TRIZ创新方法解析课件

1、创造创新方略李亚兵第1页，共90页。第一部分创造学基础、第2页，共90页。一、创造学中的一些基本术语 1、创造和创新（1）创造的定义：创造主体综合各方面的信息，形成一定目标，进而控制和调节客体，产生前所未有的新成果的活动过程。（2）创新的定义:运用知识或相关信息创造和引进某种有用的新事物的过程，界于技术和经济两个领域之间。3第3页，共90页。创造创造创新创新创新 创造创造即创新创造 创新 （3）创造和创新的关系：等同说本质不同说两种包含说交叉说4第4页，共90页。创新酝酿创新成熟创新成长创新突破创新衰退 动态交叉说模型浩瀚的创造大海5第5页，共90页。2、科学发现和技术发明科学发现：探索尚未被

2、人们发现各种事物的现象和规律，揭示事物的客观存在（如牛顿定律）技术发明：利用自然科学的规律，在技术领域创造产生具有新颖性、独创性和实用性的技术成果，并能够获得专利权 6第6页，共90页。3、技术创新 （1）技术创新在科技活动过程中的作用：技术创新是科技活动过程中的一个特殊阶段，是技术与经济之间的中介环节，是企业对发明成果进行开发并最后通过销售而创造超额利润的过程。 科技领域 技术领域技术经济领域社会经济领域科学发现技术创新技术发明批量生产技术扩散、科技活动过程示意图7第7页，共90页。（2）产品创新和工艺创新产品创新：指在技术变化基础上的产品商业化。产品创新过程是一个提出新概念、设计新方案、生

3、产和销售新产品的过程。产品创新侧重于劳动对象。工艺创新：是指商品生产技术上的重大变革。包括新工艺、新设备及新的经营管理和组织方法的创新。 工艺创新侧重于劳动手段和相应的组织管理方法。产品创新和工艺创新相辅相成，为创名牌实现超额利润服务。此外，技术创新还包括原材料创新和市场创新等原材料创新：发现现有原材料的替代品，寻找半成品的新来源市场创新：发掘现有产品的新市场，寻找新产品的潜在市场。8第8页，共90页。创造哲学心理学神经生理学脑科学认知科学行为科学自然科学社会科学 政治 经济 军事 科学研究 工程技术 文学艺术 社会发展 创造过程 创造人才 创造原理 创造环境 创造技法 创造教育研究领域研究对

4、象创造学是一门研究人类创造活动的规律和方法，探索其过程、特点和机理，并开发人类创造力的学科应用领域4、创造学的 研究领域、 对象及应用9第9页，共90页。基础知识、专业知识、交叉学科知识创造技能、创造技法品质个性语言能力体能创造性思维创造欲望哲学基础理论三、创造者自我设计创造力10第10页，共90页。1、创造性思维（1）创造性思维的涵义思维是对客观事物的概括和见解反映，是在表象的概括和经验基础上对事物进行认识的过程。创造性思维是指人们在从事具有独创性成果的过程中，对事物的认识活动。11第11页，共90页。、 、创造性思维基本特性突破性新颖性突发性多向性形象性深刻性独立性敏捷性风险性综合性（2）

5、创造性思维的基本特性12第12页，共90页。2、创造性人才的个性品质、创造人才个性品质合作精神独立精神结构特性学习精神奉献精神心理结构冒险性灵活性好奇性创造意识能力结构超越能力感情智力创造行为社会化 创造动机社会化（1）框架结构13第13页，共90页。（2）创造性人才感情智力（EI）的涵义（Emotional Intelligence) 情绪认识； 情绪控制； 自我激励； 人际沟通及人际关系的建立； 挫折承受能力。14第14页，共90页。（3）智商与创造力关系图高智商是高创造力的必要条件，但不是充分条件，高智商的人也可能是低创造力。人的一生的成就，20%由智商决定，80%由感情智力主宰。职位越

