技术创新过程与方法.ppt

1,技术创新过程与方法檀润华河北省工程技术创新研究院,檀润华,工学博士、教授、博士生导师河北工业大学副校长全国政协委员国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心主任河北省工程技术创新研究院院长国际信息处理联合会计算机辅助创新组织(IFIP-TC5-WG5.4)副主席(亚洲)(中国)创新方法研究会常务理事(中国)创新方法研究会,技术创新方法专业委员会理事长中国机械工程学会理事,TRIZ研究会理事长,提高我国经济发展质量、效益和国际竞争力，必须立足于发展实体经济这一坚实基础，实施创新驱动发展战略。新形势对实体经济的发展提出了新要求，创新驱动下的实体经济是以人为本、科学发展的经济，是以科技创新为主要驱动力的经济，是低碳、绿色、可持续发展的经济。强化创新驱动，发展实体经济，须把握三个特征、实现三个突破、抓好三个转变。把握三个特征:以创新人才为依托。以创新产业为支撑。以创新型企业为主体。实现三个突破:实现产业发展与人力资本提升的突破。实现产业升级与可持续发展的突破。实现经济发展方式转变与结构调整的突破。抓好三个转变:从抓物质要素投入为主向抓人力资本提升为主转变。从抓产业规划引导为主向抓新技术新产品新工艺推广应用为主转变。从抓资金项目扶持为主向抓环境营造为主转变。,人民日报作者：张乐夫(2013年01月17日08:21),企业需要的创新精英,大脑下载新技能有望成为现实昏睡中学会武术、开飞机、说外语（2011、12、11，参考消息（7），英国每日邮报网站12月9日报道）波士顿大学和日本京都ATR计算神经学试验室的科学家们相信，在将来，学习一项新技能也许只需要电脑屏幕前等待它“下=载”就行了。他们一直在研究用功能性磁共振成像仅发送能改变大脑活动模式的信号，从而通过视觉变质“促使”一个人掌握知识。人甚至根本不必保持清醒，他只不过是把大脑活动转变成一种“目标”模式，可以是足球明星的模式，也可以是国际象棋大师的模式，想变成什么样就变成什么样。研究人员称，过不了多久，可以将一台点脑与人的大脑相连，直接下载新技能成为可能。,9,未来世界与现在不同,技术创新是未来变化的驱动力!,10,内容,创新:规律性创新:内涵创新:过程模型(InnovationPipeline)创新:方法：P3.提供好的条件满足该部分的需求。,80,81,82,产品技术成熟度预测,83,技术进化定律（模式）,知识库,Case-1-1,Case-1-n,外部世界,Case-i-1,Case-i-n,Case-m-1,Case-m-n,中国专利库,美国专利库,世界专利库,TRIZ世界,技术进化路线,技术进化定律,84,Fry及Rivin的研究成果发表较晚，因此，给出他们的九条定律。定律1：增加理想化水平：技术系统向增加理想化水平的方向进化；定律2：子系统的非均衡发展：组成系统子系统发展不均衡，系统越复杂不均衡的程度越高；定律3：动态化增长：组成技术系统的结构更加柔性化，以适应变化的性能要求、变化的环境条件、及功能的多样性。定律4：向复杂系统传递：技术系统由单系统向双系统及多系统进化；定律5：向微观系统传递：技术系统更多的采用微结构及其组合；定律6：减少能量流路径长度：技术系统向着较少减少能量流经系统的路径长度的方向发展；定律7：完整性：自治系统包含工作装置、传动、能源及控制四部分；定律8：增加可控性：进一步增强物质-场之间的相互作用；定律9：增加和谐性：周期性作用与完成这些作用的零部件之间的和谐性增加。,Fry及Rivin的技术进化定律,InnovationonDemand，FeyandRivin，2005，CambridgeUniversityPress,85,技术进化定律给出了技术进化的一般方向，但没有给出每个方向进化的细节。每条定律之下有多条技术进化路线，每条技术进化路线由技术所处的不同状态构成，表明了技术进化由低级向高级进化的过程，提供了技术预测的功能。