《RIZ及应用》PPT课件.ppt
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1、1,发明问题解决理论及应用(TRIZ Introduction and Application),河北工业大学创新设计研究所陈子顺2008-04-30,2,主要内容,一、TRIZ的起源二、TRIZ的发展现状三、TRIZ的主要工具四、TRIZ解决问题模型五、TRIZ的工具应用六、如何将TRIZ带入组织,3,一、TRIZ的起源,1、什么是TRIZ?TRIZ是发明问题解决理论的俄文缩写,其英文 为Theory of Inventive Problem Solving,TIPS。TRIZ是由前苏联的Altshuller和他的同事们从 1946至1985年开发出来的用于解决发明问题的 理论。目前,对TR
2、IZ的研究和实践已遍及整个世界。,Genrich Altshuller1926-1998,4,一、TRIZ的起源,2、驱使TRIZ理论研究的动因 TRIZ理论的研究是从“具有创造性的先进技术发明存在着 普遍性的原理”这一假设开始的。如果将这些“普遍性的原理”识别出来并进行归纳总结,那 么将会指导人们去作更有预见性的发明和创造活动。TRIZ理论通过研究250万件高水平专利,对其发明的水平 进行分析和分类,以寻求创新的原理。,5,一、TRIZ的起源,TRIZ:大量专利抽取=工程知识抽取,关键发现,发明问题定义 发明的级别 进化模式 发明的模式,高水平专利(世界范围),发明专利,转化,通用原理,6,
3、一、TRIZ的起源,3、分析大量专利的三个重要发现(1)问题和问题解决方法是重复出现的并有跨行业、跨学科的特性。(2)技术进化模式是重复出现的且有跨行业、跨学 科的特性。(3)创新经常是应用了行业以外的科学成果而得到 的。,7,二、TRIZ的发展现状,1、TRIZ在国际上的发展 在上世纪80年代,随着许多前苏联的科学家移居欧、美等西方 国家,TRIZ也相应地传到了世界范围内的各研究领域并引起 高度重视,同时也对包括产品开发和设计等各个领域产生了重 要的影响。在前苏联和现在的俄罗斯,TRIZ理论一直作为大学里必修的 专业技术课同时也广泛用于工程等领域。在美国,许多大学也将TRIZ列入其必修课程,
4、同时成立了许 多TRIZ的研究的咨询机构以提高各领域的创新能力。,8,二、TRIZ的发展现状,1、TRIZ在国际上的发展 目前,TRIZ在许多世界级公司均有应用,如:福特、摩托罗拉、保洁、礼来、3M、西门子、飞利浦、LG、三星等。2、TRIZ在国内的发展 我国于1997年开始研究TRIZ理论及其应用。目前,研究TRIZ 理论仍集中在部分高校内,如河北工业大学、山东大学、南京 航天航空大学、华中科技大学等。其中由河北工业大学檀润华 教授领导的创新设计研究所主要致力于TRIZ理论的应用研究 和以TRIZ为核心的CAI软件的开发并取得了重要的成果。,9,三、TRIZ的主要工具,(一)TRIZ工具的特
5、点1、许多项目常会遇到虽经分析但仍不知道下一步该如何做的关键 点。这时项目组必须具有创造性以弄清该如何做。2、许多普通的工具如头脑风暴等方法它们依赖于直觉以及团队成 员个人的知识,因此这种基于心理惯性的方法是有局限性的,而 且由此得到的结果往往是不能预测的,也是不可重复的。3、TRIZ是一个基于逻辑和数据而不是直觉的问题解决方法。TRIZ 促进了项目小组解决问题的创造性和能力。由于TRIZ的结构和 算法,它能够提供再现性和可预测性。,10,三、TRIZ的主要工具,(一)TRIZ工具的特点4、TRIZ是一门国际性的创造科学,它依赖于问题及解决方法模式 的研究,而不是依靠自发的和个人或团体的直觉。
6、在分析近300 万专利的基础上总结出了具有可预测性和突破解的模式。5、TRIZ在企业中的应用可有多种层面,如开发设计、质量管理、六西格玛流程、TPM、项目管理、风险管理以及组织创新的举 措等。,11,三、TRIZ的主要工具,(二)TRIZ工具及应用1、技术系统进化理论 是TRIZ的主要理论基础。技术进化理论深层次的哲学就是每一个 人造的产品(或技术系统)都是以系统的途径根据一般的规律和 进化的趋势,来提供某些功能价值。Altshuller在做出这一结论的基础上进行全面研究成千上万的专 利,并通过书籍和文章介绍了历史上技术产品的进化。该TRIZ的 进化定律和趋势是独立于任何技术领域的。,12,三
