象,（一）,（

17、二）,（三）,50,定义矛盾的过程,第一步：问题是什么？为了提高坦克在战场上的生存能力，需要提高装甲的抗打击能力,第二步：现在有什么解决方案？增加装甲的厚度，以便提高装甲的强度,第三步：这个解决方案有什么问题？装甲厚度增加后，坦克的战斗全重增加,51,建立原问题的问题模型,52,利用矛盾矩阵求解问题模型,140,53,01、分割原理08、重量补偿原理40、复合材料原理15、动态特性原理,TRIZ推荐的创新原理（解决方案模型）,54,三、回到问题:“坦克装甲的改进”,改善的参数：装甲抗打击能力恶化的参数：战斗全重,原问题：,问题模型：,解决方案模型：,01、分割原理08、重量补偿原理40、复合材

18、料原理15、动态特性原理,55,装甲改进方案（最终解决方案）,01、分割原理40、复合材料原理15、动态特性原理,复合装甲,a）陶瓷复合装甲(“乔巴姆”装甲)；b）贫铀装甲；c)缝隙装甲；,56,改进结果,战斗全重：52 吨车体正面：110 mm,美国“M60A1”坦克,57,.,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,科学原理知识库,发明问题标准解法,TRIZ理论体系,58,什么是物理矛盾及其解决方法,物理矛盾一个参数的矛盾技术系统要求某参数B的性质为正（）的同时又要求某参数B的性质为负（）比如要

19、求系统既要出现又要不出现；既要高又要低；既要大又要小等完全相反的需求。解决物理矛盾的方法分离,空间分离,分离方法,时间分离,系统级别上的分离,条件分离,59,十字路口的物理矛盾描述,要通过十字路口，车辆必须占据十字路口的某个位置（A）而要不和其它车辆相撞，一定不得占据十字路口的位置（非A）,道路必须交叉，以使车辆驶向目的地（A）道路一定不得交叉，以避免车辆相撞（非A）,60,分离原理应用实例,空间分离：测量海底时，将声纳探测器与船体空间分离，用以防止干扰，提高测试精度时间分离：将飞机机翼设计成可调的活动机翼，以适应在飞行中各个时间段的不同要求条件分离：将水射流条件分离，给予不同的射流速度和压力

20、，即可获得“软”的或“硬”的不同用途的射流，用于洗澡按摩或用作加工手段或武器整体与局部分离：采用柔性生产线，以满足大众化和个性化市场需求的不同要求,61,应用实例解决交通的物理矛盾,空间分离,时间分离,62,各分离方法相对应的发明原理列表,63,.,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,64,物场标准模型,所有的功能都能分解成为三个基本元素（两个物质一个场）,65,如何迅速而准确地查找出压缩机氟利昂渗漏处？将掺有荧光粉的润滑油注入压缩机内，在暗室

21、里用紫外光照射压缩机，通过渗漏出的润滑油中荧光粉发出的光，可以准确地确定氟利昂的渗漏部位。给出的条件是物S1（氟利昂），不能构成完整的物-场模型，引入第二个物S2（荧光粉）和一个场F(紫外辐射)，完善了具有不完整功能的系统。,S1,S2,F,F,氟利昂,荧光粉,氟利昂,紫外辐射,紫外辐射,氟利昂,荧光粉,建立完善的物场模型,66,.,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,科学原理知识库,发明问题标准解法,TRIZ理论体系,67,标准解系统的由来,阿奇舒勒（Altshuller）发现的规律：如果问题

22、的物场模型是一样的，那么解决方案的物场模型也是一样的，和这个问题来自于哪个领域无关。,S1,S2,F,技术问题物场模型,解决方案物场模型（发明、专利）,发明家,68,发明问题76个标准解系统构成,69,发明问题76个标准解系统构成,70,应用物场模型分析标准解的流程,、,当前问题,判断问题类型,需要改进系统,建立物场模型,测量和检测问题,建立物场模型,第四级,判断模型类型,产生有害效应,模型不完整,作用不足,第一级,第二、三级,第五级,71,.,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