,86,87,88,89,基于TRIZ的产品创新设想产生,90,工程实例:镜头系统,第二部分:创新的战术(tactics)方法与工具(战术：研究如何实现战略制定目标的军事科学，尤指有效地部署和调动军队、舰船和飞机，以抗击敌人的技巧和策略策略：为达到一个结果、目的或目标所采取的一条路线或一套策略)冲突解决理论效应标准解,92,冲突解决原理,技术冲突解决原理：（1）39个标准工程参数（2）40条发明原理（3）冲突解决矩阵物理冲突解决原理：空间分离时间冲突整体与部分的分离基于条件的分离,93,94,Principle30.柔性壳体或薄膜（Flexibleshellsandthinfilms）利用柔性壳体或薄膜代替传统结构,例：薄膜开关传统的按键开关由金属触点和弹簧构成，体积大、寿命短、防水性能差，在电气控制领域逐渐被薄膜开关所替代，薄膜开关是二十世纪八十年代崛起的一种新型电子元器件，是一种低电压、低电流型微动开关，将按键开关、面板、标记、符号显示及衬板密封在一起，由上部电极电路、下部电极电路、面板、中间隔层等构成，具有防尘、防水、外形美观等特点，广泛应用于家用电器、办公用品、电子仪器等产品中。,95,Principle17.维数变化（Anotherdimension）一维、二维、三维变化,例：多层电路板在电路板设计中，随着电路元件的密度增加和对电磁兼容指标要求的提高，需要增加电路板的层数，下图由上至下分别为双层板、四层板和六层板,96,No.4不对称初始的工况:在洗衣机中，对称离心泵用来在洗涤过程中将水注入并在使用后将水排出。在洗涤过程中，污垢和长纤维碎片如线头等从衣服中抽出并通过泵。长纤维碎片缠绕在泵轴上。这就会大大降低泵的性能。要防止这种缠绕，就要在泵的入口附近放置一台泵过滤器。实例描述:泵过滤器很快就会堵塞,必须经常清洗过滤器。,97,不对称原理,采用TRIZ中的40条发明原理可解决产品设计中的冲突,98,39个标准工程参数,3,5,19,27,40条发明原理,No.1,Case-1-1,Case-1-n,冲突矩阵,No.i,Case-i-1,Case-i-n,No.40,Case-40-1,Case-40-n,TRIZ世界,技术冲突求解,99,效应,用户需求,功能,产品,市场,产品开发过程中的功能,100,101,102,工程实例:肾结石提取器,TRIZ中的效应可以实现功能,103,标准解,基于物质-场和标准解的发明问题解决过程,104,例：透平机械工作的在充满蒸汽与液滴的环境中。直径相对较大的液滴（直径为50-800m)，与高速旋转叶片撞击，使其受到侵蚀，影响其工作。,105,分析：下图为物质-场模型。直接将叶片上形成冰的保护层效果很差。F2的任务是不使叶片与水滴接触。,106,解：采用电晕放电原理（静电滤波器采用的原理），使水滴及叶片均带电，但相斥，从而使水滴不与叶片接触。如图所示。,107,76个标准解,物质场模型,知识库,Case-1-1,Case-1-n,外部世界,Case-i-1,Case-i-n,Case-m-1,Case-m-n,中国专利库,美国专利库,世界专利库,TRIZ世界,第1类标准解13个,第2类标准解23个,第3类标准解6个,第4类标准解17个,第5类标准解17个,第三部分:创新的系统化方法与工具发现冲突-解决冲突问题-方法映射原始创新过程集成创新设计过程ARIZ算法,109,技术进化过程分析技术进化模式分析技术进化路线分析用户需求类型分析,用户调查,现场考察,竞争产品,选定产品,分离原理,冲突矩阵,类比解,领域解,第1步：需求分析与技术预测,第2步：确定冲突的QFD方法,第3步：确定冲突的AD过程,第4步：冲突求解,第5步：确定领域解,面向已有产品创新设计过程模型,110,产品创新设想系统化方法,111,112,集成创新模式,集成创新模式,集成创新设计过程模型,1.,2.,3.,4.,5.,6.,8.,7.,115,ARIZ85-AS详细步骤介绍,技术冲突解决原理或