创新方法TRIZ简介 (基础篇）,新誉集团有限公司 2010年6月,开 场 白,十六世纪以前，我国的科学技术一直走在世界的前列。 近代科学发端以来，我国却在科学技术领域远远落后于西方世界，甚至与日韩等亚洲国家和地区的差距也在明显加大。 导致我国近、现代科学技术落后有许多原因，其中，对科学思维、科学方法和科学工具工作的重视不够是最重要的原因。,中国的国际竞争力,我国GDP排名世界第三名（2009），国际经济竞争力排名第17位（2008）， 科技创新能力较差，影响到我国中长期的成长竞争力。,国际社会留给中国企业的时间不多了！,据统计到2009年我国科技人力资源总量已达4600万人，居世界第1位，研发人员总数达105万人，居世界第2位，尽管我国SCI论文数位居世界第3位，但从1985年4月2009年10月中国人累积只取得了242377件中国发明专利授权，在这其中还有13.6%的发明为非职务发明，若假设这些专利发明人全都是科技人员，我国每万名科技人员产出发明专利也仅有57件，而同期美国为1714.4件，日本为1737件，德国为1534件，法国为1504.9件，都超过中国25倍以上；英国为984.8件，韩国为554件，是中国的10倍；就拿印度来比，人家为446件，也超过中国7倍。,反差大了点！,以技术创新方法培训为突破口，传播创新意识和创新方法、推广创新手段，培育创新型人才，提升企业技术创新能力。 强化激励措施，让想干事能干事的人才脱颖而出，形成一种万马奔腾，奋发向上的良好风气。,怎么办？,创新思维,发明与创新是人类思维活动的产物，人类的思维包括：逻辑思维、形象思维和灵感思维。 钱学森认为创新思维是宏观上的形象思维和微观上的逻辑思维的结合。 创造性成果的产生通常都是逻辑思维与非逻辑思维相互作用的结果。,形象思维,可以开阔设计者的思路，创造出尽可能大的解的空间；往往可能打破常规思维，另辟蹊径，获得令人意想不到的满意的解决方案。 主要方法有：模仿法、想像法、组合法和移植法。,逻辑思维,有利于把握创新方案趋于既定目标，可以避免设计者思维的混乱，保证创造性活动有序进行。对众多的设计思路、方案进行选择和评价，保证最终获得一个最为优化的解。 主要方法有：分析法、变化法、类推法、演绎法、归纳法、类比法、观察法、组合法和分解法。,直觉思维,直觉思维不专意于细节的推敲，可用于对事物整体的把握，是思维的大手笔，许多重大的发现都是基于直觉。 建立在天生的“悟性”、心灵感应和自信心的基础上，没有固定的方法，只可意会不可言传，过了这个村就没有下个店。,创新技法分类,技术创新方法概论,TRIZ的含义是发明问题解决理论，是原俄文字母的缩写。,TRIZ（萃智）是由前苏联发明家协会主席阿奇舒勒及其领导的一批研究人员，在分析研究世界各国专利的基础上，提出的一种创新问题解决理论。,创新方法,已知的创新方法有近百种，TRI体系也是一种创新方法，为了最大地发挥作用，必需与其他方法整合。这些方法主要包括：头脑风暴法、质量功能展开（QFD），稳健设计，价值工程，公理化设计等。还有六项思考帽法、六西格玛法、稽核问题表法、列举分解法、组合创造法、联想类比法、信息发明法等。,创新方法,这门独特的解决问题的技术，教授人们怎样才能够成为一个发明家。 它由解决技术问题和实现创新开发的各种方法、工具和算法组成，最终目标是使TRIZ成为指导人们进行创新活动的科学。 前苏联和欧美等发达国家企业通过TRIZ培训和推广应用，实现了研发设计的思维方式创新，使得企业技术创新的能力和效率得以增强。,TRIZ的来源,TRIZ的核心思想,解决问题的一般过程,TRIZ基本哲理,1、 所有的工程系统服从相同的发展规则。这一规则可以用来研究创造发明问题的有效解，也可用来评价与预测如何求解一个工程系统（包括新产品与新服务系统）的解决方案。 2、 像社会系统一样，工程系统可以通过解决冲突（Conflicts）而得到发展。 3、 任何一个发明或创新的问题都可以表示为需求和不能（或不再能）满足这些需求的原型系统之间的冲突。