TRIZ创新思维方法ppt课件

TRIZ创新思维,陈晨曹源卢蔚,目录,一TRIZ法的产生和发展二TRIZ法基本思想和体系三TRIZ法在实践中的应用,一TRIZ法的产生和发展,1.1TRIZ法的诞生1.2TRIZ法的传播1.3TRIZ法的应用和发展1.4TRIZ法在我国的现状,1.1TRIZ法的诞生,发明人：TRIZ法是由前苏联人GenrichAltschuller创建的。从小就有发明思想，14岁时申请过专利。第二次大战期间在专利机构工作，从1946年起因一项成功的专利被安排在海军专利局工作。储备：他分析数以万计的专利，1956年开始提出专利按技术水平可分为5级，1969年提出专利中解决的问题只涉及到39个通用工程参数之间的矛盾，可应用40条发明创新原理中的若干项来解决，等等。诞生：他于1948年写信给斯大林，但因其内容有唯心主义成分被视为异端，被判刑25年流放到西伯利亚。在那里，他有机会接触许多工程师和科学家，又加以深入的思考，渐渐形成了TRIZ的基本格局。,1.2TRIZ法的传播,发展与传播：流放生涯结束后，Altschuller就定居在巴库。他办培训班培训他的学生，效果显著。戈尔巴乔夫时代，对Altschuller的禁令解除。但政府当局发现了这套理论的价值，视为国家财富，不得外传，也不得报道。苏联解体后他的弟子纷纷外出，把TRIZ法带到了德国、以色列和美国，TRIZ法渐渐成为世界风行的一种创新设计方法。现在：后人视Altschuller为“技术系统进化”发现者。有学者把TRIZ译为“萃智”。,1956年1971年，提出技术矛盾和物理矛盾。40条发明创新原理和分离原理。提出技术系统理想化的概念。1969年1979年，提出技术系统进化模式。1959年1985年，提出ARIZ算法。1974年1979年，提出76个标准解。1975年，提出物质-场分析模式。,1.3TRIZ法的应用和发展,TRIZ法迅速在全球传播，在欧洲建有TRIZ协会，即EuropaeischeTRIZAssociation,简称ETRIZ。德国的斯图加特工业大学，卡塞尔工业大学和伊尔玛瑙工业大学都已开设TRIZ法的课程。自动化公司Rockwell在一位TRIZ法咨询师的帮助下成功地把一个刹车系统的零件由12件减为4件，同时造价下降50%。Ford公司从1995年起举办TRIZ法培训，已培养掌握TRIZ法的工程师800人。Ford发动机公司为一种传动轴承探索问题的解决办法，在有载负时，该轴承经常会偏离正常工作位置。应用TRIZ法后产生了28个新的设计方案，其中一种设计很有意思的显示，这种轴承具有很小的热膨胀系数，在较高载荷而产生高温时其优点很明显，载荷越大，轴承的位置越稳定，从而解决了这个难题。在日本，三菱研究所在1998年开办TRIZ法培训班，已有超过2000人接受培训，产生了100多个达到较高水平的创新案例。,1.4TRIZ法在我国的现状,中国政府从建设创新型国家这一宏伟战略目标出发，十分重视TRIZ法的研究、推广和应用工作。科技部、发改委、教育部和中国科协于2008年联合发布国科发财（2008）197号文，文中三次提到要推广和应用TRIZ法。文中提出“针对建设以企业为主体的技术创新体系的重大需求，推进TRIZ等国际先进技术创新方法与中国本土需求融合；推广技术成熟度预测，技术进化模式与路线，冲突解决原理，效应及标准解等TRIZ中成熟方法在企业中的应用；加强技术创新方法知识库建设，研究开发出适应中国企业技术创新发展的理论体系、软件工具和平台。”许多省份根据197文的要求，开展了TRIZ法的培训。中国的一些技术咨询公司最近开出多种形式的TRIZ培训班，收费不菲，但参加者踊跃。近几年，介绍TRIZ法的书籍在我国发展极快，而广大企业对此知之甚少，有必要加强TRIZ法的培训、推广与应用。