标准解的运用,物理冲突解决原理的运用,标准解的运用,效应原理的应用,方法的运用,116,6、CAI:基于TRIZ的计算机辅助创新,117,118,基于TRIZ的计算机辅助创新,CAD:CAXAAutoCADSolidworksPRO-EUnigraphicsCATIA,CAI,119,计算机辅助产品创新软件设计研究现状,GoldfireInnovator，美国InventionMachine（http:/www.invention-）公司产品，世界500强很多都应用该产品,MIT已将该软件用于教学。在我国已有销售公司。InnovationWorkBench(IWB),美国IdeationInternational()产品。该公司是著名的TRIZ咨询公司，自称是美国TRIZ理论研究中心，其研究成果的核心部分为技术进化模式与进化路线，但在其软件产品中并不销售该核心成果。在我国上海已建立销售公司。Trislver，德国TriSolverGmbH&Co.KG（）公司产品。该公司是成立于1997年的咨询公司，1998年开发出第1版软件，目前的软件是第4版本，该软件已有很多用户，如ABB、BMW等。该软件在中国没有代理商。Creax，比利时CREAXNV-Mlk（）公司产品。该软件是依托英国TRIZ理论与方法研究成果开发的软件产品。目前，欧洲、亚洲、大洋洲等都有其用户。该软件在中国没有代理商。Pro/Inovator,IWINT（http:/www.iwint,com）公司产品。国内有用户，InventionTool,河北工业大学创新设计研究所开发。国内已有本软件的用户。,120,基于TRIZ的CAI软件组成,Intenet,设计要求,设计要求,121,计算机辅助创新设计软件:InventionTool3.0,原理1,发明原理,原理实例,路线1,技术进化模式及路线,进化实例,效应1,效应,效应实例,标准解1,标准解,标准解实例,全球专利库,抽象,CAI领域,领域问题,设计领域,转换、匹配,检索、浏览,选出的TRIZ解及工程实例,基于CAI的产品创新设想产生设计场景,123,软件的应用原理,124,提出了激发设计者产生新设想的“未预见的发现（UXD）”观点。该观点被认为是新一代计算机辅助创新设计软件系统开发的基本思想。,125,场景,设计人员的经验,设计问题,问题的领域解,选定的冲突及发明原理,技术进化模式与路线,效应,工程实例,CAI过程,CAI软件,126,127,7、工程实例,案例1：中药滴丸机创新设计,发明专利受理号：200710056906.5,130,工程实例2:破损药片去除装置,131,132,133,134,8结合:TRIZ与技术创新管理大师思想的结合,135,136,137,138,139,140,SunandTan,CIRPConference,2009,UK,141,Casestudy,Awholeevolutionlineofgameconsolesystem.,Sun&Tan,4thIEEEconf.Thailand,2008,142,9行动:如何在企业推进技术创新（如何快速有效的提升企业的自主创新能力）,144,推进企业技术创新内容,技术成熟度预测模式与路线,制定企业技术创新战略,冲突解决理论、效应、标准解,产品（服务）创新、工艺（流程）创新,TRIZ、CAI软件、世界专利库,145,企业推进技术创新三步曲:第一步:建立创新型企业文化第二步:培养创新工程师(团队)第三步:世界级创新理论与方法在企业的推广应用,TRIZ培训过程:阶段1:全体技术人员培训阶段2:骨干培训（培养创新工程师(团队)）阶段3:推广应用,146,美国企业推广应用TRIZ流程,TRIZPropagationStrategiesinSAMSUNGElectronicsCo.Author:QchanJun,Dong-LyoulShin,面向中国企业的技术创新方法推进过程,技术创新方法成果一次转化:面向一个企业或区域的一批企业,按照上述模式所完成的一个全过程。