23、,发明问题标准解法,TRIZ理论体系,72,物理效应和现象知识库（效应知识库）,效应知识库涵盖了多学科领域的原理，包括物理、化学、几何等，对自然科学及工程领域中事物间纷繁复杂的关系实现全面的描述，借助于这些通用的原理，把问题简化到最基本的要素，引导和帮助创造者利用它来解决某一特定技术领域的知识问题(详见“创造创新方略”表4-2）,73,创新设计遇到的障碍,知识领域的“泾渭分明”,要“产生光”，您能想出多少方法？,121,74,功能化模型与效应知识库,功能化模型是最容易定义的问题模型效应知识库中的方案最接近于最终的解决方案效应知识库是CAI软件的最大亮点，软件为创新者建立有多达四万余条创新功能方

24、案。,75,效应知识库（物理效应和现象知识库）应用,应用TRIZ理论所以能消除矛盾，有赖于强大的效应知识库的支持。物理效应和现象是部件（或系统）功能突变的创新源，隐藏在其背后的是科学原理。物理效应和现象知识库涵盖了多学科领域的原理，包括物理、化学、几何等，应用“本体论”并对自然科学及工程领域中事物之间纷繁复杂的关系实现全面的描述，借助于这些已有的关系和全新技术和相关知识，可以大大加快创新进程。,76,效应知识库应用5步骤,、,发明问题提出,功能代码表,效应知识库,逐一筛选,形成解决方案,应用于发明问题,77,.,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

25、分析,最终理想解,物理矛盾分离方法,矛盾巨阵创新原理,科学效应知识库,发明问题标准解法,TRIZ理论体系,78,发明问题解决程序（ARIZ）,ARIZ是应对解决发明问题中另一类非标准问题的工具（在应用ARIZ之前，需要先核查一下你的问题是否可用标准解法来解决，如果是标准问题，直接查找76个 标准解法进行问题的解决，就没有必要用ARIZ）一个创新问题解决的取决于对该问题的准确描述和趋向标准化程度，创新问题的求解过程就是对问题的不断描述和不断地向标准化进程。ARIZ以一套连续过程的程序，针对非标准问题采用步步紧逼的方法，巧妙地将一个状况模糊的原始发明问题转化为一个简单的问题模型，并构想其理想解AR

26、IZ是一套较为复杂的应用工具，为了能很好地掌握，接受专门的培训是非常必要的。,79,ARIZ-85解题步骤,2 分析问题模型,3 陈述IFR和物理矛盾,5 运用效应知识库,4 运用物-场资源,6 转换或替代问题,7 分析解决物理矛盾的方法,8 运用解决方案,9 分析解决问题的过程,1 分 析 问 题,把状态模糊问题准确描述为单一问题,创建空间、时间、物质和场等有效资源清单：,确定最终理想解方向及其阻碍的物理矛盾,重新选择并定义另一对技术矛盾,求得最终理想解,获取资源的最大化应用,借以透彻分析增长创新潜能,在上述的每一个步骤中，均包含有数量不等的多个子步骤。在一个具体的问题解决过程中，并不强制要

27、求按顺序走完所有的9个步骤。当完成步骤3后，一般可尝试用标准解法解决新问题，如果得到解决则可直接跳到步骤7，如果没有解决则进入步骤4。,80,TRIZ发明问题求解工具间的联系,、,81,效 应 知 识 库,矛盾矩阵,76个发明问题标准解法,发明问题解决程序(ARIZ),理想化,技术系统进化法则,需求功能/资源分析及矛盾定义,物场模型,39个通用工程参数,分离原理,选择和描述问题,40个发明原理,发明问题,最终解决方案,82,实例二：洗衣机的创新设计,问题的描述：设计项目：“绿色”洗衣机用户需求：省水、省电、省洗涤剂理想化最终结果：利用一些高新技术（比如纳米）使衣服不沾污渍而实现“免洗”,83,