,二TRIZ法基本思想和体系,TRIZ”一词是俄文“发明问题解决理论”的首字母缩写，英文名称为TheoryofInventiveProblemSolving。自从1946年以来，以G.S.Altschuller为首的专家，经过对250万份专利文献的研究发现，一切技术问题在解决过程中都有一定的模式可循，可对大量好的专利进行分析并将其解决问题的模式抽取出来，为人们进行学习并获得创新发明的能力提供参考。经多年搜集、分析、比较和归纳，这一研究建立了一整套体系化的、实用的发明问题解决方法，这就是所谓的TRIZ法理论。,TRIZ法问题分析工具,1.矛盾冲突分析2.“物质-场”分析3.ARIZ算法4.需求功能分析,基于知识的问题解决工具,1.40条发明创新原理2.76个标准解不改变或仅少量改变已有系统（13种）改变已有系统（23种）系统的传递（6种）检查与测量（17种）简化与改进策略（17种）3.效应知识库,矛盾冲突分析,矛盾事物的矛盾法则，即对立统一的法则，是唯物辩证法的最根本的法则辩证法的主要内容：两种宇宙观；矛盾的普遍性与特殊性；主要矛盾与次要矛盾矛盾的对立统一。,技术矛盾创新原理矛盾矩阵,技术矛盾什么是技术矛盾39个通用技术参数如何定义技术矛盾,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,技术矛盾是两个参数之间的矛盾，改善系统的某一个参数，导致另一个参数的恶化符号表示A+，B-B+，A-,塔科玛大桥20世纪40年代，华盛顿政府准备在塔科玛市建造一座跨海峡大桥,39个通用参数,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,1.运动物体的重量2.静止物体的重量3.运动物体的长度4.静止物体的长度5.运动物体的面积6.静止物体的面积7.运动物体的体积8.静止物体的体积9.速度10.力11.应力或压力12.形状13.结构稳定性,27.可靠性28.测试精度29.制造精度30.物体外部有害因素作用的敏感性31.物体产生的有害因素32.可制造性33.可操作性34.可维修性35.适应性及多用性36.装置的复杂性37.监控与测试的困难程度38.自动化程度39.生产率,14.强度15.运动物体作用时间16.静止物体作用时间17.温度18.光照度19.运动物体的能耗20.静止物体的能耗21.功率22.能量损失23.物质损失24.信息损失25.时间损失26.物质或事物的数量,实列,桌子,定义技术矛盾的步骤,Step1：问题是什么？在因果分析链中找到问题入手点Step2：现在有什么解决办法？目前的解决方法，改进了什么参数Step3：上述的方法有什么缺点？此方法导致什么参数恶化,定义技术矛盾实列,2003年底，日本曾利用H2A火箭6号机发射一颗多功能卫星，但遭到失败,Step1：问题是什么？火箭的需要上升力Step2：现有解决方法是什么？采用高温高压空气提供升力Step3：上述方法的缺点？使喷嘴变形改善：力恶化：形状,40个创新原理,创新原理分类,提高系统效率：10、14、15、17、18、19、20、28、29、35、36、37、40消除有害作用：2、9、11、21、22、32、33343839易于操作和控制：12、13、16、23、24、25、26、27提高系统协调性：1、3、4、5、6、7、8、30、31,原理17一维变多维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,一维变多维原理的要点目的：分析一个系统，从利用空间和新特征来寻找增值机会几何结构：方向的改变：垂直-水平、水平-对角、水平-垂直维度的改变：线-面-体自由度改变：增加新的有影响的特性与/或参数，考虑附加变量、新的相互作用和场等等,矛盾矩阵,实例：火箭发动机喷嘴,技术矛盾改善：力恶化：形状,应用创新原理10、预先作用原理什么功能我们在用的时候不能完成，需要预先准备呢？