7、、TRIZ的主要工具,2、技术进化趋势和定律 总体上,TRIZ提出了10个进化趋势和定律。一些趋势还包括更具 体的路线和模式,显示一个系统或其组成部分如何随着时间而进 化。该TRIZ的进化趋势和定律是非常强大的知识体系。从系统内在的 进化观点上看,它提供了关于选择一个产品或技术在未来将会发 生什么的预测基础。,13,三、TRIZ的主要工具,2、技术进化趋势和定律TRIZ中的技术进化理论是由Altshuller等在前苏联通过多年的研 究所提出的,该理论目前有几种表现形式。其中,直接进化理论(Directed Evolution,DE)是TRIZ理论的一个分支,自上世纪80 年代中期到现在一直处于
8、发展之中,1994年正式命名为直接进化 理论(DE)。DE的核心是技术进化过程的管理与控制。该理论认为,产品进化 有10种模式,每种模式下有多条进化路线。进化模式与进化路线 的应用,使设计者能产生产品创新设计的原始构思。,14,三、TRIZ的主要工具,2、技术进化趋势和定律TRIZ的10种进化模式 模式1:进化阶段 模式2:增加理想化水平 模式3:增加资源的包含量 模式4:系统零部件的非均衡发展 模式5:增加系统的动态性与可控性 模式6:通过增加系统的复杂性使问题得到简化 模式7:零件之间的匹配与不匹配 模式8:向微观进化 模式9:增加场的应用 模式10:减少人的介入,15,三、TRIZ的主要
9、工具,2、技术进化趋势和定律模式1:进化阶段技术系统的生命周期为:出生、成长、成熟、退出,即满足S曲线。根据产品已有的信息,完成下面的任务:确定产品核心技术在S曲线上的位置 确定产品目前及今后的商业目标 确定应避免的典型错误 形成产品或技术系统研发的战略目标,16,三、TRIZ的主要工具,2、技术进化趋势和定律模式2:增加理想化水平系统的理想化水平定义为:系统的所有有用功能与有害功能之比,如下式所示:,17,三、TRIZ的主要工具,2、技术进化趋势和定律模式2:增加理想化水平下面是增加理想化水平的一些方法:增加有用功能的个数。包括吸收其它系统或环境中的有用功能,或发明新的有用功能。改善有用功能
10、的质量。减少有害功能的个数。包括消除或抵消有害功能;将有害功能移到另一系统或部件中,使有害功能不起关键作用;找到有害功能的合理应用。减少有害参数的幅值。将上述各种方法组合,增大理想度(Ideality)。,18,三、TRIZ的主要工具,2、技术进化趋势和定律模式10:减少人的介入在如下的各种条件下代替人:(1)操作层面:用简单的机械工具代替人的手、脚、牙等。用机械能量传递装置、蓄能装置与人的动力结合,如杠杆、千斤顶、弹簧、等都是能够与人的动力相结合的机械能量传递装置。采用非人力能源,如生畜、风、水、蒸汽、电、核能等的能量。(2)控制层面:采用工具控制系统,如舵、方向盘、螺旋浆、导轨等。采用专用
11、装置传递控制命令,如放大器、滤波器、调制/解调器等。采用装置来产生控制命令:凸轮、按钮等。(3)决策层面:采用各种传感器代替人对信息的感知。采用装置采集并处理过程信息。采用装置进行信息分析与决策。,19,三、TRIZ的主要工具,2、技术进化趋势和定律模式10:减少人的介入(举例),(From CREAX Innovation Suite 3.1),20,三、TRIZ的主要工具,2、技术进化趋势和定律 进化路线进化路线指出了产品进化的状态序列,其实质是产品如何从一种 旧的核心技术移动到一种新的核心技术,新旧核心技术所完成的 基本功能相同,但新技术的性能极限提高,或成本降低。也就是 产品沿进化路线
12、进化的过程是新旧核心技术更替的过程。基于当前产品核心技术所处的状态,按照进化路线,通过设计,可使其移动到新的状态。核心技术通过产品的特定结构实现,产 品进化过程的实质是产品结构进化的过程。,21,三、TRIZ的主要工具,3、理想解(Ideal Final Result,IFR)在TRIZ理论中,在问题解决之初,先抛开各种约束条件并设立各 种理想模型,即以最优的模型结构来分析问题,并将达到理想解 作为追求的目标。这有助于制定理想解有助于正确地设立目标以 及抵制心理惯性的影响。,一般思考模式,使用IFR思考模式,22,三、TRIZ的主要工具,3、理想解(Ideal Final Result,IFR
