TRIZ发明创新理论及应用

1、1. 世界范围内的TRIZ效应TRIZTRIZ在世界在世界500强企业和跨国公司得到广泛应用强企业和跨国公司得到广泛应用 1. 世界范围内的TRIZ效应船舶系统工程部等702 , 710，712， 713 ，715等研究所中航601等研究所203等研究所 1. 世界范围内的TRIZ效应几个典型案例福特汽车公司 福特汽车公司：运用TRIZ，得到了28个对“汽车的推力轴承在大负荷时会出现偏移”这一技术难题的解决方案。其中最吸引人的方案是：利用低膨胀系数的材料制造轴承。1. 世界范围内的TRIZ效应几个典型案例波音公司 2001年，波音邀请25名前苏联TRIZ专家对波音450名工程师进行了2周的培训

2、和讨论，获得了重要的技术创新启示，解决了大量的技术难题。其直接结果：战胜空客，赢得15亿美元的空中加油机订单。1. 世界范围内的TRIZ效应 三星公司三星公司以以TRIZ为核为核心，在水原心，在水原市建立市建立 “价价值创新计划值创新计划”中心。并将中心。并将TRIZ应用于应用于技术问题解技术问题解决、产品进决、产品进化预测、专化预测、专利对抗和构利对抗和构建企业文化建企业文化等四个方面。等四个方面。几个典型案例韩国三星 1. 世界范围内的TRIZ效应 目前，TRIZ不仅在工程技术领域发挥着巨大作用，成为企业创新的利器，而且已经在自然科学、社会科学、管理科学、生物科学等多领域得到了应用。1.

3、世界范围内的TRIZ效应 TRIZ的荣誉 超级发明术 20世纪最伟大的发明 前苏联对世界影响最大的三大发明之一2.TRIZ理论简介 何为TRIZ TRIZ的理论体系（谋+略+技巧+套路） TRIZ解决问题的方法和流程 TRIZ解决问题的范围 技术矛盾与创新原理 物场模型与标准解法简介 TRIZ的预测工具S曲线和技术系统进化法则2.TRIZ理论简介2.1 何为TRIZ TRIZ的名称由来：的名称由来： TRIZ发明问题解决理论，是原俄文字母的缩发明问题解决理论，是原俄文字母的缩写，并按写，并按ISO/R9-1968E规定，转换成拉丁文的首字规定，转换成拉丁文的首字母缩写母缩写 Teoriya R

4、esheniya Izobretatelskikh Zadatch2.TRIZ理论简介2.1何为TRIZ 上世纪40年代，前苏联科学家阿奇舒勒带领他的团队开始了一项伟大的研究，希望找到发明创造的方法。在研究了250万份发明专利后，得出一个惊人的结论：人们解决技术问题的方法很多是重复的。阿奇舒勒一共总结出40种最常用的方法，并起名为40个创新原理。根里奇根里奇阿奇舒勒阿奇舒勒G. S. Altshuller （19261998 ）1945 迅速去除青椒籽和蒂的发明1950 迅速剥除松子、葵花籽和花生的壳的发明1972 使钻石沿内部原有的微裂纹分割的发明1979 船用发动机冷却水过滤器的快速清洁系

5、统。 2.TRIZ理论简介2.1何为TRIZ通过对大量专利的分析，阿奇舒勒得出了以下三条发现：通过对大量专利的分析，阿奇舒勒得出了以下三条发现：1. 类似的问题与解在不同的工业及科学领域交替出现。 创新的规律性2. 技术系统进化的模式在不同的工程及科学领域交替出现。 他山之石，可以攻玉3. 创新所依据的科学原理往往属于其他领域。 拓宽思路、打破思维定势 以上三条即为以上三条即为TRIZTRIZ的核心思想的核心思想2.TRIZ理论简介2.1何为TRIZ2.TRIZ理论简介2.2 TRIZ的理论体系 谋略技巧方法2.TRIZ理论简介2.2 TRIZ的理论体系 谋略技巧方法TRIZ的创造性思维：的创

6、造性思维：系统思维多屏幕法、智能小人法、金鱼法、尺度-时间-成本算子2.TRIZ理论简介2.3 TRIZ解决问题的方法和流程效效 应应 知知 识识 库库矛盾矩阵矛盾矩阵76个发明问题个发明问题标准解法标准解法发明问题解决程序发明问题解决程序(ARIZ)理想化理想化 技术系统进化法则技术系统进化法则需求功能需求功能/资源分析及矛盾定义资源分析及矛盾定义物场模型物场模型39个通用工程参数个通用工程参数分离原理分离原理选择和描述问题选择和描述问题40个个发明原理发明原理发明问题发明问题最终解决最终解决方案方案2.TRIZ理论简介2.3 TRIZ解决问题的方法和流程2.TRIZ理论简介2.4 TRIZ