28、定义矛盾,减少物质的浪费是否能达到原来的效果，即：“物质的浪费”与“功率”之间的矛盾,“物质的浪费”“功率”,84,85,推荐的创新原理,86,合成的改进方案及其分析,合成改进方案：利用水电解与超声波振荡相结合的方式，取代原有电机拖动波轮或滚筒的系统合成改进方案的分析：该方案可以避免衣物缠绕，也可降低甚至免用洗涤剂，且洗衣水可以重复利用，达到环保与节能的功效。从大电流的电机驱动到电解与振荡装置的发展，符合技术系统的进化趋势。虽然离理想化最终方案还很远，但实现了省水、省电和省洗涤剂的要求。,87,计算机辅助创新CAI过程,、,想象力空间,经验,问题分析进化模式产品成熟度矛盾矩阵及发明原理物场模型

29、和标准解效应知识库解决发明问题程序创新方案库,CAI软件模块,问题领域解,创新问题,88,CAI总体框架,、,生成专利,知识管理,89,问题分析模块,、,分析转化后的启发式问题列表,根本原因列表,现象/事件的因果分析（因果轴）,初始问题描述,资源分析,流程/操作的时序分析（时间轴）,产品/系统的层次分析（空间轴）,90,矛盾矩阵及发明原理模块,、,创新问题定义,问题情景分析,技术/物理矛盾定义,矛盾解决,具体创新问题解,解决方案评价,矛盾矩阵发明原理或分离原理,无效,有效,39个通用工程参数,91,物场模型及标准解模块,、,开发设计概念形成创新产品,引入新的场或物质，加强不足的和消除有害的效应

30、,、,76个标准解,确定系统功能及相关元素,建立物场模型,与实际问题相对照，并考虑各种限制条件,无效,有效,找出不完整的元素、效应不足的和有害的作用因素,92,技术系统进化模块,、,技术系统分析性能参数专利数量及等级市场份额及利润,确定技术系统当前所处的发展阶段,引导新产品设计和研发方向,制订新产品设计和研发决策,预见该技术系统领域发展方向,预见该技术系统领域发展方向,93,产品成熟度模块,、,专利汇总统计,检索、筛选专利数据,建立专利库,产品成熟度预测,曲线拟合,预测结论评价,数据库,产品性能分析与专利等级划分,94,效应知识库模块,、,发明问题定义,问题分析,确定系统功能,确定相应的发明原

31、理,直接应用,利用关联和控制效应获得新概念,方案验证,发明问题原理解,关联效应,控制效应,改变控制参数,输入/输出关联效应,效应知识库,95,Pro/Innovator解题流程,问题定义,问题求解,方案实施与管理,96,现象/事件的因果分析(因果轴),初始问题描述,系统分析后发现的系统不足,启发式问题列表,Pro/Innovator问题解决模块典型使用流程,97,系统分析模块,专利生成模块,创新方案的技术系统分析,专利申请信息填写,新颖性检索,解决问题和备选方案选择,申请专利类型选择,备选方案,专利申请文档草稿,权利要求自动生成,Pro/Innovator专利生成模块典型使用流程,98,现有技术分析,系统分析问题定义,方案生成,仿真验证方案评价,知识管理,IP管理,方案实施,市场需求,用户需求,初始工况描述,专利检索分析竞争性分析检索预测分析,专利申请,改进后产品,企业知识,IP战略,专利生成专利规划,功能分析资源分享因果分析,知识库检索专利库检索矛盾定义与求解,评价模型评价专家仿真平台,知识库构建知识库检索,研发评审与质量控制,产品研发决策,产品改进方向,被选方案,Pro/Innovator典型流程已有产品改进,99,祝大家成功,谢谢！,