创新方法与RIZ理论课件

创新方法与TRIZ理论信息工程学院熊开封主讲内容基本概念创新的必要性创新并不难创新方法活力小车模块学生作品鉴赏一、基本概念-创新与创造创新（Innovation）：破旧立新，推陈出新，“首创新事物”。狭义创新：能够促进企业生产力提高、经济效益增长、与现代科学技术相关联的直接企业行为。在某种意义上说创新就是企业对科学技术发现、发明和创造的实际应用。熊彼特[美]广义创新：新东西（没有的东西、运用新科学、新技术、新发明、新创造）无-有-新创造:第一次产生,崭新的新颖性新是创造的核心。广义：首次自己做成功(自己未做过、别人未做或不知道别人是如何做的）有益于社会发展的事情。创造的主体是群众。发明（Invention)，又称发明创造。利用自然科学法则，创造前所未有的人工事物的活动（包含新产品的发明和新的制造方法的发明）。其目的侧重于运用科学原理去改造世界。主要解决“做什么”和“怎么做”的问题。发现（Discovery），创造性发现。对前人没有觉察的客观世界存在的事物、现象和规律的揭示。目的是探索未知，主要解决"是什么"和"为什么"的问题。一、基本概念-发明与发现历史上重大技术创新例子

技术与产品

发明年份

创新年份

滞后期 日光灯 1859 1938 79

采棉机 1889 1942 53

拉链 1891 1918 27

电视 1919 1941 22

喷气发动机 1929 1943 14

雷达 1922 1935 13

复印机 1937 1950 13

蒸汽机 1764 1775 11

尼龙 1928 1939 11

无线电报 1889 1897 8

三极真空管 1907 1914 7

圆珠笔 1938 1944 6当发明者与创新者合二为一时，可以大大缩短“滞后期”。创造发明创作发现创新3“创”2“发”关系图广义的创造更强调创造过程，而广义创新更强调创造的结果。二、创新的必要性创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。——江泽民没有个人独创性和个人志愿的统一规格的人所组成的社会将是一个没有发展可能的不幸的社会。——爱因斯坦1936.10.15美国高等教育300周年纪念会创新的前提：创新思维思路决定出路。创新地理解意图。两个毕业两年后不同际遇的大学生。导致大学生就业难的原因分析依赖性强，创造力弱。对企业来讲，要么创新，要么死亡。——管理大师德鲁克2015年我国发发明专利利申请量量突破100万件，同同比增长长18.7％，连续5年位居世世界首位位。“数量增增长，质质量提高高，结构构优化””在光学、、发动机机等7个领域，，中国的的发明专专利拥有有量与国国外仍有有较大差距距。发达国家家正以其其技术创创新优势势取得技技术垄断断优势在生物工工程领域域的专利利拥有情情况在医药领领域的专专利拥有有情况中国建国国66年，终于于获得科科技方面面的诺贝贝尔奖。。1901年诺贝尔尔奖设立立以来，，几乎每每年都有有美国人人获奖，，且常包包揽三大大奖。。前苏联1917年立国，，39年后获得得第一个个诺贝尔尔奖；捷捷克斯洛洛伐克41年；波兰兰46年；巴基基斯坦29年；印度度30年；平均均35年。美国优势势：氛围围，充足足的资金金，美国国人普遍遍对科学学的重视视、热爱爱和支持持。“必须学学习和借借鉴美国国经验，，进行制制度和观观念创新新，建设设好软力力量。而而这种软软力量绝绝不是仅仅靠恢复复儒学和和古文化化传统可可以企及及的，必必须建立立与现代代文明走走向一致致的制度度和价值值体系。。”——2006年10月10日中国青青年报三、创新新并不难难人人可创创新创新有方方法检核表法法组合法列举法改变100年的历史史-2003年美国工工业设计计师协会会金奖荷兰男孩孩旋转倾倒倒系统—易于开启启、倾到到、控制制、油漆漆不再滴滴漏。旋转倾倒倒系统易于开启启易于倾倒倒--油漆不再再滴漏易于控制制易于储运运、便于于广告张张贴…信用卡创新源于于生活的的点滴。。需需要的的是停顿顿一秒的的思考。。弗兰克·麦克纳马马拉皮球图示的空空心立方方体为美美国最新新设计的的儿童玩玩具，请请猜猜猜这是什什么儿童童玩具？？温暖安安全舒舒适奥迪车广广告创意意设计（（平面设设计）创新其实实并不一一定有多多么高深深的核心心技术—看看一些些创新的的例子苹果诉讼讼三星：：2011.4-6:苹果在美美诉三星星侵权,三星侵犯犯苹果公公司数项项专利：：索赔金额额25亿美元，，附带要要求在美美国全面面禁售三三星的侵侵权产品品。2012.8:历时一年年半的“苹果在美美诉三星星侵权案案”终于有了了结果———美国联邦邦地方法法院陪审审团最终终裁定，，三星侵侵犯苹果果公司数数项专利利，并需需向苹果果支付超超过10.5亿美元赔赔款，约合人人民币66.2亿。