7、解决问题的范围 (1) TRIZ通常不解决技术领域以外的问题；通常不解决技术领域以外的问题；(2) TRIZ不解决技术领域中的不解决技术领域中的5级发明问题，最适于解决级发明问题，最适于解决2-4级的发明问题；级的发明问题；(3) TRIZ不解决原始不解决原始(从无到有从无到有)发明问题；发明问题；(4) TRIZ不解决与技术规律无关的思维问题（只讲心理活动而与技术规律不解决与技术规律无关的思维问题（只讲心理活动而与技术规律 无关的问题无关的问题（头脑风暴）（头脑风暴）。）。补充知识：在补充知识：在TRIZ理论中，阿奇舒勒将发明划分为理论中，阿奇舒勒将发明划分为5个等级个等级发明的等级发明的等

8、级创新的程度创新的程度比例比例举例举例一级明确的结果32%水杯，使用隔热层减少热量损失二级少量的改进45%带盖子的水杯（改进一个组件），737发动机的不对称设计三级根本的改进18%保温杯（改进几个组件，增加功能），鼠标，圆珠笔四级全新的概念4 %内燃机、集成电路五级重大的发现1%晶体管、电话、飞机、PC（自然界从未有过的东西）2.TRIZ理论简介2.5 技术冲突(矛盾)与创新原理 (1) 39个通用工程参数与技术冲突个通用工程参数与技术冲突(2) 40个发明原理个发明原理(3) 阿奇舒勒矛盾矩阵表阿奇舒勒矛盾矩阵表(4) 运用创新原理解决技术矛盾实例运用创新原理解决技术矛盾实例39个通用技术参

9、数:用来描述技术系统中出现的绝大部分技术冲突的物理参数、数学参数和概括性参数序号序号名称名称序号序号名称名称序号序号名称名称1运动物体的重量运动物体的重量14强度强度27可靠性可靠性2静止物体的重量静止物体的重量15运动物体作用时间运动物体作用时间28测试精度测试精度3运动物体的长度运动物体的长度16静止物体作用时间静止物体作用时间29制造精度制造精度4静止物体的长度静止物体的长度17温度温度30 物体外部有害因素作用的敏感性物体外部有害因素作用的敏感性5运动物体的面积运动物体的面积18光照度光照度31物体产生的有害因素物体产生的有害因素6静止物体的面积静止物体的面积19运动物体的能量运动物体

10、的能量32可制造性可制造性7运动物体的体积运动物体的体积20静止物体的能量静止物体的能量33可操作性可操作性8静止物体的体积静止物体的体积21功率功率34可维修性可维修性9速度速度22能量损失能量损失35适应性及通用性适应性及通用性10力力23物质损失物质损失36装置的复杂性装置的复杂性11应力或压力应力或压力24信息损失信息损失37监控与测试的困难程度监控与测试的困难程度12形状形状25时间损失时间损失38自动化程度自动化程度13结构的稳定性结构的稳定性26物质或事物的数量物质或事物的数量39生产率生产率39个通用技术参数的属性分类长度、面积、体积、形状长度、面积、体积、形状重量、速度、力、

11、应力重量、速度、力、应力/ 压强、温度、光照压强、温度、光照度度作用于物体的有害因素、物体产生的有害因素作用于物体的有害因素、物体产生的有害因素物体的能量消耗、功率物体的能量消耗、功率操作时间、可靠性、强度、适用性和通用性、可操作时间、可靠性、强度、适用性和通用性、可制造性、可操作性、制造性、可操作性、 可维护性、制造精度、设计复杂性、自可维护性、制造精度、设计复杂性、自动化程度、生产率、对象的稳定性动化程度、生产率、对象的稳定性测量的必要性、测量精度测量的必要性、测量精度能量损失、物质损失、信息损失、时间损失能量损失、物质损失、信息损失、时间损失冲突冲突:为了技术系统的某个参数，导致该技术系

