入门及实践（2012下）

,发明问题解决理论TRIZ入门及实践,第五章,问题,将一个正方形在角上切去四分之一,所剩下的图形能不能分割成恒等的四块? (所谓恒等就是有相同的形状,面积也相等。),把一个等边三角形的顶上切去四分之一,剩下来的图形，如何分割成恒等的四块。,创新的困惑,提 纲,Triz思维方法,Triz实践,Triz概述,发明问题解决理论,什么是TRIZ,应用,Theory of Inventive Problem Solving,发明问题解决理论（TRIZ）,TRIZ理论来源专利分析,发明专利库,迄今为止，TRIZ已分析了9,000,000专利,有代表性的 实用专利,20%,30条物理效应和现象应用表 40条技术创新原理表 48个创新问题解决引导表 48*48矛盾矩阵表 物场分析与76个标准解,创新工具,Altshuller的发现,革命性的结果之一 不同行业中的问题，采用了相同的解决方法,Altshuller的发现,革命性的结果二：发现了技术系统的进化趋势 系统/产品是按照一定规律在发展的,动态特性进化法则,动态性进化路线,牙刷进化路线,TRIZ的体系,创新的困惑,TRIZ如何解决创新问题,如何克服 思维惯性？,如何正确预测产品未来？,TRIZ的体系术语,术语,技术系统 功能 矛盾 理想度 资源 效应 ,术语技术系统,技术系统 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。 子系统 技术系统的组成部分 超系统 包含技术系统和与它有关的其它系统的系统,术语功能,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 功能描述了组件改变其它对象的能力 功能是一个抽象概念，功能在物理上并不存在，也没有物理属性（温度、重量）。,助听器,声音,扩大,功能,如：钢笔 用途：写字 功能：存送墨水,手术刀的功能,术语理想度,所有技术系统进化的终极目标：IFR,理想最终结果IFR,最理想的技术系统：作为物理实体它并不存在，但却能够实现所有必要的功能。 IFR: 系统在保持有用功能正常运作的同时，能够自行消除有害的，不足的、过度的作用。,最终理想解确定的步骤,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：不出现这种障碍的条件是什么？创造这些 条件存在的可用资源是什么？,案例,给鸡蛋标注生产日期和保质期，消费者就能够判断鸡蛋是否坏损，因此有“身份证”的鸡蛋受到消费者的青睐，价格也比没有标识的高。 分析资源：物质、能量、动作 方案：利用已有的动作,术语资源,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 资源的类型有： 物质资源 能量资源 信息资源 时间资源 空间资源 功能资源,如何克服 思维惯性？,如何正确预测产品未来？,TRIZ的体系工具,工具,创新的思维 金鱼法 小人法 九屏幕法 STC算子 IFR 创新的方法 技术矛盾 创新原理 物理矛盾 分离方法 物场模型 标准解法 根本原因分析 功能分析 知识库,工具,创新的规律 S-曲线 能量传递法则 协调性法则 动态性法则 子系统不均衡进化 向超系统进化 向微观级进化 提高理想度法,如何克服 思维惯性？,TRIZ的体系工具,工具创新思维,创新的思维 金鱼法 小人法 九屏幕法 STC算子 IFR,什么是金鱼法？,金鱼法是从幻想式的解决构想中区分现实和幻想的部分。然后再从解决构想的幻想部分分出现实与幻想两部分。 这样的划分不断地反复进行，直到确定问题的解决构想能够实现时为止。 采用金鱼法，有助于将幻想式的解决构想转变成切实可行的构想。,金鱼法应用流程,1. 将问题分为现实和幻想两部分 2. 问题1：幻想部分为什么不现实 3. 问题2：在什么条件下，幻想部分可变为现实 4. 列出子系统、系统、超系统的可利用资源 5. 从可利用资源出发，提出可能的构想方案 6. 构想中的不现实方案，再次回到第一步，重复 两个实例：会飞的魔毯 训练长距离游泳的游泳池,问题：如何实现埃及神话故事中会飞的魔毯？,实例：会飞的魔毯,1、将问题分为现实和幻想两部分 现实部分：毯子、空气 幻想部分：毯子会飞 2、幻想部分为什么不现实？ 