13、)理想化模型中包含所要解决问题的相关要素,可以是理想系统、理想过程、理 想资源、理想方法、理想机器、理想物质等。理想系统:是没有实体,没有物质,也不消耗能源,但能实现所有要求的功能。理想过程:是只有过程的结果,而无过程本身,即突然就获得了结果。理想资源:是不用付费,任意使用且无穷无尽的资源。理想方法:不消耗能量及时间,但通过自身调节,能够获得所需的效应。理想机器:没有质量、没有体积,但能完成所需要的工作。理想物质:没有物质,但功能能够得以实现。,23,三、TRIZ的主要工具,3、理想解(Ideal Final Result,IFR)理想解的确定:由于设计者受设计心理惯性的影响,常常使自己陷于问
14、题当中而不能自拔,解 决问题大多采用折中法其结果就是难以从根本上解决问题。以IFR来观察和认识问题,将会得到完全不同的从根本上解决问题的思路。确定IFR的步骤:第一步:设计的最终目的是什么?第二步:理想解是什么?第三步:达到理想解的障碍是什么?第四步:出现这种障碍的结果是什么?第五步:不出现这种结果的条件是什么?第六部:创造这种条件的可用资源是什么?,IFR的四个特点:1、保持原系统的优点2、消除了原系统的不足3、未使系统变得复杂4、没有引入新的缺陷,24,三、TRIZ的主要工具,4、冲突TRIZ中的冲突是一个用于描述发明问题的主要问题模型。Altshuller认为,一个冲突的浮现是区别普通问
15、题与发明问题的主 要特征。在同一个系统中存在互斥的要求或目标而且没有一个已 知的途径来满足时即出现了冲突。TRIZ介绍了三种类型的矛盾:1)管理冲突 2)技术冲突 3)物理冲突 对于TRIZ,要排除冲突就要获得一个发明(突破)解,而不是优化。,25,三、TRIZ的主要工具,4、冲突技术冲突通过对250万件专利的研究,发现所有的工程问题(或冲突)均可用39个通用工程参数来描述。,在重力场中运动物体所受的重力,物体的运动位置变化的快慢,26,三、TRIZ的主要工具,5、解决技术冲突的40个发明原理TRIZ的发明原理专用于消除冲突。发明原理描述了一个能用于解决这一冲突的解决方案。在TRIZ理论中,对
16、于解决技术冲突共有40个发明的原理。,27,三、TRIZ的主要工具,5、解决技术冲突的40个发明原理,28,三、TRIZ的主要工具,5、解决技术冲突的40个发明原理,29,三、TRIZ的主要工具,6、冲突解决矩阵(也称矛盾矩阵)冲突矩阵是专门用于解决在消除具体技术冲突时如何选择最相关 的发明原理的问题。描述一个技术冲突使用两个工程参数,其中当实施一个改进时,一个工程参数得到改进,而另一个参数却被恶化。在冲突矩阵中,有39个广义技术参数,纵轴上的参数代表被改进 的参数,而横轴上的参数表示被恶化的参数。一个纵轴的参数与 一个横轴上的参数的交叉点上的数字号即为最相关的发明原理代 号。,30,三、TR
17、IZ的主要工具,6、冲突解决矩阵(也称矛盾矩阵),运动物体的面积,运动物体的长度,14 曲面化 16 不足或超过15 动态化 4 不对称,改进,恶化,31,三、TRIZ的主要工具,7、消除物理矛盾的11个原理如果对一个系统提出了相反的要求,那么就称为物理冲突。消除物理冲突其途径主要是如何改变一个系统的物理结构。在TRIZ中对于消除物理冲突有11个原理。(1)冲突特性的空间分离(2)冲突特性的时间分离,Boeing 737(1)希望发动机进入较多的空气(2)希望发动机离地距离不减小,32,三、TRIZ的主要工具,8、物质-场分析(也称为Su-F分析)任何技术系统(产品,机械,技术)或其一部分,都
18、可模拟为几 个相互作用的物质部件通过场而结合在一起的。TRIZ提出了6种类型的场:机械,声,热,化学,电气,磁。不满意的相互作用可能为以下四种类型之一:(1)对于取得理想的效果,物质间作用不足或缺乏可控性(2)过度和产生比要求多余的行动(3)为取得积极的效果,相互作用是必要的。但结果却产生了 负面影响(4)缺少-相互作用的组件。物质场的建模与分析主要是用于构造问题以及进一步应用76个标 准解来解决问题。,33,三、TRIZ的主要工具,8、物质-场分析(也称为Su-F分析)Altshuller提出了描述功能的物质-场(Substance-Field)模型。其原理为,所有的功能都可分解为两种物质和
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