生产运作管理课堂报告：s03 TRIZ理论介绍

1、TRIZ发明问题解决理论,引子：神话故事中会飞的魔毯,生活中毯子不会飞原因：,地球引力， 毯子具有重量 毯子比空气重。,施加向上的力？ 毯子的重量小于空气的重量？ 来自地球的重力不存在？,毯子及周围的环境：,空气中的中微子流、空气流、地球磁场、地球重力场、阳光等， 毯子本身包括其纤维材 料，形状、质量等。,比如毯子的纤维与中微子相互作用可使毯子飞翔，在毯子上安装提供反向作用力的发动机， 毯子在没有来自地球重力的宇宙空间，毯子由于下面的压力增加而悬在空中（气垫毯）， 利用磁悬浮原理，或者毯子比空气轻。采用比空气轻的材料制作毯子，或者毯子象空中的尘埃微粒一样大小，等等。,引子：“萝卜白菜，各有所爱

2、”,土地面积一定，爱吃萝卜和爱吃白菜的肯定产生矛盾，如何选择种白菜还是种萝卜？,传统做法,折衷法 谁都不会很满意,有没有更好的解决办法呢？,萝卜有用的是土下的根 白菜有用的是土上的叶,传统创新方法,头脑风暴法,试错法,像没头苍蝇，误打误撞。,效率低下,一种在解决问题之初先确定“解”的位置，再利用工具去解决。,TRIZ,TRIZ概述：发明问题解决理论,创始人：根里奇阿奇舒勒（俄国）。 阿奇舒勒说： “我不但自己发明，我还有责任帮助那些想发 明创造的人。” “你可以等待100年获得顿悟，也可以利用这些 原理用15分钟解决问题。” 发明也有规律、原理？ YES！ TRIZ是基于知识的、面向人的发明问

3、题解决系统化方法学。,TRIZ从何而来？,TRIZ理论来源,TRIZ概述：发明问题解决理论,为何优于传统创新方法呢？,TRIZ概述：发明问题解决理论,TRIZ确定解的模型,如同射击一样，先确定靶心的位置和方向，进行有效瞄准，击中目标。,方法是什么呢？,TRIZ概述：发明问题解决理论,TRIZ方法论,TRIZ适用范围,创新的级别,TRIZ适用于第2级到第4级的创新。,TRIZ理论的主要体系,第五节：物理矛盾和分离原理,体系各部分关系,技术系统 进化法则,科学原理知识库,把握规律，预测趋势,解决问题的过程即解决矛盾的过程,最终理想解,矛盾,技术矛盾,物理矛盾,矛盾矩阵,工程参数,发明原理,未确定矛

4、盾类型,物-场模型,简单：分离原理,复杂：发明问题解决算法,技术系统进化原则,1.技术系统的S曲线进化法则 2.提高理想度法则 3.子系统的不均衡进化法则 4.动态性和可控性进化法则 5.增加集成度再进行简化的法则 6.子系统协调性进化法则 7.向微观级和增加场应用的进化法则 8.减少人工介入的进化法则,S曲线进化法则技术系统的生命周期,进行优化 尽快成熟,推出新产品，战略制定的时机,技术系统进化原则,1.技术系统的S曲线进化法则 2.提高理想度法则 3.子系统的不均衡进化法则 4.动态性和可控性进化法则 5.增加集成度再进行简化的法则 6.子系统协调性进化法则 7.向微观级和增加场应用的进化

5、法则 8.减少人工介入的进化法则,提高理想度法则,理想度是指有用作用和有害作用的比值。 任何系统都沿着提高理想度向最理想方向进化。 最理想技术系统：“功能俱全，结构消失”。 提高理想度可以从以下方向考虑： 1）增加系统的功能； 2）传输尽可能多的功能到工作原件上； 3）将一些系统功能移转到超系统或外部环境中； 4）利用内部或外部已存在的可利用资源。,技术系统进化原则,1.技术系统的S曲线进化法则 2.提高理想度法则 3.子系统的不均衡进化法则 4.动态性和可控性进化法则 5.增加集成度再进行简化的法则 6.子系统协调性进化法则 7.向微观级和增加场应用的进化法则 8.减少人工介入的进化法则,子