其输出是一批创新工程师（一个创新团队）、一批专利、一批新技术、若干新产品。时间为半年至一年。,TRIZ,C-TRIZ,参考文献:TanRunhua,AnInteractiveTrainingModelofTRIZforEngineersinChina,InternationalJournalofEngineeringEducation,2012(年底发),在区域及企业的推广应用活动,已完成的创新方法推广应用项目简介,黑龙江省创新工程师培训班:2008.7-2009.610家企业河北省创新工程师培训班(第一期):2009.6-2009.1215家企业天津市创新工程师培训班:2009.5-2009.1213家企业中石化沧州炼厂创新工程师培训班:2009.7-2009.12河北省创新工程师第二期培训班(秦皇岛班)2010.2-2010.1030家企业河北省创新工程师第三期培训班(省科学院班)2010.3-2010.1120家企业河南天冠集团创新工程师培训班(国家试点)2010.7-2011.1广东省创新工程师培训班(第一期)2010.8-2011.321家企业秦皇岛天业通联创新团队训练班2010.7-2011.8新奥集团创新团队训练班(国家试点)2010.11-2011.8天津东丽创新工程师培训班2011.4-2011.1020家企业河北省新能源骨干企业2011.6-2012.120家企业三一重工路机公司2011.3-2012-3青海省创新工程师培班2011.1-2012-515家企业洛耐院(河南洛阳)(国家试点)2011.5-2012-6中煤新能源(张煤机)班2011.12.3-2013.3.16河北省高端装备制造业创新工程师培训班2012.3.19-2013.1130家企业广州无线电集团2012.5.3-2013.12唐山轨道车辆(国家试点)2012.5.12-2013.12河北省创新型企业创新工程师培训班2012.7.30-2013.1120家企业,已完成的创新工程师培训班,案例1:技术创新方法成果在广东省的一次推广（时间:2010.8-2011.3）,广州杰赛科技股份有限公司东莞勤上光电股份有限公司深圳市飞亚达(集团)股份有限公司广东生益科技股份有限公司比亚迪股份有限公司广州汽车集团股份有限公司广州无线电集团有限公司东莞市金河田实业有限公司广州机械科学研究院广东威创视讯科技股份有限公司中山大洋电机股份有限公司广东志成冠军集团深圳市吉阳自动化科技有限公司金发科技股份有限公司广东明阳风电产业广东万和新电气股份有限公司广东省生产力促进中心,广东省创新工程师培训班（第一期）企业名单,组织与管理：广东省生产力促进中心培训师资团队：河北工业大学TRIZ团队,面向广东省（区域）的一次转化：本中心负责工程师培养，广东省科技厅负责工程师的组织管理。共选择20家企业的75名学员（工程师），学员年龄构成以中青年为主，包括技术负责人、骨干技术力量。最终完成工程课题并答辩学员54人，申请专利57项，其中发明专利37项。,新型异步电动机创新设计（广东大洋电机提供）,标准解：1.2.2改变已有物质，消除有害作用；利用“虚无物质”代替实物(固定次级问题)。,在此项目投产后预计市场份额将提升6.3个点，每台电机成本降低1.98元，生产效率将提升13.2%；2012年此技术的全线投产产值达142956万元，新增产值24836.80万元，新增利润3023.06万元.,广东省企业应用技术创新方法部分成果,案例2:技术创新方法成果在三一重工的一次推广（2011.3-2012.3）,问题提出,问题分析,问题解决,35名学员完成创新课题35项，并完成了项目答辩，21名学员获得创新工程师二级证书,14名学员获得创新工程师一级证书14个项目申请专利16项,陈维涛课题“一种压路机操纵系统问题的优化”，解决了双钢轮压路机STR130C操纵系统装配复杂及自动起振难以控制的技术难题，每年可为公司节省约15万元费