由于地球引力，毯子具有重量，而毯子比空气重。 3、在什么情况下，幻想部分可变为现实? 施加毯子向上的力 毯子的重量小于空气的重量 地球的重力不存在,实例：会飞的魔毯,4、列出所有可利用资源 超系统 空气中的中微子流、空气流、地球磁场、地球重力场、阳光等 系统 毯子本身也包括其纤维材料，形状、质量等,实例：会飞的魔毯,5、利用已有资源，基于之前的构想考虑可能的方案： 毯子的纤维与中微子相互作用可使毯子飞翔； 毯子上安装提供反向作用力的发动机； 毯子在宇宙空间或在做自由落体的空间中； 毯子由于下面的压力增加而悬在空中（气垫毯）； 利用磁悬浮原理；或者毯子比空气轻。,实例：会飞的魔毯,实例：训练长距离游泳的游泳池,问题：要使训练有效，需要一个大型的游泳池，运动员可进行长距离游泳训练。但同时，游泳池的占地面积和造价就相应的增加。用小型和造价低廉的游泳池怎样满足同样的要求?,1） 将问题分为现实和幻想两部分 现实部分：小型、造价低廉的游泳池 幻想部分：在小型游泳池内实现单向、长距离游泳训练。 2）幻想部分为什么不现实？ 运动员在小型游泳池内很快就能游到对岸，需要改变方向 3）在什么情况下，幻想部分可变为现实？ 运动员体型较小 运动员游速极慢 运动员游泳时停留在同一位置，止步不前,实例：训练长距离游泳的游泳池,4）.列出所有可利用资源 超系统： 天花板；空气；墙壁；游泳池的供水系统；游泳池的排水系统 系 统： 泳池的面积；泳池的体积；泳池的形状 子系统： 泳池底； 泳池壁； 水；,实例：训练长距离游泳的游泳池,5）利用已有资源，基于之前的构思考虑可能的方案： 将运动员固定在游泳池的一侧或池底 水的摩擦阻力极大，如：游泳池内灌注粘性液体，从而降低游泳者游动速度，增加负荷使其不能向前游动。 游泳者逆流游动，如：借助供水系统的水泵，在游泳池内形成反方向流动的水道 游泳池为闭路式（即环形游道） ,实例：训练长距离游泳的游泳池,小人法, 什么是小人法： 当系统内的某些组件不能完成其必要的功能，并表现出相互矛盾的作用。 用一组小人儿来代表这些不能完成特定功能部件。 通过能动的小人儿，实现预期的功能。然后，根据小人儿模型对结构进行重新设计。 小人法的目的: 克服由于思维惯性导致的思维障碍。 提供解决矛盾问题的思路。,小人法, 进行小人法的步骤： 对象中各个部分想象成一群一群的小人。（当前怎样） 把小人分成按问题的条件而行动的组（分组）。 研究得到的问题模型（有小人的图）并对其进行改造，以便实现解决矛盾。（该怎样-打乱重组） 过渡到技术解决方案。（变成怎样） 使用小人法的常见错误： 画一个或几个小人,小人法的作用, 更形象生动的描述技术系统中出现的问题。 通过用小人表示系统，打破原有对技术系统的思维定式，更容易地解决问题，获得理想解决方案。 一个实例：水计量计。,实例：水计量计,水计量计： 当水量到达计量值时，由于重力作用，左端下沉，排出计量水量。 问题：水计量计中的水没有办法完全排除，导致计量不准确。,实例：水计量计,水计量计 系统的组成部分：水，计量水槽 用小人表示各组成部分：红色小人水，黑色小人水槽重心,水计量计 现在的状况,实例：水计量计,水计量计 小人怎么办，才能得到期望的结果 红色小人要都跳下去，考虑翘翘板的原理,实例：水计量计,水计量计： 根据小人法图示，考虑实际的技术方案。 方案：可变重心的计量水槽,实例：水计量计,创新思维九屏幕法,技术系统：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。 子系统：技术系统的组成部分。 超系统：包含技术系统和与它有关的其它系统的系统。,当前系统,创新思维九屏幕法,汽 车,创新思维九屏幕法,九屏幕法的作用, 帮助我们多角度的看待问题，突破原有思 维局限 多个方面和层次寻找可利用的资源，更好 的解决问题,创新思维九屏幕法,九屏幕法的步骤,第一步：先从技术系统本身出发，考虑可利用的资源 第二步：考虑技术系统中的子系统、和系统所在的超系统 中的资源 第三步：考虑系统的过去和未来，从中寻找可利用的资源 第四步：考虑超系统和子系统的过去和未来,练习：测量毒蛇长度,为了研究，需要测量动物园里毒蛇的长度，这种毒蛇攻击性很强，人不能靠近。动物组织也在关注这个事情，因此不能为了研究而伤害它。