培训3：创新方法与TRIZ理论2.ppt

合肥市专业技术人员创新能力建设培训班合肥市专业技术人员创新能力建设培训班 创新方法与创新方法与triztriz理论理论 tel:e-mail: 合肥市创造学会常务理事合肥市创造学会常务理事 王建明王建明 “十”字上加一笔构成些字? 加二笔？ 加三笔？ 一、刘燕华部长指出我国创新方法存在问题一、刘燕华部长指出我国创新方法存在问题 1 1、科学思维培育不够、科学思维培育不够 创新思维与创新精神培养缺创新思维与创新精神培养缺 位，灌输式的教学方法抑制了学生位，灌输式的教学方法抑制了学生 的创新思维和创新精神的创新思维和创新精神 2 2、科学方法研究与应用不够、科学方法研究与应用不够 科学方法意识薄弱，科研活动 中忽视研究方法的规范性、创新性 3 3、具有自主知识产权的科学仪器设备匮乏、具有自主知识产权的科学仪器设备匮乏 自主研发投入少， “十五”期间，国家主体科技 计划用于“科学仪器设备研制与开发”项目的经费只 有0.85亿元，仅占三大科技计划经费的千分之二和 科学仪器购置经费的百分之一 4 4、创新政策环境还不完善、创新政策环境还不完善 以2004年为例，我国研发经费仅相当于美国的 8%；全国从事研究开发人员年平均经费分别只有 韩国的14%和日本的8% 5 5、评价方法有待改进、评价方法有待改进 科研院所对科研人员研究能力的评价标准不 全面，过分地重视sci而忽视一些基础性或方法 上的重要问题 科学发现科学发现 理论推导理论推导 方法创新方法创新 方法思路创新方法思路创新 科学仪器手段工具创新科学仪器手段工具创新 诺贝尔奖诺贝尔奖 二、创新方法是自主创新的根本之源二、创新方法是自主创新的根本之源 1 1、创新方法是科学思维、科学方法和科学工具、创新方法是科学思维、科学方法和科学工具 的总称的总称 科学思维的创新是科学技术取得突破性、革命性进展的科学思维的创新是科学技术取得突破性、革命性进展的 先决条件先决条件 科学方法的突破是实现科学技术跨越式发展的重要基科学方法的突破是实现科学技术跨越式发展的重要基 础础 科学工具的创新是开展科学研究和实现发明创造的必科学工具的创新是开展科学研究和实现发明创造的必 要手段要手段 长期以来，我国对创新方法工作重视相对不够，科长期以来，我国对创新方法工作重视相对不够，科 学思维培育相对落后，科技活动仍未摆脱跟踪模仿的局学思维培育相对落后，科技活动仍未摆脱跟踪模仿的局 面，自主创新成果较少，高精尖科学仪器设备严重依赖面，自主创新成果较少，高精尖科学仪器设备严重依赖 进口，与加强自主创新、建设创新型国家的战略要求极进口，与加强自主创新、建设创新型国家的战略要求极 其不相适应。其不相适应。 2、国资委、发改委、科技部、财政部联合通知 党的十七大明确提出，提高自主创新能力，建设创新 型国家是国家发展战略的核心，是提高综合国力的关键。 “自主创新，方法先行”，创新方法是自主创新的根本之 源。 我们要解放思想，转变观念，将创新方法作为一项长 期性、战略性工作来抓，切实从源头上提升自主创新能力 、推进创新型国家建设。 自主创新，方法先行自主创新，方法先行 三、原始的创新方法三、原始的创新方法 n 试错法即猜想-反驳法 第一次猜测第一次猜测排错排错第第n n次猜测次猜测第第n n次排错次排错 试错法的著名论证实验 n桑代克把饥饿的猫放在一个封闭的茏子里。笼子 外摆着一盘可望但不可及的食物。如果笼子里面 的一个杠杆被碰到的话，那么笼子的门就能开启 。起初猫在笼子里乱窜并用爪子在笼子里乱抓。 显然，猫偶尔会碰到那个杠杆，门也就开了。在 随后的试验序列中，当猫被重新放回笼子的时候 。它还是像先前那样在笼子里动来动去，但是渐 渐地，猫好像领会了门是通过那杠杆采开启的。 最终。当它再被放回笼子里的时候。它就会直接 去碰那根杠杆并逃离笼子。 查尔斯查尔斯. .固特异和他的橡胶硫化技术固特异和他的橡胶硫化技术 试错法的典型代表，一生仅试错法的典型代表，一生仅 做成了这一件事。做成了这一件事。 爱迪生实验发明灯泡用了 1600多种金属材料和6000多种 非金属材料。碱性电池的发明经 历了50000多次失败。这一方面 反映了爱迪生的勤奋和努力、另 一方面也说明传统思维方式 试错法的效率低下。 