35、物理或化学参数变化原理改变什么参数？有什么好处？40、复合材料原理需要什么样的材料？火箭发动机喷嘴34、抛弃或再生原理什么东西是用过就可以不要的？什么东西是需要循环使用的？,三TRIZ在实践中的应用,菜笼子设计,一确定待设计系统的主要功能提高菜笼子的实用性能使菜笼子的摆放空间缩小,二最终理想解的确定第一步：设计的最终目的是什么？便于菜笼子的摆放第二步：理想解是什么？通过支架的连接使菜笼子摆放第三步：达到理想解的障碍是什么？怎样合理连接支架并固定使菜笼子易于收缩,三矛盾定义及确定创新原理1对技术系统中的问题进行描述(1):原有的菜笼子过于单一，不便于摆放占据空间（2）：支架的连接（3）：支架材料的选用（4）：导向性的控制2分析此问题属于技术矛盾还是物理矛盾,技术矛盾A）：将技术矛盾抽象成TRIZ中的通用参数;静止物体的重量，形状，结构稳定性B）：利用矛盾矩阵表查找推荐的创新原理。,推荐创新原理说明；（1）：抽取原理（8）：静止物体的体积原理（10）：力的原理（13）：反向作用原理（26）：物质的数量原理（27）：可靠性原理（35）：物理或化学参数改变原理,分析推荐创新原理的可行性，确定最终的创新原理抽取原理：因本次创新主要利用的是固定支架，无需抽取静止物体原理：一维变多维力的原理：是集中力分散反向作用原理：不需要。物理或化学参数改变原理：增强柔性，但是稳定性降低。由分析得知：可以采用静止物体原理，力的原理，物理或化学参数改变原理。,根据创新原理给出可能的几种方案1把原有的塑料菜笼子变成用纱网制作。再用支架把纱网支撑起来就像雨伞一样可以收缩也便于摆放,五确定最理想的解决方案，并说明理由说明：此菜笼子把以前的一维变多维，变成可收缩的，是菜笼子简单易于摆放。且纱网是可以经常洗换，卫生又干净。,物场分析,物场模型的产生,Altshuller通过对功能的研究，发现并总结出以下三条定律：1.所有的功能都可以分解为3个基本元素，执行体、接受体、场（相互间的作用）；2.一个存在的功能必定由这3个基本元素组成（必要条件）;3.将相互作用的3个基本元素进行有机的组合形成一个功能（非充分条件）。,最基本的物场模型,最基本的物场模型S物质：任何东西F场：物质间的相互作用S2工具（作用发出者）S1作用对象（作用承受者）物场：最小的具有工作能力的可控技术模型,F,s2,S1,“物-场”模型的基本概念,物质（Substance）:一切物体，如水、空气、人等系统的层级性单元素螺钉、别针、杯子复杂系统汽车、太空船、大型计算机状态的多样性典型的物理状态气体液体和固体真空等离子体、中间态和化合态气溶胶、液溶胶、固溶胶、泡沫、粉末、凝胶体、多孔物质材料的特殊性热性质、电性质、磁性质、光学性质,“物-场”模型的基本概念,场(Field)：两个物质之间的相互作用。如：磁场、电场、热场等。基本物理场重力场、电磁场、强作用场、弱作用场其它的相互作用机械场声场热场化学场电场磁场电磁场放射场、生物场、嗅觉场,物-场模型的符号系统,物质（Substance）：S：S1、S2、S3场（Field）：F：F1、F2、F3关系符号,模型一需要的效果没产生，缺少原件模型二模型三个原件都在，但效果不足模型三模型三个元件都在，但产生有害效果,标准解法体系(76),标准解法体系(76),Class1:物场模型的构建与毁坏-（2个子级，13个标准解）Class2:增强物场模型-（4个子级，23个标准解）Class3:向超系统或微级系统跃迁-（2个子级，6个标准解）Class4:检测和测量问题-（5个子级，17个标准解）Class5:标准解法的应用标准-（5个子级，17个标准解）,CLASS1物场模型的构建与破坏,1.1物场模型的构建1.1.1构建物场