6、系统的不均衡进化法则,技术系统由多个子功能组成，每个子系统及子系统间的进化都存在着不平衡。 每个子系统都有各自的进化S曲线； 不同子系统依据自己的时间进度进化； 不同子系统在不同时间点达到自己的极限，导致子系统间矛盾的出现； 系统中最先达到其极限的子系统抑制整个系统的进化。（木桶效应） 定位系统中最需要改进的子系统，以提高整个产品的水平。,技术系统进化原则,1.技术系统的S曲线进化法则 2.提高理想度法则 3.子系统的不均衡进化法则 4.动态性和可控性进化法则 5.增加集成度再进行简化的法则 6.子系统协调性进化法则 7.向微观级和增加场应用的进化法则 8.减少人工介入的进化法则,动态性和可控

7、性进化法则,增加系统动态性，以更大柔性和可移动性来获得功能的实现。 电话： 固定电话子母机手机。 增加系统的动态性要求增加可控性。 城市街灯： 专人开关定时控制感光控制光度分级调节控制。,技术系统进化原则,1.技术系统的S曲线进化法则 2.提高理想度法则 3.子系统的不均衡进化法则 4.动态性和可控性进化法则 5.增加集成度再进行简化的法则 6.子系统协调性进化法则 7.向微观级和增加场应用的进化法则 8.减少人工介入的进化法则,5.增加集成度再进行简化法则 技术系统趋向于先向集成度增加的方向，接着进行简化。 比如先集成系统的数量和质量，然后用更简单的系统提供相同或更好的性能来进行替代。（电动

8、车安装音响） 6.子系统协调性进化法则 技术系统的进化沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展。 7.向微观级和场的应用进化法则 技术系统趋向于从宏观向微观系统转化，在转化中，使用不同能量场来获得更佳 的性能或控制性。 8.减少人工介入的进化法则 系统的发展用来实现那些枯燥的功能，以解放人们去完成更具有智力性的工作。,TRIZ理论的主要体系,第五节：物理矛盾和分离原理,第一节：技术系统的进化法则,理想化水平 理想化方法 理想化设计 最终理想解的确定,IFR（ideal final result）最终理想解,理想化水平,理想化水平 理想化方法 理想化设计 最终理想解的确定,IFR（ideal fi

9、nal result）最终理想解,理想化方法,部分理想化 加强有用功能 降低有害功能 功能通用化（手机拥有mp3功能） 增加集成度 个别功能专用化 增加柔性 全部理想化 功能的剪切 系统的剪切 原理的改变 系统换代,理想化水平 理想化方法 理想化设计 最终理想解的确定,IFR（ideal final result）最终理想解,理想化设计,理想化设计帮助我们跳出传统问题解决办法的思维圈子。 理想设计和现实设计之间的距离从理论上讲可以缩小到零，这距离取决于设计者是否具有理想设计的理念，是否在追求理想化设计。 我们通过一个案例来看理想化设计。,一磅金子（案例） 实验者研究热酸对多种金属的腐蚀作用，他

10、们将大约20个各种金属的试验块摆放在容器底部，泼上酸液，关上容器开始加热，持续两周，打开之后，在显微镜下观察试验块表面的腐蚀程度。 实验者观察到 ：“酸把容器壁给腐蚀了”。 有人提议在容器壁上加一层耐酸蚀的材料金子，有人说白金，有人说这成本太高，需要1磅金子。,将试验块做成容器，倒入酸液，观察对容器壁的腐蚀状况即可。,从理想化设计角度，容器是个辅助子系统，可以舍弃。 酸液如何装呢？ 从理想化来看，容器功能可有试验中的试验块承担。,理想化水平 理想化方法 理想化设计 最终理想解的确定,IFR（ideal final result）最终理想解,最终理想解的确定,最终理想解确定的步骤 1.设计的最终

11、目的是什么？ 2.理想解是什么？ 3.达到理想解的障碍是什么？ 4.出现这种障碍的结果是什么？ 5.不出现这种障碍的条件是什么？创造这些条件的可用资源是什么？,下面通过一个案例来看如何确定最终理想解。,农场养兔子的难题 一大片农场，放养兔子。兔子需要吃新鲜的青草，农场主不希望兔子跑太远而照看不到。 难题：农场主不愿意也不可能花大量资源割草回来喂兔子。,根据5个步骤分析如下 1.目的：兔子能够吃到新鲜青草。 2.理想解：兔子永远自己吃到青草。 3.障碍：为防止兔子跑远，使用笼子，不能移动。 4.障碍结果：兔子吃到有限面积的草，短时间吃光。 5.不出现障碍条件，可用资源：兔子吃光周围草时，笼子可以