爱迪生实验发明灯泡爱迪生实验发明灯泡 四、常用的传统创新方法四、常用的传统创新方法 世界上总共有约有世界上总共有约有300300多种创新的技法多种创新的技法 头脑风暴法、形态分析法、特性列举法、缺点列举法、 希望点列举法、联想类比法、反向求索法、组合创新法、 废缺颠倒法、5w1h法、检核表法、和田12法、魔球法、 特尔斐设想法等等 以美国人奥斯本为代表开创了以美国人奥斯本为代表开创了 创造学创造学 创造技法创造技法 联想系列联想系列 技法技法 组合系列组合系列 技法技法 类比系列类比系列 技法技法 臻美系列臻美系列 技法技法 刘仲林创造技法分类刘仲林创造技法分类 刘仲林，1984年12月生 ，籍贯河北省乐亭县。大 学读物理，研究生读科技 哲学。现任中国科学技术 大学教授、博士生导师， 科技哲学部主任。兼任中 国创造学会常务理事中 国发明学会高校创造教育 学术委员会主任。主要著 作有：美的创造跨 学科学导论现代交叉 科学古道今梦中 国文化综合与创新科 学臻美方法等。主要研 究方向：交叉科学理论与 实践研究、中华文化综合 与创新研究。 1 1、联想系列技法、联想系列技法 以丰富的联想为主导的创造技法系列 。其特点是创造一切条件，打开想象 大门；提倡海阔天空，抛弃陈规束缚 ；由此及彼传导，发散空间无穷。从 技法层次上讲，这属于初级层次，但 它是打开因循守旧顽固堡垒的第一个 突破口，因此是非常重要的。 “头脑风暴法”是联想系列技法 的典型代表。 头脑风暴法头脑风暴法(brain storming) n1939年美国创造学之父奥斯本（ a.f.osborn)提出。 n 头脑风暴法的核心是高度自由的联想。这种 技法一般是通过一种特殊的小型会议，使与 会者毫无顾忌地提各种想法，彼此激励，相 互诱发，引起联想，导致创造性设想的连锁 反应，产生众多的创造性设想。 n 头脑风暴法的具体实施要点如下： 1召集一种特殊会议，与会人数以512人为宜。 2会议有一名主持者，12名记录员。 主持人在会议开 始 时 简要说明目的，要解决的问题，宣布会议遵守 的原则。记录员要记下提出的所有方案、设想。 3会议一般不超过一小时，最佳时间为半小时左右。 4会议地点应选择安静而不受外界干扰的场所。切断电话 。 5会议要提前几天发通知，告诉与会者会议的主题，。 头脑风暴法必须遵头脑风暴法必须遵 守以下四个原则：守以下四个原则： 1. 1.禁止批评。禁止批评。 2 2. .自由畅想。自由畅想。 3. 3.多多益善。多多益善。 4. 4.借题发挥。借题发挥。 限速标志限速标志立体画立体画 2003年在甘肃兰州举行的第18届全国青少年科技创新大赛上，醴陵 高中生黄彦钧发明的“立体式公路限速标志”因填补了我国公路标志的 一项空白，荣获“优秀科技项目”一等奖。工业设计的“错视”原理， 即画在图纸上的图案是平面的，而给人的视觉感受却是立体的 。 信息交合法 n许国泰提出 n例：北京京钟 食品厂。长厂李 平甲依靠信息交 合法开发出“京 钟肠”系列产品 ，一中扭亏为盈 ，获利百万元。 2 2、组合系列技法、组合系列技法 步骤：步骤： 定中心定中心 划坐标划坐标 注标点注标点 相交合相交合 “ “形态分析法形态分析法” ”就是通过对对象相关形态要素的分解排列就是通过对对象相关形态要素的分解排列 和重新组合，全面寻找解决问题各种方案的方法。和重新组合，全面寻找解决问题各种方案的方法。19421942年由美年由美 籍瑞士科学家茨维基（籍瑞士科学家茨维基（f.zwickyf.zwicky）提出。）提出。 实施要点：实施要点： 1 1明确需要解决的问题，寻找与解决问题相关的各种因素明确需要解决的问题，寻找与解决问题相关的各种因素 ； 2 2筛选出有助于解决问题的所有独立变项，给出每个独立筛选出有助于解决问题的所有独立变项，给出每个独立 变项尽可能多的选择值；变项尽可能多的选择值； 3 3对各独立变项值进行交叉组合，绘制形态图，形成图解对各独立变项值进行交叉组合，绘制形态图，形成图解 ； 4 4对这些组合进行可行性分析，从中选出认为有希望的组对这些组合进行可行性分析，从中选出认为有希望的组 合；合； 5 5最后，选择最佳解决方案。最后，选择最佳解决方案。 形态分析法形态分析法 例：用例：用形态分析法设计牛奶包装容器，至少可把形态分析法设计牛奶包装容器，至少可把 材料、形状、大小这材料、形状、大小这3 3个基本因素作为独立变项组成个基本因素作为独立变项组成 一个立体空间，每个独立变项设计一个立体空间，每个独立变项设计5 5个不同的参量个不同的参量( ( 形态值形态值) )，如图所示。