模型初始状态：现有的系统不完整，已有的对象无法实现需要的变化或功能约束条件：没有任何引入新物质或场的限制解法：引入缺失的元素，构建完整的物场模型来解决1.1.2内部复杂的物场模型初始状态:现有的系统完整，但是已有的对象无法实现需要的变化或功能约束条件：对引入物质和场没有限制解法：永久或临时向物质内部引入添加物,1.2物场模型的破坏1.2.1便宜和廉价的物质1.2.2S1或S2的变形1.2.3超系统的物质1.2.4引入F2抵消有害作用,Class2:增强物场模型,2.1转变为复杂物场模型2.2增强物场模型2.3通过频率协调来增强2.4铁磁场模型,Class3:向超系统或微级系统跃迁,3.1向超系统跃迁3.1.1向双系统/多系统转化3.1.2增大系统间的差异3.1.4双系统和多系统的简化3.1.5整体与局部具有相反的性质3.2向微观级系统跃迁,Class4:检测和测量问题,4.1间接测量4.2建立测量的物场模型,Class5:标准解法的应用标准,5.1引入物质5.2引入场5.3相变5.4应用物理效应现象的特性55根据实验的标准解法,物场分析实例,油烟机产品创新设计图是一种欧式吸油烟机的结构示意图，油烟由风机提供的离心力经油网吸进来，从上面的排烟管排出去。风机部分是吸油烟机的核心部件，决定吸油烟机的风量、风压、工作效率等整体性能，同时油烟气体在风机高速运转过程中产生空气动力噪声，使人感到不适。现应用物质-场模型分析法分析并求解该问题。,总功能定义定义油烟机的总功能为“吸走油烟”。5.2功能分解油烟机的总功能可以分解为“过滤油烟”，“吸入油烟”，“排出油烟”三个分功能，其中主要功能是“吸排油烟”。在“吸排油烟”的物质-场模型中，S=油烟，S=风机，F=机械能，用符号系统表示该功能模型该模型表明，在完成有用功能“吸排油烟”的同时，又产生了有害功能“振动噪声”。,标准解分析在TRIZ的76个标准解中选择适用于该特定问题的标准解，由于此问题中同时存在有用及有害功能，可应用第一类标准解的1.2“消除或抵消有害作用”来解决问题。结合吸油烟机实际结构特点，可以选择标准解1.2.2（NO.10）和1.2.3（NO.11）。标准解1.2.2（NO.10）：当前设计中同时存在有用和有害作用，但是不能添加新的物质。通过修改S或S消除有害作用。标准解1.2.3（NO.11）：有害作用是由一个场引起的，引入要素S吸收有害效应。,解决方案根据上述两个标准解，分别得到如下两种改进方案：方案1：修改S=风机。吸油烟机用风机为多翼离心风机，也叫鼠笼式离心风机，主要包括集流器、叶轮、蜗壳三大部件。集流器的作用是保证气流均匀的进入叶轮进口截面，以降低流动损失和提高叶轮的效率。气流由集流器进入叶轮时，在集流器背部形成一个涡流区，进口物流区域往往影响到叶轮中前盘附近气流的流动状况，对风机性能的影响不容忽视。集流器的结构型式、位置型式都会对风机性能有很大影响。多翼叶轮时风机中是旋转部件，对风机中能量的传递起着主要作用。由于多翼叶轮相对宽度较大，使得在叶轮进口处气流沿轴向分布不均匀，易形成大涡流区，是风机损失以及噪声的一个主要来源。叶轮的结构参数主要有出口安放角、进口安放角、叶片数、翼型、叶轮宽度等。蜗壳是离心式风机中的一个重要部件，它起着导流与扩压的作用，蜗壳的形状直接影响内部气体的流动性能，对多翼离心风机的效率、噪声有着重要的意义。其中的蜗舌部分是整个蜗壳设计中的重点，蜗舌的形状是影响风机噪声的重要因素，包括蜗舌的圆弧半径、蜗舌包角以及蜗舌间隙等设计参数。,方案2：引入S=消声装置或吸声材料。在风机的进出口处或排烟管内加装消声装置或吸声材料。如蜗舌消声器、1/4波长共振器、Helmholtz消声器、微穿孔板消声器等。,方案评价上述两种设计方案均有其特点，可以从可靠性、结构复杂性、可实现难易程度几个评价指标综合比较，以确定最优设计方案。