所以，“求解发明问题”与“寻找发明问题的解决方案”就意味着在利用折衷与调和不能被采纳时对冲突的求解。,TRIZ基本哲理,4、 为探索冲突问题的解决方案，有必要利用专业工程师尚不知道或不熟悉的物理或其它科学与工程的知识。技术功能和可能实现该功能的物理学、化学、生物学等效应对应的分类知识库可以成为探索冲突问题解的指针。 5、 存在评价每项发明创造的可靠判据。这些判据是： （1） 该项发明创造是否是建立在大量专利信息基础上的？基于偶然发现的少数事例的发明项目不是严肃的研究成果。事实证明，一项重大或重要的发明项目通常是建立在不少于1万到2万项专利（或知产权/版权）研究的基础上。 （2） 发明人或研究者是否考虑过发明问题的级别？大量低水平的发明不如一项或少量高水平的发明。因为，低水平的发明只能在简单的情况下运用。 （3） 该项发明是否是从大量高水平的试验中提炼出来的结论或建议？,TRIZ基本哲理,6、 在大多数情况下，理论的寿命与机器的发展规律是一致的。因而，“试凑”法很难产生两种或两种以上的系统解。,TRIZ方法论,无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，解决发明问题过程中所寻求的科学原理和法则是客观存在的，都具有客观的规律和模式； 各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决，是推动系统进化过程的动力； 技术系统要以尽量少的资源实现尽量多的功能，简言之，就是要用最简单的方法去解决复杂的问题。,一个重要的公式,一个成功的发明创造可由如下公式描述： S = PcPkn(1+M)(1+T) 其中：S成功的发明创造；Pc个人解决问题的能力；Pkn相关领域专业知识的水平与经验；M方法论与哲学思想的运用；T发明工具的运用。,一个会玩的中学生,在强手如云的山西大学附中，牛培行的入校成绩是全校最末，高一高二经常是全班倒数第三，比较稳定，最好的一次倒数第七。到高考时，他又奇迹般地来了个“大跃进”，比模拟考时多出八九十分。,发明的5个层次,第一层次的创新是最小型发明，可使用5大创新模式和40项发明原理分离与解决技术上的矛盾。 第二层次的创新是小型发明，可使用76个标准解来解决物理上的矛盾，矛盾的消除需要最大限度地利用系统内的资源并借助物理学、化学、几何学等工程学原理，通过与同类系统的类比即可找到创新方案。,发明的5个层次,第三层次的创新是中型发明，它需利用领域外的知识，但不需要借鉴其它学科的知识。 第四层次的创新是大型发明，需要使用ARIZ算法对初始问题进行变形以及再定义等一系列非计算性的逻辑推理，实现对问题的逐步深入分析和转化，最终解决问题。 第五层次的创新是特大型发明，主要指那些前所未有的科学发现，是人类开创性的，很难有明确的方法可循。,发明等级及其特征,五大创新模式,（1）简化模式（Subtraction） （2）扩增模式(Multiplication) （3）分解模式(Division) （4）任务统合模式(TaskUnification) （5）改编属性依附关系模式(AttributeDependencyChange) 用于第一层次的小发明,功能分析,产品的核心技术其意义在于产品功能的实现，或为某种物理、化学、几何等科学原理的实现。产品设计的过程一般分为：概念设计、具体设计和细节设计三个阶段。,概念设计是构思及选择产品工作原理的阶段；是根据产品生命周期各个阶段的要求，进行产品功能创造、功能分解以及功能和子功能的结构设计；进行满足功能和结构要求的工作原理求解和进行实现功能结构的工作原理求解和进行实现功能结构的工作原理载体方案的构思和系统化设计。,功能分析,概念设计的重要性体现在两个方面：首先概念设计阶段在很大程度上决定着最终产品的性能、创造性、价格、市场响应速度和效率等。一般认为：虽然概念设计阶段实际投入的费用只占产品开发总成本的5%，却决定了产品总成本的70%，而且详细设计阶段很难甚至不能纠正概念设计阶段的设计缺陷和错误。