12、统的另一个参数两个参数之间的冲突两个参数之间的冲突:改善改善A参数参数，导致B参数发生恶化参数发生恶化。2. TRIZ理论简介2.5 技术冲突(矛盾)与创新原理01 分割原理分割原理02 抽出原理抽出原理03 局部特性原理局部特性原理04 不对称原理不对称原理05 合并原理合并原理06 多功能原理多功能原理07 嵌套原理嵌套原理08 质量补偿原理质量补偿原理09 预先反作用原理预先反作用原理10 预先作用原理预先作用原理11 预置防范原理预置防范原理12 等势原理等势原理13 反向作用原理反向作用原理14 曲面化原理曲面化原理15 动态化原理动态化原理16 不足或过度作用原理不足或过度作用原理

13、17 多维化原理多维化原理18 振动原理振动原理19 周期性作用原理周期性作用原理20 有效持续作用原理有效持续作用原理21 快速作用原理快速作用原理22 变害为益原理变害为益原理23 反馈原理反馈原理24 中介物原理中介物原理25 自助原理自助原理26 复制原理复制原理27 一次性用品替代原理一次性用品替代原理28 替换机械系统原理替换机械系统原理29 气压或液压结构替代原理气压或液压结构替代原理30 柔性壳体或薄膜结构原理柔性壳体或薄膜结构原理31 多孔材料原理多孔材料原理32 变换颜色原理变换颜色原理33 同质性原理同质性原理34 自弃与修复原理自弃与修复原理35 改变参数原理改变参数原

14、理36 相变原理相变原理37 热膨胀原理热膨胀原理38 强氧化作用原理强氧化作用原理39 惰性环境原理惰性环境原理40 复合材料原理复合材料原理40个发明原理个发明原理 用有限的用有限的40条原理来解决无限的技术冲突问题条原理来解决无限的技术冲突问题原理举例：分割原理（1） 分割物体为独立的零件 分割物体成为组合式的物件 增加物体分割的程度 例：组合式家具、小包装的饼干、木制折尺、百叶窗。分割原理将卡车分成牵引车头和拖车将卡车分成牵引车头和拖车组合家具组合家具百叶窗百叶窗拉圾桶拉圾桶活动房屋活动房屋 将物体分割成相互独立的部分将物体分割成相互独立的部分 使物体成为可组合的（易于拆卸和组装）的部

15、分使物体成为可组合的（易于拆卸和组装）的部分 提高物体的分割程度或分散提高物体的分割程度或分散分割原理举例：组合式挖掘爪挖掘爪的磨损速度不一，更换成本增加。组合式挖掘爪可以个别更换。分割原理举例：浮法玻璃玻璃批量生产线上的辊轴传输线玻璃批量生产线上的辊轴传输线用盛满熔化锡的槽子来替代用盛满熔化锡的槽子来替代熔化锡熔化锡玻璃玻璃拆卸拆卸原理举例：动态化原理（15） 将一个静止的物体变为运动的物体； 将一个结构刚性的物体变为柔性物体； 使系统具有自动调节的特性。 例：带铰接的超常公交车（使得公交车的长度可以达到25米，乘客可以达到300人）；加了万向轮的椅子；活动扳手；人造卫星上的天线（形状记忆合

16、金）；原理举例：曲面化原理(14) 以曲线取代线性零件，以曲面取代平面，以球体取代立方体 使用滾筒、球、螺旋 以旋转运动取代线性运动，利用离心力 例：滑鼠用球状结构将平面动作转换成向量曲面化原理的应用比萨盒的设计如何使比萨盒既保温又可以保证比萨的口感拱形底增加强度和隔热。不仅可以使比萨盒密封从而保温，而且由于蒸馏水聚集到盒底避免了影响口感。系统恶化的特性系统恶化的特性( (参数参数) )系统改善系统改善的特性的特性(参数参数)运动物体质量运动物体质量 静止物体质量静止物体质量 运动物体尺寸运动物体尺寸 速度速度 运动运动物体物体质量质量 静止静止物体物体质量质量 运动运动物体物体尺寸尺寸速度速

17、度运动运动物体物体使用使用能量能量制造制造精度精度案例案例1波音飞机发动机整流罩的改造波音飞机发动机整流罩的改造：为了采用功率更大的引擎，需要有更多的空气进为了采用功率更大的引擎，需要有更多的空气进入引擎，必须使引擎整流罩的直径增大，但与地面的距入引擎，必须使引擎整流罩的直径增大，但与地面的距离减小了，严重地影响了飞机的安全离减小了，严重地影响了飞机的安全：“运动物体的面积运动物体的面积”(希望希望的技术特性的技术特性)和和“运动物体的尺寸运动物体的尺寸”(的技术特性的技术特性)是该系统中发是该系统中发生冲突的两个参数。生冲突的两个参数。整流罩整流罩整流罩整流罩案例案例1波音飞机发动机整流罩的

