《创新设计-TRIZ系统化创新教程》课件 第3章 TRIZ概述

第3章TRIZ概述创新设计研究所TRIZ—发明问题解决理论TRIZ是“发明问题解决理论”由俄文（теориирешенияизобрет-ательскихзадач，ТРИЗ）转换成拉丁文（TeoriyaResheniyaIzobreatatelskikhZadatch，TRIZ）后的首字母缩写；其英文全称是TheoryofInventiveProblemsSolving，缩写为TIPS，其意义为解决发明问题的理论。TRIZ是前苏联G.S.Altshuler（1926-1998）及其领导的一批研究人员，自1946年开始，在分析研究世界各国250万件专利的基础上，提取专利中所蕴含的解决发明问题的原理及其规律性之后建立起来的。主要内容创新的规律性TRIZ简史TRIZ解决问题的基本原理TRIZ理论体系TRIZ基本概念3-1创新的规律性问题及其解在不同的工业部门及不同的科学领域重复出现；3-1创新的规律性

技术系统进化模式在不同的工业部门及不同的科学领域重复出现；3-1创新的规律性

发明经常采用不相关领域中所存在的效应。3-2TRIZ简史阿奇舒勒于1956年发表了第一篇有关TRIZ理论的论文;1961年出版了第一本有关TRIZ理论的著作《怎样学会发明创造》。1970年创办一所进行TRIZ理论的研究和推广的学校后来培养了很多TRIZ应用方面的专家。

在20世纪80年代中后期TRIZ理论仅封闭在前苏联范围内。

从1985年开始，早期的TRIZ专家中的一部分移居到欧美等国，从而促进了TRIZ在全世界范围内的传播。1989年，阿奇舒勒集合了当时世界上数十位TRIZ专家，在彼得罗扎沃茨克（Petrozavodsk）建立了国际TRIZ协会，阿奇舒勒担任首届主席。国际TRIZ协会目前在全球10多个国家和地区拥有30余个成员组织，共拥有数千名TRIZ专家。

3-2TRIZ简史TRIZ在苏联和西方的发展大体经历以下几个阶段:1946一1980年，Altshuller创建了TRIZ的理论基础，并建立了TRIZ的一些基本概念和分析工具。1980一1986年，TRIZ开始得到公众注意，研究队伍不断扩大，很多学者成为Altshuller的追随者，TRIZ学术研讨会开始召开，很多TRIZ学校得以建立，同时，TRIZ开始了在非技术领域的应用探索。这期间的TRIZ研究资料大量累积，但质量良荞不齐。1986一1991年，从1986年开始，Altshuller因健康原因研究兴趣转移到其他方面，他的学生继续对TRIZ理论进行研究和推广。伴随着TRIZ应用实践的不断丰富，传统TRIZ理论暴露出很多不足和缺陷，对TRIZ的改进和提高开始活跃。90年代初期到中期,前苏联解体和冷战的结束使许多TRIZ专家移居到了欧美等西方国家，在西方市场经济高度发达的环境中，TRIZ获得了新的生命力，受到质量工程界，产品开发人员和管理人员的高度重视，与QFD和稳健设计并称为产品设计三大方法。这时期大批俄文书籍和文章被翻译成英文，对TRIZ起到了很好的普及作用。90年代后期，TRIZ的应用案例逐渐出现，摩托罗拉公司，波音，克莱斯勒，福特，通用电气等世界级大公司已经利用TRIZ理论进行产品创新研究，并取得了很好的效果。在工程界应用的同时，学术界对TRIZ理论的改进和与西方其他设计理论和方法的比较研究也逐步展开，并取得了一些研究成果，TRIZ的发展进入了新的阶段。进入21世纪以来，TRIZ的发展和传播处于加速状态，研究TRIZ的学术组织和商业公司不断增多，学术会议频频召开，TRIZ正处于发展的黄金时期。3-3TRIZ解决问题的基本原理1.TRIZ解决问题的原理：设计者首先将待设计的产品表达成为TRIZ问题，然后利用TRIZ中的工具，如发明原理、标准解等，求出该TRIZ问题的普适解或称模拟解（Analogoussolution）。TRIZ是集成了各领域解决同类问题的知识和经验，突破个人知识的局限性，另外通过系统化的解决问题的流程，避免思维的惯性。TRIZ知识域（涵盖了各学科的知识和经验）领域问题TRIZ问题模型TRIZ解领域问题的解第一次类比第二次类比合理性评价求解3-3TRIZ解决问题的基本原理2.TRIZ中的问题模型及对应的求解工具问题模型基于知识的工具集（解集）特点功能模型效应知识库集合了大量专利实现不同功能的原理所蕴含的效应，为实现跨领域的解提供支持。物质-场模型76条标准解用于元件间作用或场变换的过程中出现的问题，标准解描述的是通过物质-场变换解决问题的途径。冲突模型技术冲突40条发明原理用于解决系统参数改进问题过程中，不同子系统间的矛盾的要求。物理冲突4条分离原理用于解决系统参数改进过程中，对同一对象提出的相反的要求。战术方法战略方法系统化方法：发现问题、解决问题发明问题解决算法（ARIZ）技术成熟度预测技术系统进化定律需求进化定律冲突解决原理（发明原理、分离原理）76条标准解效应搜索原理和效应知识库失效预测功能分析、冲突分析、物质-场分析、理想解分析、资源分析知识库、基本概念、世界专利库概念层分析方法层问题解决方法层系统化方法层CAI系统3-4TRIZ理论体系3-5TRIZ基本概念1.功能（1）功能的定义