12、移动到另一块草地上；可用资源是兔子。,解决方案： 给笼子装上轮子,TRIZ理论的主要体系,第五节：物理矛盾和分离原理,第一节：技术系统的进化法则,第二节：IFR最终理想解,发明原理,阿奇舒勒在对大量专利进行研究、分析、总结之后，提炼出了TRIZ中最重要、具有普遍用途的40个发明原理。,发明原理分割,1.将物体分割成独立的部分,比如： 用个人计算机代替大型计算机； 考试时，将会做的和不会做的分开，先做会做的，节省时间； 在大项目中应用工作分解结构等。,3.增加物体被分割的程度,2.使物体成为可组合的（易于拆卸组装）,比如： 组合式家具； 橡胶软管可利用快速拆卸街头连接成所需长度等。,比如： 用软

13、的百叶窗帘代替整幅大窗帘等。,发明原理分割（案例）,通红的玻璃板 玻璃大批量生产线上，玻璃先加热后加工，加工后仍是通红状态，需要输送到指定位置冷却。 问题：玻璃处于高温、柔软状态，滚轴传输过程中会因重量下垂而变形，需要大量打磨工作进行修正。 年轻工程师说将滚轴直径做到尽量小，老工程师说这传输线造价高。,怎么办？,利用分割原理： 将滚轴直径无限缩小，1/100毫米、1/1000毫米一直分割，然后呢？物质呈现分子原子状态。,解决方案：用熔化的锡来代替滚轴。 锡的熔点低沸点高，正适合通红的玻璃板的冷却温度区间，熔化的锡在重力作用下，呈现一个绝对平面。,发明原理分割（案例）,思考题,一碗黄豆和一碗大米

14、，混在一起，你用什么方法很快将其分开？,发明原理预先作用,预先作用原理体现在两个方面： 事先完成部分或全部的动作或功能。 卷装食品保鲜袋，事先在2个保鲜袋间切口，但保留部分相连，使用时可以轻易拉断相连部分； 创可贴，药物预先以在胶带上了，用时只要把包装揭开即可使用。 在方便的位置预先安置物体，使其在第一时间发挥作用，避免时间的浪费。 停车位的咪表,发明原理预先作用（案例）,请你做侦探 一家粮油公司用油罐车运送食用油，每罐3000升。但是老板发现每次卸出的油都少30升，核准流量仪，检查封条和所有可能漏油部位，都没找到原因。 请侦探暗地跟踪，发现油罐车在运送中也没有停过，但还是少30升。 请问：这

15、是怎么回事呢？,解释：司机事先在油罐内挂了一个桶，当油罐中注满油时，桶中也满了，但卸完时，桶中的油保存了下来。司机随后去除这桶油。,TRIZ理论的主要体系,第四节：通用参数和矛盾矩阵,第五节：物理矛盾和分离原理,第一节：技术系统的进化法则,第二节：IFR最终理想解,第三节：40个发明原理,通用参数和矛盾矩阵,TRIZ理论，将问题用工程参数进行描述，克服工程参数之间的技术矛盾。 阿奇舒勒总结提炼出工程领域内常用的表述系统性能的39个通用工程参数。 39个通用工程参数 将具体问题转化为TRIZ问题的桥梁，即在对问题的定义、分析过程中，用这些通用参数去表述系统性能。 例如：1运动物体的重量；9速度；

16、25时间损失；39生产率 分类：改善的参数；恶化的参数,通用参数和矛盾矩阵,阿奇舒勒矛盾矩阵 39个工程参数中的任意2个参数发生矛盾（技术矛盾）时，化解矛盾所使用的发明原理（之前提到的40个发明原理）39 X 39矩阵,物理矛盾,发明原理,通用参数和矛盾矩阵,案例快速且安全的拆信方法,传统拆信方式 最快拆信方法 -直接撕开 -缺点：损毁内部文件 最可靠拆信 -辅助工具：摇晃信封、剪刀、拆信刀 -优点：信封口漂亮、不损文件 -缺点：麻烦,27 可靠度 24 确保信内资讯不被损毁,改善的参数,33 方便性 （不需要使用外在工具）,25快速拆信 （减少拆信时间）,不希望变坏的参数,不希望变坏的参数,