专利的故故事--苹果/三星专利利之争深层了解解—三星侵犯犯了苹果果的哪些些专利？？1、应用专利利163：轻触屏屏幕放大大文件当你觉得得页面上上的字体体太小时时，你可可以通过过轻触屏屏幕来放放大字体体；另外外，你还还可以通通过双击击屏幕让让文本居居中显示示。苹果果拥有这这项专利利，陪审审团判决决三星的的12款手机侵侵犯了这这项专利利。专利的故故事--苹果/三星专利利之争深层了解解—三星侵犯犯了苹果果的哪些些专利？？2、应用专利利381：拖屏至至页面边边界之外外时的回回弹功能能。这项专利利也被称称作橡皮皮筋专利利。当你将页页面卷动动到应用用程序底底部时，，如果你你使用了了苹果的的这项专专利，页页面就会会弹回到到应用程程序的页页面。三三星的21款手机侵侵犯了这这项专利利。专利的故故事--苹果/三星专利利之争深层了解解—三星侵犯犯了苹果果的哪些些专利？？3、应用专利利915：识别单单触和多多触手势势这项专利利的典型型应用实实例是你你可以用用两根手手指做夹夹放手势势来缩放放屏幕。。iPhone具有很强强的智能能，它可可以识别别出你是是使用一一根手指指还是两两根手指指在进行行操作。。苹果拥拥有这项项专利，，三星的的21款手机侵侵犯了这这项专利利。专利的故故事--苹果/三星专利利之争深层了解解—三星侵犯犯了苹果果的哪些些专利？？4、设计专专利087：（白色色版）iPhone的外观设设计专利利苹果为iPhone的基本设设计和外外形申请请了专利利。这意意味着它它拥有这这种圆角角外形的的设计专专利。三三星的12款手机侵侵犯了这这项专利利。专利的故故事--苹果/三星专利利之争之3-5-5深层了解解—三星侵犯犯了苹果果的哪些些专利？？5、设计专利利677：（黑色色版）iPhone的外观设设计专利利除了为白白色版iPhone的基本设设计和外外形申请请专利之之外，苹苹果还为为黑色版版iPhone的外形和和颜色申申请了专专利。专利的故故事--苹果/三星专利利之争深层了解解—三星侵犯犯了苹果果的哪些些专利？？6、设计专利利305：界面上上的圆角角图标三星的手手机图标标复制了了苹果的的图标，，它们的的设计和和形状是是完全一一样的。。三星的的13款手机侵侵犯了这这项专利利。问题与思思考这些专利哪些些是“核心技术”？创新与创造的的不同我们为什么不不能？诺贝尔化学奖发现塑料导电电性日本筑波大学学白川英树教授授1997伟大的科学发发现2000请说说塑料不不同凡响的特特性?聚乙炔塑料碘杂质导电塑料导电现象科学发现技术发明专业知识提升升创新层次2023/1/634良好方法能使使我们更好地地发挥天赋的的才能，而笨拙的方法法则可能阻碍碍才能的发挥挥。——贝尔纳最有价值的知知识是关于方方法的知识。。——达尔文四、创新方法法4.1传统统创新方法头脑风暴法效率低，成本本高测绘与仿制凭经验设计试错法折中法检核表法试错法试错法的效率率资料来源：G.StevensandJ.Burley,““3000RawIdeas=1CommercialSuccess!””，Research•TechnologyManagement,40(3):16-27,May-June,1997.据记载，爱迪迪生试验电灯灯用过1600多种金属材料料和6000多种非金属材材料，而采集集的材料更多多达14000多种；试验新新型蓄电池用用过9000多种材料，失失败50000多次。测绘与仿制现有产品测绘+部分设计产品图纸加工装配样机创新不足可可能侵权权歼6米格21测绘与仿制苏27歼11实例：经验设计法我以前都是这这么做的聘用有经验的的行业专家，，根据自己的的经验提出技技术方案容易形成思维维定式缺乏创新头脑风暴法解决方案：出动直升飞机机沿积雪严重重的电线飞行行头脑风暴：1.设计一种专用用的电线清雪雪机2.用电热来化解解冰雪；3.用振荡技术来来清除积雪；；4.带上几把大扫扫帚，乘坐直直升飞机去扫扫电线上的积积雪不到一小时，，与会的10名技术人员共共提出90多条新设想。。问题：美国北部,电线上积满冰冰雪，大跨度度电线被积雪雪压断严重影响通讯讯美国创造学家A·F·奥斯本于1939年首次提出（（5-10人参与）头脑风暴法的的优缺点╫╬╦╧♥♦♠♣▲►◄可激发个人潜潜能，获得好好的创新成果果但得到的方案案太多，方案案筛选困难，，成本较高，，对参与人个个人素质要求求高折中法庸官断案，各各打50大板（）河南偃师市电电视台记者在在采访交警大大队交通协管管员违法上路路查车时，有有5名记者被打伤伤，摄像机也也被砸坏。