,租 房：,有一家人准备租房，全家三口，夫妻两个和一个10岁的孩子。他们看到一则出租广告，就赶紧跑去。房子很好，然而房东却说：“我们公寓不租给有孩子的住户。” 夫妻俩听了，大失所望地走开了。10岁的孩子把一切看在眼里，又返回去敲房东的大门。门打开了，孩子说“”房东听了之后，高兴地笑了起来，决定把房子租给他们。 请问，这位10岁的小孩子说了些什么，终于说服了房东。,巧租房屋,小孩子说，“我来租房子，我没有孩子，只有父母。”,TRIZ的体系工具,工具创新的方法,创新的方法 技术矛盾 创新原理 物理矛盾 分离方法 物场模型 标准解法 根本原因分析 功能分析 知识库,TRIZ的解题模式,问题模型,最终方案,待解决的问题,解决方案模型,TRIZ工具,TRIZ的工具体系,您遇到过这样的问题吗？,桌子强度增加，导致重量增加 桌面面积增加，导致体积增大,技术矛盾,为了改善技术系统的某个参数，导致该技术系统的另一个参数恶化。 符号表示： A+，B- B+，A-,用来描述技术系统中出现的绝大部分技术矛盾, 39个通用技术参数,描述系统的通用技术参数,系统 参数,39个通用技术参数,39个通用技术参数,有关39个通用技术参数,常见的物理参数 如重量，速度 常见的数学参数 如长度，面积 概括性的参数 如可操作性，通用性 部分参数的提高导致系统的改善 如：功率，自动化程度 部分参数的提高导致系统的恶化 如：能量损失，物体产生的有害因素,39个通用技术参数解读,运动的物体 静止的物体,39个通用技术参数解读,运动物体的重量 静止物体的重量,39个通用技术参数解读,运动物体的长度 静止物体的长度 车身的宽度 轮胎的周长 螺旋楼梯,39个通用技术参数解读,运动物体的面积 静止物体的面积 车身的面积 活性炭的面积,39个通用技术参数解读,应力与压强 汽车对桥梁的压力 汽车对路面的压强,39个通用技术参数解读,温度 照度 保温瓶的温度 海水的热容,39个通用技术参数解读,物体的作用时间 汽车低速行驶，造成物体的作用时间增加 时间损失 汽车行驶途中不断维修，造成时间损失,39个通用技术参数解读,物体的能量消耗 音响音量调高，完成有用功能消耗的能量增加 能量损失 手机短路发烫，造成能量损失,39个通用技术参数解读,作用于物体的有害因素 物体产生的有害因素,39个通用技术参数解读,物质的量 材料、部件及子系统等的数量,39个通用技术参数解读,测量精度 系统特征的实测值与真实值之间的差异 制造精度 系统或物体制造出的实际性能与所需性能之间的差异,39个通用技术参数解读,可维修性 对于系统出现失误的挽回或补救能力,40个创新原理,创新原理,不同领域的问题，相同的解决方法 大部分创新原理都有几个应用方法 编号不代表优劣,创新原理的分类,10、14、15、17、18、19、20、28、29、35、36、37、40,2、9、11、21、22、32、 33、34、38、39,12、13、16、23、24、25、26、27,1、3、4、5、6、7、8、30、31,提高系统效率：,消除有害作用：,易于操作和控制：,提高系统协调性：,提高系统效率的创新原理,10、14、15、17、18、19、20、28、29、35、36、37、40,原理15 动态性,A. 调整物体或环境的性能，使其在工作的各阶段达到最优状态； B. 分割物体，使其各部分可以改变相对位置； C. 如果一个物体整体是静止的，使之移动或可动。,原理17 多维化,A. 将一维线性运动的物体变为二维平面运动，或三维空间运动 B. 单层排列的物体变为多层排列 C. 将物体倾斜或侧向放置 D. 利用给定表面的反面,多维化,多维化,原理36 相变,利用相变时发生的现象，例如体积改变、放热或吸热。 实例：水凝固体积膨胀，借助蜡烛燃烧来获得光源，加湿器利用水蒸发来增加室内的湿度。 如：弹簧可以利用开头的改变举起重物。,原理37 热膨胀,（1）利用物体热胀冷缩的性质。 （2）利用一些热膨胀系统不同的材料。 实例：热气球因热膨胀而升上天，利用热膨胀将扁的乒乓球恢复原样。 如：温度计利用热胀冷缩的原理测量温度。,2、9、11、21、22、32、33、34、38、39,消除有害作用的创新原理,原理02 抽取,从物体中抽出产生负面影响的部分或属性，或者仅抽出物体中必要的部分或属性 要点： 从整个系统中分离出一个系统的有用或有害部分或者属性； 抽取可以用虚拟方式或实物方式来进行。