6、高，EI的作用就愈加显著，几乎能达到85%15第15页，共90页。四、创造技能 创造技能是指创造者的智力技能、动作技能和情感技能的综合，它可以全面提高创造者的自觉创造能力。1、十三种主要创造技能创 造技 能信息能力注意力理解力发现问题能力开发选题能力抓住机遇能力操作能力工程能力智能技术运用能力破译黑箱能力系统分析和系统决策能力观察力记忆力16第16页，共90页。2、信息能力是创造者必备的基本技能创造创新的整个过程都和信息的交流传递紧密相关充分的信息将为创造活动插上腾飞的翅膀，助你走向成功科技人员出现的各种问题中95%99%的问题是可通过科技信息借助于他人的经验或成果解决的充分的信息可以使创造创

7、新活动减少重复劳动，降低时间和资源的浪费，提高工作效率.17第17页，共90页。五、创造技法科学中难能可贵的创造才华，由于方法拙劣可能削弱甚至被扼杀；而良好的方法则会增长、促进这种才华。18第18页，共90页。如何得到合适的创新方案问题问题开发全新的解决方案传统的创新最好的发明就是不需要发明!问题解决方案已有方案问题CAI技术已有方案19第19页，共90页。实现创新的捷径有创造欲望的人实现创新有效的创新方法相关的技术知识创新理论和规律20第20页，共90页。（一）十一种主要创造技法创造技法TRIZ理论智力激励法列举法逆向构思法类比创造法信息交合法联想技法形态分析法演绎发明法移植法综合应用法 2

8、1第21页，共90页。（二）TRIZ理论The Theory of Inventive Problem Solving，1946年由G.S.Altshuller创立研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则22第22页，共90页。技术系统/技术过程矛盾理想化资源系统科学思维科学基础知识+专业知识+交叉学科知识创新思维培养技术系统进化法则功能分析物场模型矛盾分析专利分析发明问题解题流程（ARIZ）科学原理知识库辩证法系统论认识论+本体论发明问题标准解法技术矛盾创新原理基本概念理论基础问题分析工具问题求解工具解题流程理论来源资源分析物理矛盾分离方法1、TRIZ 理论体系（图1）

9、哲学思想、23第23页，共90页。.技 术 系 统进 化 法 则功能分析矛盾分析物场模型资源分析物理矛盾分离方法技术矛盾创新原理科学原理知识库发明问题标准解法产品创新（图2）24第24页，共90页。（1）TRIZ理论来源专利分析2, 500,000500,000TRIZ工具3939矛盾矩阵40个创新原理技术系统/过程分析、问题定义技术系统进化法则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%25第25页，共90页。、通过大量专利分析，按技术进化的特性和法则得出创新的规律性，以解决技术问题。它山之石，可以攻玉。专利文献含有世界每年发明创造成果的9095%，专利

10、信息蕴涵巨大的战略价值；专利是经过实践检验的创新知识， 20%专利对于创新具有普遍的指导意义；充分利用专利文献进行技术创新，能节省60%时间和40%材料资金的投入；26第26页，共90页。（2）TRIZ理论基础技术系统进化法则涵盖了各种产品核心技术的进化规律技术系统由多个子系统组成技术系统进化指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程每个技术系统、子系统的进化一般都要经历如S-曲线所示的四个阶段：婴儿期-成长期-成熟期-衰退期27第27页，共90页。法则1：完备性法则一个完整的技术系统包含动力装置、传输装置、执行装置、和控制装置四个部件控制装置产 品传输装置执行装置动力装置能量源控制装置完整的

11、技术系统28第28页，共90页。法则1实例帆船帆船完成“货物运输”功能的技术系统货 物桅 杆船 体帆风 能水手完整的技术系统29第29页，共90页。法则2：能量传递法则必须确保能量从能量源流向技术系统的所有元件；必须使能量流动的路径向尽可能短的方向发展，以减少能量损失。30第30页，共90页。法则2实例车内收听广播和切菜刀的进化尽管收音机内各子系统工作都正 常，但收音机 在汽车中（金属屏 蔽的环境）电台传导的能量源受 阻，致使不能正常收听广播。在汽车外加一根天线，问题就解决了绞肉机替代菜刀，用旋转运动代 替刀的垂直运动，力的传递路径 缩短，能量损失减少，同时提高了工作效率31第31页，共90页