媒媒体对此曝光光后，当地政政府调查组迅迅速进行了“处理”，在责成市交交警大队辞退退直接组织打打人的赵某等等4人的同时，对对“协调该纠纷过过程中处置不不当”的市广电总台台副台长和市市电视台台长长分别给予行行政效能告诫诫和行政警告告处分。这并不是一起起普通的民事事纠纷，而是是行使正常采采访职能的新新闻记者遭受受不法侵害的的案件，而且且事实清楚，，证据确凿，，理应对涉嫌嫌违法的打人人者依法严惩惩，并对因公公受伤的记者者予以补偿和和表彰，这样样才能惩恶扬扬善，维护法法律的尊严，，保障新闻单单位和记者的的合法权益，，从而保障公公众的知情权权和监督权。。偃师市调查组组却把这起严严重的侵权伤伤害案当作象象打架斗殴一一样的民事纠纠纷，不分是是非善恶，不不论青红皂白白，武断地判判定双方都有有责任，“各打五十大板板”了事用钢丝切割硅硅片钢丝粗强度和寿命硅片成材率钢丝细强度和寿命硅片成材率钢丝粗细折中中：即满足一一定强度和寿寿命，又保证证一定硅片成成材率，取0.1~0.16mm奥斯本检核表表法：玻璃杯的改改进序号检核项目发散性设想初选方案1能否它用做灯罩、可食用、当量具、做装饰、当火罐、做乐器、做模具、当圆规……装饰品2能否借用自热杯、磁疗杯、保温杯、电热杯、防爆杯、音乐杯……自热磁疗杯3能否变化塔形杯、动物杯、防溢杯、自洁杯、香味杯、密码杯、幻影杯……香味幻影杯4能否扩大不倒杯、防碎杯、消防杯、报警杯、过滤杯、多层杯……多层杯5能否缩小微型杯、超薄型杯、可伸缩杯、扁平杯、轻型杯、勺形杯……伸缩杯6能否代用纸杯、一次性杯、竹木制杯、塑料杯、不锈钢杯、可食质杯……可食质杯7能否调整系列装饰杯、系列高脚杯、系列牙杯、口杯、酒杯、咖啡杯……系列高脚杯8能否颠倒透明－不透明、彩色－非彩色、雕花－非雕花、有嘴－无嘴……彩雕杯9能否组合与温度计组合、与香料组合、与中草药组合、与加热器组合……与加热器组合创新是反复进进行的思维发发散与收敛过过程定义问题大脑风暴问题情境真正的问题创新方案方案产生方案评价可行的方案经典典创创新新方方法法TRIZ创新新方方法法更有有效效的的创创新新过过程程！！1、什么么是是TRIZ？2、TRIZ的形形成成与与发发展展3、TRIZ的核核心心思思想想4、TRIZ的理理论论体体系系5、TRIZ的创创新新原原理理6、TRIZ的矛矛盾盾矩矩阵阵4.2TRIZ理论论1、什什么么是是TRIZ？发明明问问题题解解决决理理论论TRIZ理論論是是由由苏联联人GenrichAltshuller在1940年年代代创立立。他他审阅阅世界界各各种专专利利二二百百五五十十万万件件，而而发现现这这些些发发明明之之后后的的规规律律。。一种系统改良良的的方方法法；一种自觉性演化的的技技術術系系统解解决决工程程问题题的方方法法；一种消除除工工程程冲突而而不不抵抵消消妥妥协的工工具具；分享无数发发明家家的知识与与经验验來增加加工程程人员知识创造力和和解决问题题技巧的的方法法。TRIZ在前苏苏联的的军事事、工工业、、航空空航天天等领领域均均发挥挥了巨巨大作作用。。被西西方特特工称称之为为“神奇点点金术术”。苏联解解体后后，大大批TRIZ研究者者移居居美国国等西西方国国家，，从而而促进进了TRIZ在全世世界的的转播播，使使其得得到了了广泛泛应用用。起源于前苏苏联，被广广泛使用2、TRIZ的形成与发发展例如通用电气：：解决大型型发电机中中的关键技技术问题；；克莱斯勒：：应用TRIZ解决发动机机生产过程程中的技术术问题获利利1.5亿美元；洛克威尔：：应用TRIZ解决刹车系系统的创新新设计，减减少成本50%；福特汽车：：TRIZ创新产品每每年带来超超过10亿美金销售售利润；摩托罗拉：：…..1993年以来美国国数以百计计的公司开开始研究和和应用：引入TRIZ时间比任何何人想像都都早“TRIZ在行业的成成功推广与与应用迫切切需要网络络化的教学学平台。”—DonMasingale波音公司先先进技术预预研项目负负责人TRIZ专家2001年，公司聘聘请25名前苏联的的TRIZ专家对450名波音工程程师进行2周培训，取取得波音767空中加油机机关键技术术的突破，，赢得15亿美元空中中加油机定定单，使波波音战胜空空客。3、TRIZ的核心思想想40条创新原理理不同领域反反复出现相相同的问题题及其求解原理，且且所用原理理与方法并并不多。工具创新的思维创新的规律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型进化提高理想度法则……创新的方法物理矛盾分离方法物场模型标准解法知识库技术矛盾创新原理……小人法金鱼法STC算子九屏幕法IFR资源术语术语矛盾理想度……效应功能技术系统……完备性法则功能分析根本原因分析算法ARIZ……自己的算法九步法4、TRIZ的理论体系系535、TRIZ的40条创新原理理序