18、改造波音飞机发动机整流罩的改造3939个通用技术参数个通用技术参数3939个个通通用用技技术术参参数数创创新新原原理理原理14 - 曲面化原理 原理15 - 动态化原理原理18 - 振动原理原理 4 - 不对称原理 应用创新原理应用创新原理4，将整，将整流罩改为不对称形状流罩改为不对称形状案例案例1波音飞机发动机整流罩的改造波音飞机发动机整流罩的改造1.以曲线取代线性以曲线取代线性零件零件，以曲面取代平面，以曲面取代平面，以球体取代立方体以球体取代立方体2.使用滾筒、球、螺旋使用滾筒、球、螺旋3.以旋转运动取代线性运动，利用离心力以旋转运动取代线性运动，利用离心力1.以非对称形式替代对称形式以

19、非对称形式替代对称形式2.如果对象已经是非对称，增加其非对称得如果对象已经是非对称，增加其非对称得程度程度案例案例2纺织工艺流程的改进纺织工艺流程的改进 问题描述：问题描述：纺织印涂工艺过程中，织物要经过印涂辊进行印涂。通过特殊的涂敷过程使布料表面产生涂层，因而不再用浸泡织物的方法来产生涂层。系统存在的技术矛盾有：在这个操作中，机器的速度提高了，但是涂层的重量减轻了。我们需要的是一种方法来使我们增加涂敷速度的同时提供足够的涂层重量。案例案例2纺织工艺流程的改进纺织工艺流程的改进 解决思路和关键步骤：解决思路和关键步骤： 在生产过程中，我们要求涂敷部件应能完成这样的操作：增加涂敷速度的同时使织物

20、有足够厚的涂层。 我们利用技术矛盾矩阵来尝试解决上面提出的问题：矩阵表中，使系统提高的技术特性是：速度；矩阵表中，使系统恶化的技术特性是（矛盾的特性）：可靠性。 案例案例2纺织工艺流程的改进纺织工艺流程的改进 系统恶化的特性系统恶化的特性( (参数参数) )系统改善系统改善的特性的特性(参数参数)运动物体质量运动物体质量 速度速度 运动运动物体物体质量质量 可靠可靠性性2711,3527,28案例案例2纺织工艺流程的改进纺织工艺流程的改进 11#创新原理：预先防范原理 建议：改进过程中，通过事先使用某些对策，来增加物体的可靠性。 解决方向：改变织物的物理特性或涂敷物的物理特性，增加相互间的吸附

21、能力。 提出的解决方案：提出的解决方案： 对织物进行化学处理：添加某种化学物质来改进织物的湿面特性，织物增加了对涂敷物的吸附能力，这样就能保证织物在涂敷速度增加的同时吸附上更多的涂敷物。 对涂敷物进行化学处理：添加某种化学物质，使涂敷物的粘性增加，更利于涂敷物在织物的表面吸附。案例案例2纺织工艺流程的改进纺织工艺流程的改进 35#创新原理：状态和参数变化原理 建议：改变物体的各种状态参数，如改变物体的密度，弹性程度或温度等。 解决方向：改变织物的组成或改变涂敷物的物理特性。 提出的解决方案：提出的解决方案： 在织物的涂敷过程之前，可应用预热方法使织物在涂敷过程中吸收涂敷物。预热方法有利于织物的

22、干燥，也有利于涂敷物的吸收。加热涂敷物之后，涂敷物的粘度会降低，从而优化了涂敷物的流体特性，更利于涂敷物从涂敷部件转移到织物上。案例案例2纺织工艺流程的改进纺织工艺流程的改进 28#创新原理：替换机械系统原理 建议：用一个光学系统，声学系统或气味的系统来代替机械系统，即更换物质场。 解决方向：改变或改善系统的作用场。 提出的解决方案：提出的解决方案： 当压力一定时，如果使用一个更软一点更富有弹性的橡皮辊，橡皮辊和印辊之间的接触面积将增加。这将增加织物吸附涂敷物的滞留时间。印辊得到的机械压力来自捏合辊，捏合辊也可用一个充气辊来代替，充气辊是中空的辊，可通过中间充气或放气来增加辊的硬度。 案例案例