三个变项每一个共同交点，如图所示。三个变项每一个共同交点( (或或 图中每一个立体小方格图中每一个立体小方格) )都代表一种组合方案。则整都代表一种组合方案。则整 个牛奶容器组成方案共有个牛奶容器组成方案共有（ ）个。个。 a a、1 1个个 b b、1515个个 c c、125125个个 d d、都不正确、都不正确 c c 类比系列创造技法以两个不同事物 的类比为主导的创造技法系列。这 一技法的特点是以大量的联想为基 础，以不同事物间的相同或类似点 为纽带，充分调动想象、直觉、灵 感诸功能，巧妙地借助他事物找出 创造的突破口。 提喻法即综摄法是这种技法的代 表，这一技法的中心部分，即是拟 人类比、直接类比、象征类比、幻 想类比等的思维技巧问题。 3 3、 类比系列创造技法类比系列创造技法 直接 拟人象征 幻想 以达到理想化的完美性为主导的创造技 法系列。这一族的特点是把对象的完美、和 谐、新奇放在首位，用各种技法实现这一目 标，在思考中充分调动想象、直觉、灵感， 审美判断力等。完美性意味着对作品的全面 审视和开发，因而属创造技法的最高层面。 3、 臻美系列技法 缺点列举 法就是通 过揭发事 物的缺陷 ，把它的 具体缺点 一一列举 出来，然 后找出改 进方案， 使事物更 臻完美的 方法。 遇大风会“开花” 遮挡前面视线 忘记带回家 伞头会刺伤人 太长、太大 占据右手，不能提东 西 坐公共汽车雨水易弄 湿别人 回家还要撑开晾干 伞骨会生锈 颜色单调 约会谈爱时不够宽 伞骨易折断 不能充作阳伞 撑开锁扣常出故障 与同事间常常拿错不 易识别 运用不易“开花 ”的弹力扣带 伞布透明尼龙 的 戴在头上帽子型的(小雨 使用) 伞头圆型的 折合收藏两节式的 外加伞套可以藏放入裤袋 的 伞头附集水器的 伞布防水处理的 伞骨不用铁制的 伞布不同颜色、图案美观 伞布椭圆型，适合双人用 的(情侣伞) 伞骨换用弹性强的材料 睛雨两用的 手柄可转动，特制锁扣 突出易识别的个性化标志 缺点列举法缺点列举法 针对事针对事 物的缺物的缺 点来确点来确定定 创造目标的方法创造目标的方法 ，任何事物都有，任何事物都有 不足和缺陷，弥不足和缺陷，弥 补不足和缺陷，补不足和缺陷， 恰恰就是革新和恰恰就是革新和 创新的方向。创新的方向。 1 1、什么是什么是triztriz？ 2 2、triztriz的形成与发展的形成与发展 3 3、triztriz的主要内容的主要内容 四、现代创造技法四、现代创造技法triztriz介绍介绍 triztriz号称号称创新的科学创新的科学 1、什么是tzri？ n n 发明问题解决理论发明问题解决理论 triz 理論是由前苏联发明家阿利赫舒 列尔(g. s. altshuller) 在1940年代 创立。他审阅世界各种专利二百五十 万件，而发现这些发明之后的规律。 n一种系统改良的方法； n一种自觉性演化的技術系统解决工程问题的方法； n一种消除工程冲突而不抵消妥协的工具； n分享无数发明家的知识与经验來增加工程人员知识创造 力和解决问题技巧的方法。 triz在前苏联的军事、工业、航空航天等领域均 发挥了巨大作用。被西方特工称之为“神奇点金术 ”。 苏联解体后，大批triz研究者移居美国等西方国 家，从而促进了triz在全世界的转播，使其得到了 广泛应用。 起源于前苏联，被广泛使用起源于前苏联，被广泛使用 2、triz的形成与发展 n例如 通用电气：解决大型发电机中的关键技术问题； 克莱斯勒：应用triz解决发动机生产过程中的技术问题获利1.5亿 美元； 洛克威尔：应用triz解决刹车系统的创新设计，减少成本50%； 福特汽车：triz创新产品每年带来超过10亿美金销售利润； 摩托罗拉： 1993年以来美国数以百计的公司开始研究和应用： 波音引入triz时间比任何人想像都早 “困扰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。” “triz在行业的成功推广与应用迫切需要网络化的教学平台。” don masingale 波音公司先进技术预研项目负责人 triz专家 世界知名企业：三星电子 从”技术跟随者”到”行业领跑者” 2006年, 市值突破1000亿美元 (索尼, 