原理序

原理序

原理序

原理1分离11预先防范21快速31多孔材料2提取12等势22变害为利32变色3局部质量13逆向运作23反馈33匀质性4非对称性14曲面化24中介物34抛弃与再生5组合15动态特性25自服务35参数改变6多功能性16局部或过量作用26复制36相变7嵌套17多维变化27物体替换37热膨胀8重量补偿18振动28机械系统替换38强氧化剂9预先反作用19周期性作用29气动或液压结构39惰性环境10预先作用20持续性30灵活的隔膜或薄片40复合材料思考1：怎样使家家具便于运运输？分离原理(1)将一一物体分割割成许多独独立的零件件将一个大面面积或大体体积的产品品或者零件件设计分割割成许多小小单位的集集合。(2)将物物体设计成成组合式的的（以利组组装与拆解解）可以将产品品设计成可可折叠式，，或者分解解组合式。。(3)增加加物体分割割的程度如果产品本本身已经利利用分割的的原则来设设计，那么么就把它再再分割成更更细或更小小的单位。。例：多管火箭炮炮，冰箱，百叶叶窗；组合式家家具、模组化的电脑组件；木制折尺、可连接成所需长度的花园用水管思考2：如何使仓仓库防盗？？提取原理（（抽离、取回回、搬移））(1)将会“妨碍碍”的零件件或者属性性从物体中中抽离出来来。如果产品有有电线或者者其它妨碍碍产品操作作、影响外外观的物体体，想办法法将这些物物体或者属属性抽离出出产品本身身，改用别别的方法来来执行产品品最重要的的功能。(2)仅将必要部部分或者性性质，从物物体中抽离离出来。只将产品本本身最必要要的部分、、零件或者者属性抽离离出来，让让最主要的的物体独立立出来。例例如空调器器的压缩机机或者风扇扇等干燥剂；如：避雷针针；SIM卡；干燥剂剂；火箭班班思考3：如何使沙沙漠保持水水分而成绿绿洲？(1)将物体本身身或者其外外在环境从从均匀的结结构改成不不均匀的结结构如将T、ρ、f由恒定值改改为按一定定斜率增长长；奶油+水果的蛋糕糕；(2)让物体不同同的部位执执行不同的的功能瑞士军刀、、羊角锤(3)物体各部位位的零件要要放置于最最适合让它它发挥作用用的地方好钢用在刀刀刃上；司司仪仪。把聚乙烯醇醇做成小球球混到沙中中局部质量思考4：如何解决决雨伞抗风风？(1)用不对称（（不均匀））的形状来来取代对称称的形状三相电源插插头；优盘盘插口。(2)如果物体本本身已经是是不对称（（不均匀））的形状，，就增加它它不对称的的程度。不对称原理理思考5：如何给小小甲虫量体体温？(1)在空间上，，属于相邻邻或相同连连续动作的的相似型物物体，使其其合并为一一体有时候产品品的外部或或内部物体体很多，都都是在做同同样动作时时会出现较较大的摩擦擦力与阻力力，或者是是因此损失失过多的能能源，在这这个情况下下，将相同同功能与做做相同动作作的物体，，合并成为为单一物体体。多CPU；三栖明星星(2)在时间上，，属于相邻邻或相同连连续动作的的相似型物物体，使其其合并为一一体如果一个产品品有好几个不不同的动作，，必须在时间间上同时执行行，那么就把把这些动作合合并在同一个个零件或者产产品上。冷热热水混水器，，“买二送一一”组合原理原理15：动态特性原原理1）将静止的物物体变为运动动的物体；2）将结构刚性性的物体变为为结构可以变变动的物体。。例：空调通风风口的叶片例：铰接式公公交车椅子1）使物体由静静态变为动态态动态特性原理理的应用关键键2）使系统具有有自我调节的的属性小提示：参看以下资料料，解析40个创新原理，，并为每个创创新原理的列列出1个应用案例。。6、TRIZ理论的矛盾矩矩阵如何高效应用用创新原理？？遇到矛盾或冲冲突问题，是是把每个原理理依次对应排排列应用一遍遍？能否有快捷的的方式来应用用原理？是否有统一格格式（规范化化）指引？抽象问题抽象解答ax2+bx+c=0x=(-b±b2-4ac)/2a特殊问题专门解答3x2+5x+2=0x=-1,-2/3解一元二次方方程的基本方方法TRIZ解决发明创造造问题的一般般方法48个通用技术参参数（对应更新矛矛盾参数矩阵阵）1、运动物体的重量14、速度27、能量损失40、作用于物体的有害因素2、静止物体的重量15、力28、信息损失41、可制造性3、运动物体的长度16、运动物体的能量消耗29、噪音42、制造精度4、静止物体的长度17、静止物体的能量消耗30、有害的发散43、自动化程度5、运动物体的面积18、功率31、有害的副作用44、生产率6、静止物体的面积19、应力或压强32、适应性45、系统的复杂性7、运动物体的体积20、强度33、兼容性或连通性46、控制和测量的复杂性8、静止物体的体积21、结构的稳定性34、操作的方便性47、测量的难度9、形状22、温度35、可靠性48、测量精度10、物质的数量23、照度36、易维修性11、信息的数量24、运行效率37、安全性12、运动物体的作用时间25、物质损失38、易受伤性13、静止物体的作用时间26、时间损失39、美观、矛盾矩阵表(2003)