方案1：改进风机结构属于对振动噪声进行主动控制，从根本上降低振动噪声，成本相对较高，但一劳永逸，效果好。方案2：引入消声装置或吸声材料属于对振动噪声进行被动控制，成本相对较低，但可靠性差。作为产品设计人员，应该考虑从根本上解决问题，因此认为方案1为最终设计方案。再根据具体的分析计算，优化影响风机性能各设计参数，得到最终的改进吸油烟机产品。,ARIZ算法,ARIZ简介ARIZ流程实例分析,ARIZ简介,ARIZ通过一系列的步骤和顺序，依次应用TRIZ的各个工具，分析和解决问题的方法ARIZ的每一步都给出了确定的描述方式和模板使用ARIZ时，记录下解决过程中产生的所有想法和思路ARIZ适于解决至少经过了80小时分析而未解决的问题ARIZ是一种思考的工具，而不能替代思考Altshuller,ARIZ流程,1.分析现有问题2.分析问题模型3.定义理想化的最终结果和物理矛盾4.调用物场资源5.运用信息库6.改变或替换问题7.分析已得到的方案8.应用已有的方案9.分析问题解决的整体流程,分析现有问题,目的：将最初模糊的问题精确描述，并建立起清晰的简化的问题模型1.1描述最小问题12定义矛盾组件对1.3画出技术矛盾示意图1.4选取主要的技术矛盾1.5激化矛盾1.6引入X元件1.7应用标准解,分析问题模型,目的：分析已有的资源定义操作区域定义操作时间寻找物场资源,定义理想化的最终结果（IFR）和物理矛盾,目的：描述IFR，并确定妨碍达到IFR的物理矛盾不是每次都能达到IFR，但是IFR能给我们指明更好答案的方向3.1描述理想化的最终结果1（IFR1）3.2强化IFR13.3描述宏观的物理矛盾3.4描述微观的物理矛盾3.5描述理想化的最终结果（IFR2）3.6运用标准解,调用物场资源,目的：增加可用SFR数量，例如派生的资源继续寻找解决方案4.1运用小人法4.2运用IFR法4.3运用物质跟物质组合后的资源4.4运用虚空或虚空与物质的组合4.5运用派生资源4.6运用电场4.7运用场和对场敏感的物质,5.运用信息库,目的：运用TRIZ知识库，寻找解决问题的直接方法Step5.1运用标准解Step5.2运用类似问题的方案Step53运用分离方法解决物理矛盾Step5.4运用自然现象或效应解决物理矛盾,6.改变或替换问题,目的：解决复杂问题的过程就是不断修正问题描述的过程Step6.1如果问题已解决，将技术方案转换为一个实际方案Step6.2如果问题没有解决，看是否Step1.1问题没有被彻底地分解若没有，将问题分解为几个子问题Step6.3如果问题仍未解决，将Step1.4中的问题定义为技术矛盾的另一方面Step6.4如果问题仍未解决，回到Step1.1，重新定义最小问题,7.分析已得到的方案,目的：检查得到方案的质量Step7.1检查得到的方案Step7.2初步评价得到的方案Step7.3通过专利搜索检查方案的新颖性Step7.4预估应用方案时产生的子问题,8.应用已有的方案,目的：尽可能多地运用得到的解决方案，增加其价值Step8.1确定已改变系统的超系统应如何改变Step8.2检查已改变的系统或超系统是否能以一种新的方式应用Step8.3应用已得到的解决方案解决其它问题,9.分析问题解决的整体流程,目的：ARIZ解决每一个问题都能挖掘人的创新潜能，但是要善于总结、分析、提高Step9.1将问题解决的实际流程和ARIZ的理论流程做对比若有偏差，需说明Step9.2将得到的解决方案与TRIZ知识库做对比若知识库中没有该解决方案，需将其加入到知识库中,系统功能分析,系统思考系统思维：是把研究对象作为系统，从系统的部分与部分、系统与环境的相互联系、相互作用中综合地考察研究对象的思维过程。系统方法：是将事物当作一个整体系统来研究，分析系统各组成部分之间、组成部分与系统之间的有机联系及系统