410亿 美元) 2005年, 品牌价值超过索尼 (达149亿美元) 2004年, 全球市场份额第一 销售额528亿美元，纯利润103亿美元 ，市值710亿美元 存贮芯片、tft-lcd、cdma手机、显 示器、hdtv 2003年, 全球品牌价值增幅全球之首 (31%) 3、triz的主要内容 n 40条创新原理 n 技术进化系统法则 n 技术矛盾与物理矛盾 n 矛盾矩阵 n 物质场分析 n 理想性观念和标准解法 n 40个创新原理 1分割11事先防范21减少有害作用时间 31多孔材料 2抽取12等势22变害为利32改变颜色、拟态 3局部质量13反向作用23反馈33同质性 4增加不对称性14曲率增加24借助中介物34抛弃或再生 5组合、合并15动态特性25自服务35 物理或化学参数 变化 6多用性16 未达到或过 度的作用 26复制36相变 7嵌套17一维变多维27廉价替代品37热膨胀 8重量补偿18机械振动 28机械系统替代38加速氧化 9预先反作用19周期性动作29气压或液压结构39惰性环境 10预先作用20 有效作用的 连续性 30柔性壳体或薄膜40复合材料 n 案例： 汽车为了便于加速并降低加速的油耗，汽车底盘的重量越小越 好。但为了保证高速行驶时汽车的安全，底盘重量越大越好。这 种要求底盘同时具有大重量和小重量的情况。对于汽车底盘的设 计来说就是物理矛盾，解决该矛盾是汽车设计的关键。 分析：这个设计与汽车底盘的重量有关。汽车属于移动物体 ，解决此问题应该分析的特征参数是“移动物体的重量”，引导表 格查得的创新原则分别为：35、28、31、8、2、3、10。下表是 对个性创新原则的注意分析，从中选出合适的方案： 创新原理分析: 原 则有用的提示方 案 35、物理或化学参 数变化（改变状态 ） 改变系统的物理状态。改变汽车获取重量的物理 状态。 28、替换机械系统 取代场，包含，以可变 的取代恒定的。以随 时变化的取代固定的。 原有汽车利用底盘的重量 保证车的稳定性。要利用 可变得重力场取代固定的 重量。 31、多孔材料 使物体变成多孔性的或加 入具有多孔性的元素（如 嵌入、覆盖等等） 把某些部件变成多孔结构 ，以减轻汽车的重量，或 利用孔增加重量。 8、重量补偿 （平衡力） 利用外部环境的空气动力 学或流体力来抵消物体本 身的重量。 利用空气动力学原理增加 汽车的重量。 2、抽出 将会“妨碍”的零件或属性 从物体中抽出。 适当减轻汽车底盘的重量 以减少油耗。 创新原理分析: 原 则有用的提示方 案 3、局部特性 物体各部位的零件要放置于最 适合让它运行的地方。 在适当的位置放置改 变汽车重量的部件。 10、预先作用 事先放置好物体，如此便可直 接从最方便的位置开始操作。 提前把改变汽车重量 的部件安装好。 最后的解决方案：在汽车上安装汽最后的解决方案：在汽车上安装汽 车导流装置，通过该装置产生的重车导流装置，通过该装置产生的重 力场获得重量，使汽车的速度越快力场获得重量，使汽车的速度越快 达到的重力场就越大，以达到最后达到的重力场就越大，以达到最后 的设计要求。的设计要求。 1分割11事先防范21减少有害作用时间 31 多孔材料 2抽取12等势22变害为利32改变颜色、拟态 3局部质量13反向作用23反馈33同质性 4增加不对称性14曲率增加24借助中介物34抛弃或再生 5组合、合并15动态特性25自服务 35 物理或化学参数 变化 6多用性16 未达到或过 度的作用 26复制36相变 7嵌套17一维变多维27廉价替代品37热膨胀 8重量补偿18机械振动 28 机械系统替代38加速氧化 9预先反作用19周期性动作29气压或液压结构39惰性环境 10 预先作用20 有效作用的 连续性 30柔性壳体或薄膜40复合材料 40个创新原理 经过60年的发展，triz已成为 世界公认的最具全面性、系统化的 创造性解决问题理论，美国创造学 大师乔治.普林斯概括说： triztriz不愧是一件瑰宝不愧是一件瑰宝 国内知名企业的典型应用 702 , 710，712， 713 ，715等研究所 中航601等研究所 203等研究所 692厂，15 所等单位 59等研究所 宁波德昌电电机制造有限公司 大庆庆油田有限责责任公司 船舶系统工程部等 70，201等研究所 天津 电力 集团 国内知名企业的典型应用 阿奇舒勒认为：阿奇舒勒认为： n