23、2纺织工艺流程的改进纺织工艺流程的改进最终解决方案：最终解决方案： 通过理论上的分析,我们利用创新原理28，最终解决了问题，即：使用更软一点的辊，涂层重量大大增加了，涂敷速度就可以在一定范围内增加。根据研究结果，改变原来的硬度为90(邵氏硬度)的橡皮辊，取而代之的是硬度为60(邵氏硬度)软一点的橡皮辊。期望总涂层重量为大约2.50 oz./yd2（盎司/平方码）。以前以30 yds./min（码/分钟）速度运行涂层重量大约2.35 oz./yd2（盎司/平方码）。改变辊的硬度后，取得了非常满意的效果，问题得到了有效的解决。2. TRIZ理论简介2.6 物场模型与标准解法简介 技术系统的目的是执

24、行” 功能”。它的基本组成包括两个物质(S1,S2)和它们之间的作用力，称为场(F)。场是产生作用力的一种能量。技术系统的功能模型可以用一个完整的物场三角形来表示。物质物质是指工程系统中包含的任意复杂级别的体对象是指工程系统中包含的任意复杂级别的体对象 材料：材料：基料、辅料基料、辅料 工具：工具：流水线、设备、部件（组件）零件流水线、设备、部件（组件）零件 环境、人环境、人 ：物场模型所在的周围环境物场模型所在的周围环境场场是指工程系统中物质之间的相互作用是指工程系统中物质之间的相互作用 基本物理场：基本物理场：重力场、电场、磁场、热场重力场、电场、磁场、热场 其它的作用场：其它的作用场：机

25、械场、风场、化学场、放射场、机械场、风场、化学场、放射场、 生物场、声场、嗅觉场、生物场、声场、嗅觉场、 物场模型物场模型是指工程系统中任意子系统以物质和场的形式，揭示系统的功是指工程系统中任意子系统以物质和场的形式，揭示系统的功能机制，描述系统中不同元素间发生能机制，描述系统中不同元素间发生、和和的相互的相互作用（行为）的模型。作用（行为）的模型。FS2S1榔头榔头(功能载体功能载体) 钉子钉子(功能作用体功能作用体) 2. TRIZ理论简介2.6 物场模型与标准解法简介FS1S2狗狗 猎人猎人声音不足声音不足S1FS3S2狗狗 狗狗2 猎人猎人F2. TRIZ理论简介2.6 物场模型与标准

26、解法简介S1S2F1压缩空气压缩空气和钢珠和钢珠管壁管壁S2S2钢珠钢珠S1S1S1S2F1 F2 压缩空气压缩空气和钢珠和钢珠电磁铁电磁铁F2F2钢珠钢珠S1S1管壁管壁S2S2给钢丸发送机弯管强烈磨给钢丸发送机弯管强烈磨损区添加保护层电磁铁损区添加保护层电磁铁F22. TRIZ理论简介2.6 物场模型与标准解法简介韩国浦项：TRIZ在钢铁生产中的应用 韩国浦项技术研究实验室J.E.Cho博士在2005年应用TRIZ理论来解决厚板生产中的氧化铁皮问题。下面简要介绍一下这个问题的TRIZ解决过程。韩国浦项：TRIZ在钢铁生产中的应用问题描述问题描述： 由于宽厚板工艺要求，经常出现钢板在粗轧和精

27、轧之间辊道上来回摆动的现象。由于钢板“上下表面”热量散失速度不同，使得钢板上下表面出现较大的温差，从而导致钢板在经过ACC（快速冷却系统）之后出现板形问题。经过调查分析，表面氧化铁皮厚度是产生钢板上下表面温差的主要原因，同时氧化铁皮厚度不均匀和辊道冷却水的使用有很大关系。弯曲的钢板问题描述: 需求: 钢板的上部和下部的温度差维持在20C 以内 目前: 温度差 50C 钢板厚度:4060mm钢板上部和下部的温度差引起钢板弯曲.韩国浦项：TRIZ在钢铁生产中的应用问题分析：问题分析： 根据TRIZ理论，这个问题可以形成一个物场模型，即由钢板、辊道和冷却水组成的系统，三者分别通过力学模型、温度模型和化学模型建立相互之间的联系。该系统主要功能是水冷却辊道、辊道搬运钢板，有害功能是水会产生氧化铁皮、钢板保持氧化铁皮。主要功能和有害功能是相互矛盾的，即如果增强水的冷却效果，势必会增加钢板上下表面氧化铁皮厚度差，如果为了降低氧化铁皮厚度差要减少水量，就导致辊道冷却效果下降，从而产生辊道不转等设备故障。工艺流程钢板:以温度差(TB)的变形率 (maxG1_M) 钢板和上部和下部之间scale(腐蚀物等物质)的厚度差冷却水的有无状态下的钢板的形态韩国浦项：TRIZ在钢铁生产中的应用问题解决：问题解决： 通过TRIZ理