12、。法则3：动态性进化法则 技术系统的进化应沿着增加结构柔性、可移动性、可控性的方向发展，以适应环境状况或执行方式的变化32第32页，共90页。法则3实例机械系统的进化33第33页，共90页。法则3实例切割技术的进化水切割激光切割线切割机床34第34页，共90页。法则3实例测量工具的进化35第35页，共90页。法则3实例电脑键盘的进化轨迹36第36页，共90页。法则4：提高理想度法则技术系统沿着提高理想度，向最理想化系统的方向进化，这是所有技术系统进化的最终方向。理想化意味着：系统的质量、尺寸、能量消耗 0实现的功能数量 37第37页，共90页。法则4实例现代与第一代计算机的比较第一台计算机 重

13、量：数吨 功能: 运算现代计算机 重量：1000克 功能：上千种。包括运算、绘图、通信、多媒体等38第38页，共90页。法则5：子系统不均衡进化法则任何技术系统所包含的子系统都不是同步、均衡进化的，每个子系统都是沿自己的S曲线向前发展；不均衡的进化经常会导致子系统之间的矛盾出现；整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的子系统的进化速度。39第39页，共90页。法则5实例自行车的进化起先、脚蹬子直接安装在前轮上，自行车速度与前轮直径成正比，为提高速度人们着眼与增加前轮直径。随着前后轮尺寸差异加大，自行车的稳定性变得很差，于是人们转向对自行车传动系统的研究，在自行车上装上了链条和链轮。40第4

14、0页，共90页。法则6：向超系统进化法则技术系统沿着从单系统双系统多系统的方向发展进化到极限时，实现某项功能的子系统会从系统中剥离，转移至超系统，作为超系统的一部分。在该子系统的功能得到增强改进的同时，也简化了原有的技术系统41第41页，共90页。法则6实例飞机空中加油系统飞机在长距离飞行时，需要在飞行中加油。 最初：燃油箱是飞机的一个子系统；进化后：燃油箱脱离了 飞机，进化至超系统， 以空中加油机的形式给 飞机加油。飞机由于 不必再随身携带庞大的燃油箱，既简化了飞机系统，同时也提高了飞行速度等飞机性能42第42页，共90页。法则7：向微观进化法则沿着减小其元件尺寸的方向发展，从最初的尺寸向原

15、子、基本粒子的尺寸进化，同时能够更好的实现相同的甚至更好的功能43第43页，共90页。法则7实例从宏观进化到微观通信产品的波长102 101 100 101 102 103 104 105 106 10-7 108 109波长约300-3米波长约1-0.1米波长约0.1米-3纳米44第44页，共90页。法则8：协调性法则技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展。即系统的各个部件在保持协调的前提下，充分发挥各自的功能。表现在：结构上的协调各性能参数的协调工作节奏/频率上的协调45第45页，共90页。法则8实例积木、网球拍和灌注混凝土结构上的协调 早期积木：只能摞、搭 现代积木：可自

16、由组合、随意插合成不同的形状各性能参数的协调 网球拍需要考虑两个性能参数的协调：将球拍整体重量降低，以提高其灵活性，同时增加球拍头部重量，以保证产生更大的挥拍力量工作节奏/频率上的协调 为提高混凝土强度，建筑工人在浇注施工中，一面灌混凝土，一面用震荡器进行振荡，以确保混凝土的密实46第46页，共90页。（3）TRIZ理论问题分析工具解决存在的冲突和矛盾冲突和矛盾是TRIZ理论分析 问题的核心工具改进产品或工艺流程的某一特 性时，常常引起其他特性恶化系统的进化就是不断解决系统技术矛盾的过程。不仅要改善矛盾的一个方面，同时又要不恶化矛盾的另一方面，寻求解决矛盾的理想化。解决方案技术矛盾创新原理矛盾

17、问题AB47第47页，共90页。（4）TRIZ理论问题求解工具通用工程矩阵表TRIZ理论归纳出问题的求解工具：科学原理知识库；40条技术矛盾创新原理；详见创造创新方略表4-339个通用工程矛盾参数；并根据40条创新原理和39条通用工程之间建立的对应关系设计的通用工程矩阵表。详见创造创新方略附录F）。在实际工程设计中，如果改进了系统的一个参数，总会引起另一参数的变化，利用矛盾矩阵表，就能找出组成双方内部性能的某两个矛盾，并能得到趋于理想化的标准解48第48页，共90页。、通用工程矩阵表应用实例扳手基本特性改进特性12313839物体产生有害因素1229制造精度 04、17 34、2639、49第