恶化特性改进特性1234……３９……48动物的重量静物的重量动物的长度静物的长度

测量准确度1动物的重量2静物的重量3动物的长度4静物的长度……48测量准确度用户需求：省水、省电、、省洗衣剂技术矛盾：减少物质的的浪费是否能能达到原来的的效果，即“物质的浪费费”与“功率”之间的矛盾。。经典应用实例例1：“绿色”洗衣衣机的创新设设计、恶化特性改进特性12184748

功率1225物质的浪费4828,18,38,25,13,3洗衣机创新矛矛盾矩阵表创新原则

有用的提示

方案28替换机械系统以光学、声学、热能以及嗅觉的系统取代机械的系统。用其它系统替代现有机械系统18机械振动假如振动的方式已经存在，提高振动的频率至超声波。超声波振动水流把衣物纤维间脏污从缝隙中弹出来。38强氧化作用转换并提高氧化的程度。将自来水电解产生活性氧与次氯酸，以溶解衣物上的有机汗污。25自服务利用废弃的材料及能源。能重复利用洗衣水。13反向操作使物体或者外在环境可以移动的部分变成固定的，而固定的部分则变成可移动的。让原来转动的水流变为不动的。3局部特性水的特性。充分利用水的特性。方案合成：利用水电解与与超声波振荡荡相结合的方方式，取代原原有电机拖动动波轮或滚筒筒的系统。方案分析：该方案既可以以避免衣物缠缠绕，也可降降低甚至免用用洗衣剂，而而且洗衣水可可以重复利用用，达到环保保与节能的功功效。从大电电流的电机驱驱动到电解与与振荡装置的的发展，符合合技术系统的的进化趋势。。虽然距离理理想化最终方方案还很远，，但实现了省省水、省电和和省洗衣剂的的要求。吸尘器的问题题？圆形吸尘器漂漂亮，但是墙墙边扫不干净净TRIZ分析问题矛盾：