19世纪40年代，美国通用电气公司的工程师迈尔斯首先提出功能（Function)）的概念，并把它作为价值工程研究的核心问题。他将功能定义为“起作用的特性”，顾客买的不是产品本身，而是产品的功能。自此“功能”思想成为设计理论与方法中最重要的概念。功能分析（FunctionalAnalysis）也起源于此。

功能是系统存在的目的，是对产品具体效用的抽象化描述，体现了顾客的某种需要，应当是产品开发时首先考虑的因素。3-5TRIZ基本概念

一个系统的总功能通常用黑箱模型表达，输入、输出为能量流、物料流和信息流，即产品的功能是对能量、物料和信息的转换。一般用“动词+名词”的形式描述一个功能。动词为一主动动词（activeverb），表示产品所完成的一个操作，名词（measurablenoun）代表被操作的对象，是可测量的。如：分离枝叶、照明路面。（1）功能的定义动词+名词能量/E物料/M信息/I能量/E’物料/M’信息/I’3-5TRIZ基本概念（2）功能分类1）按照功能的主次可以分为：主要功能：是对象建立的目的，即设计对象就是为实现这一功能而创建的。附加功能：是赋予对象新的应用性能的功能，使系统更完善。潜在功能：技术系统并不总按照指定用途使用，而是执行了实时功能。2）按照子系统或元件的功能与系统功能间关系：

基本功能：与对象的主要功能实现直接有关的功能

辅助功能：为更好实现基本功能服务的功能，即服务于其他子系统的功能。3）按照产品与用户交互关系：

实用功能:是用户通过操作产品才能实现的功能，涉及物质、能量、信息的变换。

外观功能:是人对产品的直接心理和感官体验。

象征功能：是产品的在使用情境下的象征意义。。3-5TRIZ基本概念2.技术系统（1）技术系统：技术系统是以实现功能为目的，不同元件相互作用、相互影响组成的整体。（2）子系统：一个复杂的系统还可细分为子系统，子系统是以实现基本功能为目的的更小的系统。（3）超系统：超系统元件是指与技术系统有直接作用的系统外元件技术系统。3-5TRIZ基本概念2.技术系统—进化S-曲线

实现某一功能的技术系统，其进化的结果表现为代表功能实现程度的特性参数随时间的变化。对产品而言就是关键性能的提升。基于某一核心技术（实现功能的原理）的产品，其性能提高的过程可用S-曲线描述。实现同一特性参数的不同技术系统的进化过程表现为S-曲线族。人造光源的进化3-5TRIZ基本概念3.创新的级别Altshuller通过研究把发明分为5个级别，五级描述如下：1级（Level1）：通常的设计问题，或对已有系统的简单改进。设计人员自身的经验即可解决，不需要创新。大约32%的解属于该范围。2级（Level2）：通过解决一个技术冲突对已有系统进行少量的改进。采用行业中已有的方法即可完成。解决该类问题的传统方法是折衷法。大约有45%的解属于该范围。3级（Level3）：对已有系统有根本性的改进。要采用本行业以外已有的方法解决，设计过程中要解决冲突。大约有18%的解属于该范围。4级（Level4）：采用全新的原理完成已有系统基本功能的新解。解的发现主要是从科学的角度而不是从工程的角度。大约有4%的解属于该类。5级（Level5）：罕见的科学原理导致一种新系统的发明。大约有1%属于该类。3-5TRIZ基本概念解的级别的变化该阶段发