18、49页，共90页。、通过查通用工程矩阵表得到如下：4、增加不对称性17、增大接触面积34、抛弃或再生26、复制美国专利扳手5,406,868传统扳手50第50页，共90页。（5）TRIZ理论问题解题流程 示意图1首先将实际问题归结为TRIZ的标准问题，应用TRIZ理论寻求标准解法，然后演绎成初始实际问题的具体解法TRIZ标准解决方案TRIZ标准问题实际问题实际解决方案运算TRIZ理论解决问题的思路归结演绎51第51页，共90页。 问题解决流程示意图2方案评价报告生成项目总结报告最终方案知识库扩充项目信息与初始问题解决方案问题分解创新原理专利查询项目导航52第52页，共90页。问题工具解的模型3

19、2乘法表6HClNaOH化学反应式NaClH2O工程问题（工程矛盾）TRIZ理论（矛盾矩阵）从标准解到最终解（从创新原理得到启发）示例53第53页，共90页。2、TRIZ理论的发展历程-S曲线、1946195619851989199920042008+中国大规模教育与行业应用欧美日韩大规模工业应用和教育普及中国教育与行业应用探索苏联国内教育普及理论体系建立与完善苏联国内专家级应用欧美日韩行业应用探索欧美专家级应用54第54页，共90页。 TRIZ理论发展生命周期的第一条S曲线第一阶段（1946-1986 诞生期）：萌芽-成型期，发明家使用第二阶段（1986-1992 发展期）：实际的工程化应用

20、期，专家/学者使用第三阶段（1992-2000 成熟期）：与IT技术相结合，形成了早期的CAI软件 随着前苏联解体，TRIZ理论走向世界，TRIZ理论发展生命周期开始了第二个S曲线。展望2008年后，将会在中国大规模发展TRIZ理论教育和行业应用。55第55页，共90页。3、TRIZ理论的最新发展CAI技术跨越三个阶段创立的 CAI 技术（计算机辅助创新技术）实现了TRIZ理论与本体论完美地结合；建立计算机辅助创新平台；建立创新能力拓展平台；把过去只有专家/学者才能使用的高深技术和理论，变成了易学好用无需熟知创新理论，也能够进行发明创新。目前已有美国亿维讯集团（IWINT）将CAI 创新技术、

21、应用平台及相关服务引入中国，在我国北京、成都、香港等地设有分公司。56第56页，共90页。设计人员进行设计的过程是进行创新思维的过程。创新思维的过程是发散思维和收敛思维的迭代过程。无论是发散思维还是收敛思维，人们都习惯于用联想和类比的方法解决问题。联想和类比来源于事物间的各种联系。TRIZ理论帮助设计者进行思维发散的过程，给设计者以创新的想象空间；本体论是研究大千世界万物间的普遍联系的理论，是对自然科学及工程领域中事物之间纷繁复杂的关系实现全面客观的描述。帮助设计者进行思维收敛，给予设计者的各领域专家的解决思路TRIZ理论与本体论的完美结合，帮助设计者：由想不到 想得到由想得到 想得妙（1）C

22、AI实现TRIZ理论与本体论的完美结合57第57页，共90页。 （1-1）CAI实现解决创新方案Organization创新的个体与组织 创新能力拓展平台本体论 / TRIZ创新的知识创新的知识组织方式Knowledge创新的方法学Methodology 计算机辅助创新工具CAI实现高效自主创新、58第58页，共90页。（1-2）CAI解决方案库构建过程9,000,000近25年的欧美专利创新问题库行业应用分析工具本体库解决方案库本体论构建工具专利分析工具语义处理工具解决方案库专利（语义技术本体论） 59第59页，共90页。（1-3）典型的R&D流程用户需求最终产品 （计算机辅助创新平台）需求