,抽取,12、13、16、23、 24、25、26、27,方便操作和控制的创新原理,原理13 反向作用,A. 用相反的动作代替问题定义中所规定的动作 B. 让物体或环境可动部分不动，不动部分可动 C. 将物体上下或内外颠倒,原理25 自服务,（1）物体应当为自我服务，完成辅助和修理工作。 （2）利用废弃的资源、能量和物质。 实例：可以自己充电的机器人、用食物或野草等有机废物做的肥料等。 如：大部分计算机都具有自我更新，自我修复的功能。这样能够避免人们繁琐复杂的劳动和可能犯下的错误，节约时间。,原理27 廉价替代品,用便宜的物品代替贵重的物品，对性能稍作让步。 实例：假花代替常常更换的真花，一次性物品代替价格昂贵且需要储存的物品，用模式警察代替真警察等。 如：一次性水杯代替了陶瓷、金属水杯，避免了浪费。用塑料制作的盆景代替用鲜花制作的盆景，可以长期使用，利于清洗。,1、3、4、5、6、 7、8、30、31,提高系统协调性的创新原理,原理01 分割,A. 把一个物体分成相互独立的部分 B. 将物体分成容易组装和拆卸的部分 C. 提高物体的可分性,实例：通红的玻璃被放在传送带运输,A. 将物体的对称性外观变为不对称的 B. 增加不对称物体的不对称程度,原理04 不对称性,原理05 组合、合并原理,A. 将相同或相关的功能在空间上组合 B. 将相同或相关的功能在时间上组合,嵌套,原理7 嵌套,A. 把一个物体放入另一个物体，然后将这两个物体再放入第三个物体，依此类推； B. 让某个物体穿过另一个物体的空腔。,嵌套原理,矛盾矩阵,技术矛盾实例,如何给原木定向？,？,因果分析,成本过高 原系统改变复杂 设计安装定向设备 原木定向 稳定加工,因果分析,成本过高 原系统改变复杂 设计安装定向设备 原木定向 稳定加工,技术矛盾实例：运输木材,最初的方法：设计专门的定向设备 提高：加工的可靠性，实现了定向 导致：系统变复杂,定义技术矛盾： Step 1：问题是什么？ 原木无法定向 Step 2：现在有什么解决办法？ 增添定向设备 Step 3：上述的方法有什么缺点？ 设备复杂化 改善：可靠性 恶化：系统的复杂性,原木定向,技术矛盾 改善：可靠性 恶化：系统的复杂性 矛盾矩阵 可靠性-系统的复杂性 适用的创新原理 13-反向作用原理 35-物理或化学参数的变化原理 1-分割原理,实例：原木的运输与定向,原木定向备选方案,结实,轻便,厚度（桌面）,厚,薄,物理矛盾,对系统的同一个参数有不同的要求 符号表示 A+，A-,同一参数，两个不同 要求,两个参数 之间的矛盾,技术矛盾与物理矛盾的比较,矛盾,技术 矛盾,分离 方法,物理 矛盾,矛盾 矩阵,创新原理,矛盾转化,分离方法 空间分离 时间分离 条件分离 系统级别分离,水杯,哪里热？ 哪里凉？ 什么时候热？ 什么时候凉？,空间分离,对同一个参数的不同要求，在不同的空间实现。,操作空间1,操作空间2,热,凉,（杯子内）,（杯子外）,空间分离,杯子的空间分离,_,Step 1 ：定义物理矛盾,Step 2 ：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么空间得以实现？,Step 3 ：以上两个空间区域是否交叉？,是 ,否 ,应用空间分离,尝试其他分离方法,_,_,空间1：,_,_,空间2：,参数：,_,要求1：,_,要求2：,解决物理矛盾空间分离,温度,热,凉,杯子内,杯子外,雨伞,操作时间1,操作时间2,大,小,（下雨的时候）,（携带的时候）,时间分离,雨伞的时间分离,解决物理矛盾时间分离,Step 1 ：定义物理矛盾,Step 2 ：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么时间得以实现？,Step 3 ：以上两个时间段是否交叉？,是 ,否 ,应用时间分离,尝试其他分离方法。,_,_,_,时间1：,_ _,_,时间2：,参数：,_,要求1：,_,要求2：,体积,大,携带保存时,小,下雨时,时间分离,对同一个参数的不同要求，在不同的时间段实现。,化学分子模型 NaCl H2O,物场模型的由来,最基本的物场模型(Su-F model),物场模型是将