17、如何使用最少的时间（最方便）打开信封且不损资料的安全,问题核心VS技术矛盾,解决方案,25快速拆信 （减少拆信时间）,27 可靠度,改善的参数,不希望变坏的参数,#30弹性膜或薄片 #10预先作用 #4非对称性,#30弹性膜或薄片,#10预先作用,事先加一物体,于物体外加上一个 弹性膜、薄片或撕带,预先将物体做部分或全部的变更,预先将封口打洞,TRIZ理论的主要体系,第五节：物理矛盾和分离原理,第一节：技术系统的进化法则,第二节：IFR最终理想解,第三节：40个发明原理,第四节：通用参数和矛盾矩阵,矛盾中与改善的与被恶化的参数是同一个是，就是物理矛盾。 比如：要求某个参数既出现又不出现，或既要

18、大又要小，或既要高又要低等。 如何解决此类矛盾？ 4种分离原理 空间分离 时间分离 基于条件的分离 系统级别的分离,物理矛盾和分离原理,物理矛盾和分离原理,1）空间分离 矛盾的需求在整个空间中，是否都在沿着某个方向变化？ 当系统或关键子系统矛盾双方在某一空间上只出现一方时，则使用空间的分离原理是可能的。 案例：鱼雷引擎 物理矛盾：鱼雷引擎足够大以驱动鱼雷，又必须小，以适配鱼雷体积。,解决方案： 引擎分离放置岸边，通过缆线给鱼雷传递能量。,解决方案： 折叠式自行车。,物理矛盾和分离原理,2）时间分离 矛盾的需求在整个时间段上，是否都在沿着某个方向变化？ 当系统或关键子系统矛盾双方在某一时间段上只

19、出现一方时，则使用时间的分离原理是可能的。 案例：自行车 物理矛盾：自行车在骑乘时体积要大，以便载人，在停放时要小，以节省空间。,3）基于条件的分离 矛盾的需求在各种条件下，是否都在沿着某个方向变化？ 当系统或关键子系统矛盾双方在某一条件下只出现一方时，则使用基于条件的分离原理是可能的。 案例：水管 物理矛盾：水管刚性要好，以免因水的重量而变形，但水管要软，避免冬天被冻裂。,解决方案： 弹塑性好的复合材料。,物理矛盾和分离原理,基于条件的分离原理的思考题 查理大帝的加冕 公元800年，罗马教皇要给查理大帝加冕，遇到严重矛盾： 一方面，臣民会认为查理大帝成为教会同意的合法皇帝。 另一方面，臣民会

20、有一种印象：查理大帝从教皇处得到权力，教皇也可以将权力收回。查理是何等人物？教皇明白。 教皇该怎么办呢？,物理矛盾和分离原理,4）系统级别的分离 将矛盾双方在不同的系统级别分离出来，以获得问题的解决或降低问题的解决难度。 案例：如何用普通温度计测量甲壳虫的体温 甲壳虫太小了，不容易用常规的温度计进行测量，设计新的专用仪器又需要很长时间才能完成实验和制造，怎么办呢？,物理矛盾和分离原理,物理矛盾和分离原理,当物理矛盾情况复杂（非标准问题）时，一般的分离原理难以解决，TRIZ理论提供了发明问题解决算法。(9步骤法),TRIZ理论的主要体系,第一节：技术系统的进化法则,第二节：IFR最终理想解,第三

21、节：40个发明原理,第四节：通用参数和矛盾矩阵,第五节：物理矛盾和分离原理,物场模型分析,物场模型简介 物场模型分类 物场分析一般解法,物场模型简介,解决技术矛盾需要通过矛盾矩阵来找到相符合的发明原理，再根据原理进行发明创造。 很多未知领域无法确定技术矛盾类型，怎么办？ 物场模型，引领我们找到技术矛盾的类型。,物质S2通过能量F作用于物质S1，产生输出（功能）。 S1、S2是具体的，是“物”。 F是抽象的，是“场”。,物场模型简介,物场模型举例 火车要有高速度，必须行驶在钢轨上，但是轮子和钢轨之间有摩擦力，一直存在的摩擦力阻碍了速度的进一步提升。 火车和钢轨构成了一个系统，速度和能量的损失是发明中的问题，我们需要一个功能来解决问题，火车和钢轨是2个物，所以我们需要一个场来构成物场模型。 发明家引入了磁场，令火车和钢轨之间产生排斥的力，使其分离，导致摩擦力减到最小值趋近于零。这样可以最大限度地使用能量提高速度。,机车是S1，钢轨是S2，磁场是F,物场模型分析,物场模型简介 物场模型分类 物场分析一般解法,物场模型分类,物场模型分析,物场模型简介 物场模型分类 物场分析一般解法,物场分析一般解法,一、不完整模型 补齐缺失元素，增加场F或工具S2。 系统研究各种能量场，机