23、分析产品创新概念构造产品创新概念原型试制验证概念表达细化60第60页，共90页。（2-1）CAI对企业决策层的创新价值摆脱竞争IP束缚降低人才引进成本建立智力资产管理平台CAI平台缩短产品上市时间企业决策层61第61页，共90页。（2-2）CAI对企业研发的创新价值缩短开发周期降低研发成本提高自主创新能力CAI平台激励团队士气研发企业62第62页，共90页。（2-3）CAI对企业技术人员的创新价值提升个人价值拓宽创新视野扩展知识面CAI平台增强社会竞争力企业技术人员63第63页，共90页。（3-1）创新能力拓展平台是学习、掌握和运用TRIZ理论的成功培训模式克服思维定势认识和分析问题的崭新视角

24、创造性地解决问题的方法激发创造潜能创新能力拓展平台教学获得终生受益的一把钥匙 网络化教学平台是企业获得创新成功的一把金钥匙培训64第64页，共90页。（3-2）创新能力拓展平台教 学内容一创新理论与方法练习测试应用实例CBT/ NOVA先进、实用的创新理论和技法40个创新原理8大类技术进化法则76种创新问题标准解法39个技术特性物场分析法ARIZ65第65页，共90页。（3-3） 创新能力拓展平台内容二 可扩充的行业知识库可开放式的知识库体系架构方便的专业领域知识的植入过程在企业范围内，加速创新知识和经验的转移与共享充分解决企业新老交替以及人才流动所造成企业智力资产流失等问题66第66页，共9

25、0页。4、TRIZ的应用及评价引入TRIZ和计算机辅助创新技术后，在相关产品的设计和生产流程的改进中减少了时间和资金的投入，利润高出以往60%研发小组产品新创意的产生比以前快了近十倍，产品在同行业领域中处于领先地位TRIZ用户一般评价：67第67页，共90页。（1）Don Masingale，波音公司先进技术预研项目负责人，TRIZ专家的评价 “困扰了几个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。”“帮助波音赢得16亿美元空中加油机定单”68第68页，共90页。（2）咨询专家Ellen Domb（TRIZ Journal主编）对TRIZ的评价“与那些只给

26、出大方向，而没有具体操作步骤的其它方法相比，TRIZ有完备的理论体系和规则指导，使得发明创造成为常人都可以掌握的本领。”69第69页，共90页。（3）Larry Smith，福特公司质量工程师，美国TRIZ协会兼职主席的评价应用TRIZ解决福特车的方向盘振动问题Escort(护卫者)安装气囊后，造成发动机怠速时，方向盘剧烈抖动。初始方案：为驾驶杆安装导向滑块，但减振效果不明显，还造成重量增加。应用TRIZ的多功能原理，使气囊同时具备缓冲器的功能。70第70页，共90页。（4） TRIZ在摩托罗拉公司1997年在Motorola University开设TRIZ for Motorola(TFM

27、)课程将TRIZ纳入到Motorola公司6流程中。71第71页，共90页。（5） TRIZ在德国西门子集团1996年开始接触TRIZ1997年启动Workshop，进行项目咨询参与建立德国TRIZ协会在德国出版TRIZ和QFD相关书籍经过大量的Workshop和大规模的工程师培训，已在半导体、发电机组、汽车配件等部门取得良好效益。72第72页，共90页。（6）TRIZ在 BAE System (英宇航)1999年引入TRIZ在不同领域的不同设计阶段均采用TRIZ5天的TRIZ培训内部TRIZ培训网站2003年将TRIZ应用于管理问题并取得很大的成功73第73页，共90页。（7）TRIZ在Do

28、w Chemical公司生产管理中新生产线开工日期延迟。应用TRIZ预先作用原理。多项工作并行作业，节省35%的周期。74第74页，共90页。（8）美国加洲农场解决牛粪干燥问题每年加州奶牛场需干燥1百万吨湿牛粪。以前用电加热炉干燥。2001年电价上涨，使电炉干燥非常昂贵。经过3天的TRIZ培训，农场主学会将问题“如何有效干燥牛粪？”转化为“什么是从糊状物中排除水的最廉价方式？”搜索全球专利库，农场主找到一个40年前的专利：利用亲水气体浓缩橙汁。农场主利用此专利投资建厂，使得干燥牛粪的成本仅为电炉干燥的1/3。75第75页，共90页。（9）结合本体论解决问题的新思维方式实例利用瞬间压力差可以打破