,功能分析,概念设计应包括两部分内容：方案构思和方案设计与验证。方案构思包括功能创新，功能分析和功能结构图设计，工作原理解的搜索和确定等工作；而方案设计与验证指的是结构方案设计和方案的评价与决策。,功能分析,1990年美国的N.P.Suh教授提出了公理设计方法。按照该方法，设计活动被分为4个域：用户域，功能域，结构域和工艺域。每个域的相应元素为用户需求，功能需求，设计参数和工艺变量。,功能分析,产品功能分析是确认产品的总功能，进行功能分解直至功能元，明确产品各部分对应的分功能。 产品的功能分类如下表所示：,功能分析,按主次关系分主功能、辅助功能、附加功能按层次关系分总功能、分功能、子功能、功能元按作用效果分有用功能、有害功能产品性能是功能的重要属性，性能概括为技术性能、经济性能、实用性能和社会性能等四个主要方面。技术性能包括产品可加工性、可装配性、结构与工艺性等内容；使用性能包含产品工作性能、产品质量、人机工程等内容；经济性能主要指产品上市时间，设计制造费用等；社会性能主要考虑使用产品时对人体健康的影响、对环境的污染、资源的利用及绿色制造的要求。,功能分析,Stone R B对功能的有关概念进行了重新定义： 产品功能(product function)：以动词名词形式描述产品总任务的输入/输出关系；2）子功能（sub-function）：以动词名词形式描述产品分任务的输入/输出关系；3）功能（function）：以动词形式描述元件或产品的一个操作；4）流（flow）：随时间变化的能量、物料、信号；功能所描述操作的承受者。按上述定义，功能基是功能与流的集合，子功能由功能与流合成，产品功能可分解为多个子功能。功能与流是进行功能分析、建立功能模型的基本元素，这些元素的总体是功能基。,功能结构简图,功能分析界面,进化法则,TRIZ的技术系统的进化法则分别是：技术系统的S曲线进化法则，提高理想度法则，系统完备性法则，能量传导法则，提高协调性法则，动态性进化（柔性、移动性和可控性）法则，子系统不均衡进化法则，向超系统进化法则，向微观系统进化法则，提高场度法则等。这些法则基本涵盖了各种产品核心技术的进化规律，每条法则又包含不同数目的具体进化路线和模式。,所有的产品或服务都要经历婴儿期、成长期、成熟期及退出期四个阶段。,S曲线进化法则,技术系统进化法则,第一组是确立系统寿命开始条件的三个法则完备性法则、能量传递法则和协调性法则； 第二组是确立系统开发条件的三个法则提高理想度法则、子系统不均衡进化法则和向超系统进化法则； 第三组是确立技术和物理因素影响下的系统开发的两个法则向微观级进化法则、动态性进化法则。,提高理想度法则,TRI在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解（ideal final result，IFR），以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进，并获得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。,理想度的概念,理想度是TRIZ最重要的概念之一，也有学者称其为理想化水平。技术系统向提高理想度的方向进化是最重要的一条进化模式，它为创新问题的解决指明了努力方向。理想度的定义： Ideality=UF/HF 式中：Ideality-理想化水平，UF为有用功能之和；HF为有害功能之和。,技术系统进化法则,完备性法则,系统的组成,反系统的概念,从竞争的角度来说，任何系统的未来系统都可以认定为该系统的反系统。也就是说，任何一个系统都可以作为其过去系统的反系统之一，任何一个系统的未来系统也都可以作为该系统的一个反系统。,技术系统进化法则,能量传递法则 能量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一个系统的现象叫能量传导。 收音机在金属屏蔽的环境（如在汽车里）中或在地下隧道里就不能够正常收听高