29、坚果的外壳、-如何使人造宝石沿内部原有的微裂纹分割？-如何迅速清洁船用发动机的冷却水过滤器？-如何打破核桃的外壳？通过本体论关系，由“爆米花”找到了解决方案：76第76页，共90页。（10）可变后掠翼战斗机的本体描述片断airplanefighter aircraftheavier-than-air craftIS-AIS-AaircraftIS-AwingHAS PARTone of the horizontal airfoils (OBJECT) on either side of the fuselage of an airplaneGLOSSa device that provides

30、 aerodynamic force (PROPERTY) when in motion relative to the surrounding air; can lift or control a plane in flightGLOSSGLOSSa high-speed (PROPERTY) military or naval airplane designed to destroy enemy aircraft in the airaerodynamic lift effectEFFECTCAUSECAUSEfly, aviate, pilota vehicle that can fly

31、 (ACTION)take off, lift offfly, wingland, put down, bring downENTAILGLOSSSYNSETan aircraft that has a fixed wing and is powered by propellers or jet engines (OBJECT) GLOSSa gas turbine produces a stream of hot gas that propels a jet plane by reaction propulsion (PROPERTY) GLOSSreaction propulsion ef

32、fectEFFECTmass of gasvelocity of gasFront area of airplaneATTRBUTEpropulsionvelocity of airflowarea of wingwidth of wingATTRBUTEairfoil sectionliftfixed wingvariable wingREVERSE_IS-AVariable wings with smaller front area produce larger propulsion during flyingVariable wings with larger front area pr

33、oduce larger lift during taking off and landing SUBJECTOBJECTPROPERTYEFFECTCONDITIONPROPERTYEFFECTOBJECTCONDITION77第77页，共90页。谢谢！结束语 当前以胡锦涛为首的党中央已经为我们制定了 明确的方针和政策。经济要发展，科技要创新，民族要复兴，国力要崛起，要在科学前沿和战略高技术领域占有一席之地。 创造和创新是自古有之的中华法宝，更是新时代腾飞的神器。 在座各位是社会的精英、祖国的希望。祝愿你们高举自主创新大旗，再创中华民 族的辉煌。78第78页，共90页。 国家创新体系 与 企

34、业集成创新体系、 第二部分79第79页，共90页。20世纪80年代中期，由弗里曼、纳尔逊和郎德威尔教授的共同研究成果构成了今天所说的国家创新体系的主要内容。 世界从来就是一个充满竞争的世界。世界上国与国之间在政治、军事、经济领域中的竞争，归根结底是科学技术的竞争，是人才的竞争，是教育的竞争，是人才培养的竞争。然而，进一步研究就能发现：其实质都是创造力的竞争，是民族创造力的竞争，正是在这个意义上也可以看作是国家创新体系效能的竞争。一、国家创新体系（一）建立国家创新体系的重大意义： 80第80页，共90页。（二）国家创新体系涵义国家创新体系是一个由国家建立，并由政府、企业、学校、研究机构、中介机构

35、等组成的，以培养和造就创新型、创造型人才为核心，以学习和创新为手段，以全面推进社会各方面、各领域的创新创造活动直至获得创新成果为任务，以提高和发展地区、国家、民族的创新创造能力水平为目标，具有多元性和开放性的网络体系。81第81页，共90页。（三）国家创新体系中的主体要素及其联系企 业政 府研究机构大 学中介机构资本市场企 业1、主体要素的网络联系82第82页，共90页。2、国家创新体系中主体要素网络联系的细化、企业实力及其网络支撑机构科学系统其它研究实体知识的产生、扩散和应用全球创新网络企业国家创新体系工业集群地区创新体系宏观经济及调控范围国家的效能增长、就业、竞争力教育与培训系统通讯基础设施产品市场条件要素市场条件83第83页，共90页。（四）国家创新体系中主体要素职能1、政府 不仅是创新过程的主要参与者，更是创新活动的导向者。2、高校和研究机构 是科学技术、人才和知识的生产和存储器。3、企业 作为生产过程的主体，也是创新过程的主体4、中介机构 是增强各主体要素间信息流动的有效途径，提供创新服务支撑体系，推动整